CN101076874A - 用于至少在灯泡的燃弧器上制造部分涂层的保持器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于至少在灯泡(3)的燃弧器(4)上制造部分涂层的保持器装置，至少包括夹持元件、调节元件以及屏板元件，其中该装置具有包括至少一个部件的基体(1)，该基体包括至少一个中空空间，其中未被涂层的灯泡(3)的部分能够具有间隙的得以容纳在该中空空间中；至少一个参考区域，其中未被涂层的燃弧器(4)的部分的区域能够以基本没有间隙的限定方式相对于该至少一个参考区域进行设置；以及－连接到基体(1)的至少一个屏板(5)。

Description

用于至少在灯泡的燃弧器上制造部分涂层的保持器装置

本发明涉及一种用于至少在灯泡的燃弧器上制造部分涂层的保持器装置，其至少包括夹持元件、调节元件以及屏板元件。

在工业化批量生产中，在灯泡上制造部分涂层的过程中需要保持器装置，该保持器装置包括至少一个元件。该保持器装置在涂层设备中使用，或者结合涂层设备使用，其中该涂层设备以薄膜工艺在灯泡上进行部分涂层。

灯泡的外表面具有用于照明技术中的多种应用的功能层，例如用于白炽灯以及用于放电灯。这种功能层例如有汽车灯上的紫外线吸收层以及卤素灯上的红外线反射层。上述应用的特征在于，必须或者可以在灯泡的整个表面区域上进行涂层，这对于制造这些层的效率而言是有利的。

在本发明的范围内，功能层可以视为主要功能为实现灯的限定参数变化的层。

在本发明的观念之内的元件，例如夹持元件、调节元件以及屏板元件均为包括至少一个部件的结构。例如，屏板元件包括至少一个屏板，而该至少一个屏板又可以包括一个部件或者若干部件。

仅当灯泡的表面涂层区域没有覆盖整个表面区域，也就是，仅当需要进行所谓的部分涂层时，才能够实现其它应用中的功能层的主要特性。

需要部分涂层的应用例如可以应用到热辐射特性将在某些区域中部分变型的灯中，从而例如在操作状态中实现灯内部的限定区域中的温度增加。在这里所述的这些应用中，其特征通常表现为，对于涂层质量没有增加更高的要求，例如轮廓(锐度)、尺寸(表面面积，厚度)和/或位置，这是因为，一般的偏差不会导致大大削弱层的功能性。

如果在其它应用中实现层的期望功能性，则在制造技术中观测到的公差就越小。这种应用例如是应用到灯泡的部分反光处理中，其将在给定空间角度内引导白炽线圈或者放电弧发射的光，从而实现更高的效率。即使通过利用屏板或者产品保持器而覆盖表面以使其清楚，也不能实现功能层的轮廓的精确且陡峭的层梯度，其中该屏板或者产品保持器将用于防止对这些表面进行涂层。特别是在涂层过程中的涂层材料的散射或者反射通常导致不可能在批量生产过程中保持较低的制造公差。

这种反光灯的功能层例如在DE 102 11 015 A1中得以描述。该反光灯大致由光源形成，特别是高压放电灯的形式，例如UHP灯、主反射器(次级反射器)以及副反射器，通过这些灯或反射器，来自光源的光反射到主反射器上。形成为复合干扰滤波器的功能层当设置在灯泡的燃弧器的一部分上时构成光反射副反射器。

当该灯用于投影目的时，所述涂层如果要正确执行其功能则必须在制造过程中非常精确的形成相对低的公差。

进一步需要从灯泡的未涂层表面即所谓的发光窗过渡到非常陡峭的功能层，也就是，偏离层厚度的过渡区域，也称为锥形区域，必须尽可能小。

在覆盖的情况下，大大影响发光窗轮廓的屏板区域必须设置成尽可能和燃弧器的表面之间没有任何间隙。其目的是防止涂层材料通过所述间隙进入发光窗的区域。

另一方面，完全接触的屏板在外缘具有特定材料厚度，即使它形成为刀口，从而在那里出现下降到燃弧器表面的垂直阶梯。该阶梯的垂直尺寸由原处的间隙宽度以及屏板边缘的所述材料厚度来限定。因颗粒流中的阴影效应，该阶梯导致在沉积涂层材料的过程中层厚分布出现不均匀性。在此通常可以观测到，边缘的层厚最小，然后随着到边缘的距离增加而逐渐达到期望值。通常会明显干扰涂层的期望功能的该锥形区域的宽度主要依赖于该阶梯的形状和高度。该过渡区域的水平尺寸值通常是该阶梯的垂直高度值的两倍到数倍。特别是对于燃弧器的球形部分的直径为8至12毫米的UHP型灯，屏板的边缘必须相当小，也就是，特别是小于150微米。只有这样，该锥形区域才能够相对于灯尺寸保持为较小。

这种开口或者部分涂层的制造从技术上讲是复杂的，尤其是在批量生产的领域。

这种部分涂层在涂层过程中制造而成，该涂层过程例如尤其是通过机械覆盖那些没有被涂层的区域而进行的一般薄膜工艺。具有机械屏板的合适保持器装置可用于该目的。通常包括多个部件的这些装置用于在施加涂层的应用中以限定方式定位、夹持以及覆盖灯泡。特别是通过至少一个夹持部件、一个调节部件以及一个屏板部件来执行这些功能。

这种保持器装置可用于保持工业批量生产中的许多种负载。这里的一个特别的问题是保持器的持久性和使用寿命，尤其是对于保持器功能而言至关重要的边缘部分的持久性和使用寿命问题。在生产过程中难免会对这些敏感区域造成损坏。这种不引人注意的损坏通常会导致涂层的几何形状出现相应缺陷。而且，保持器装置必须在涂层过程中可靠夹持灯泡，而同时也应当易于加载和卸载，从而能够实现短时加载从而实现高效制造过程。在上述锥形区域需要小尺寸以及存在相关小公差需求的情况下，定位中出现的非常小的不正确性都会导致出现不正确的涂层。

用于实现该技术上复杂处理的夹持、定位以及覆盖当前已经通过各种独立装置或者装置部件来进行，这些装置或装置部件特别是都能够独立移动。上述功能特别是通过独立的夹持部件、调节部件以及屏板部件来执行的。

使用屏板需要将后者设置为非常靠近涂层过程中将被涂层的表面。这些屏板适于低固有方向效应的涂层过程，例如溅射。在对层的精度和陡度有较高要求的应用场合，使用这种预制屏板具有如下特别的缺点：该过程必需将屏板也进行涂层，从而需要进行清洁或者交换；该屏板使得对涂层装置的加载和卸载处理更加困难；以及在微米区域中具有陡边缘或者其切割边缘的屏板对于工业批量生产中出现的损坏非常敏感，其中上述陡边缘或者其切割边缘是实现陡峭轮廓所需的。

因此，本发明的目的在于，提供一种在开头段中提到的那种类型的保持器装置，从而使得可以通过有效方式在工业批量生产中制造出具有高轮廓陡度和精确度的灯泡的部分涂层，以及使得可以制造出具有这种部分涂层的灯泡，以及提供一种在这种灯泡上制造部分涂层的方法。

本发明的该目的通过权利要求1中的技术特征来实现。

根据本发明，根据本发明的保持器装置的该基体具有至少一个部件，包括至少一个中空空间、至少一个参考区域以及连接到基体的至少一个屏板，其中在上述至少一个中空空间中，未被涂层的灯泡部分能够具有间隙的得以容纳，而未被涂层的燃弧器部分的区域能够以基本没有间隙的限定方式相对于上述至少一个参考区域进行设置。

该保持器装置确保灯泡在提供部分涂层的整个过程期间以限定方式相对于屏板保持在预定位置中。不仅该灯泡在制造涂层的整个过程中得以可靠的保持，而且灯泡相对于屏板的位置，或者构成锥形区域的边缘或者梢端都是被稳固固定的。

当灯泡的一部分被插入时，其中灯泡的这部分包括因为其功能而未被涂层的燃弧器的那部分，为基体选定的结构设置实现了相对于基体的纵轴而居中。参考区域的结构设置使得可以确定灯泡轴向穿透到基体的中空空间中。当灯泡邻接该参考区域时，屏板的外边缘的位置，也就是刀口梢端被限定，因为该屏板连接到基体，所述刀口关于其原位上的部分设置而基本确定该锥形区域。

对于功能层的轮廓的层梯度使用“精确”一词表示的是实际涂层区域和期望之间的一致度；“陡峭”表示的是该轮廓区域中层厚梯度的一致度。如果只发生轻微的锥形效应，也就是，当在刀口上时，层厚仅在轮廓上与相邻层区域的层厚有所不同，则该轮廓具有高陡度。

从原理上讲，根据本发明的技术方案能够用于所有这种灯，即，其中在灯泡或者燃弧器上将提供功能层，特别是部分涂层形式的功能层。如果对功能层的精确定位有较高需求时，这种技术方案尤其有利。

从属权利要求涉及本发明的有利的其他实施例。

这可以通过根据本发明的保持器装置的优选实施例来实现，其中能够通过互锁邻接到参考区域而没有间隙和中空空间中具有间隙的容纳之间的相互作用，以限定方式定位该灯泡。具有匹配形状的邻接适于确保精确定位，尤其是在灯泡邻接参考区域的部分相对于灯泡的纵轴而旋转对称形成。灯泡和参考区域的相关区域关于原位的各自形状而相互对应。

此外，根据本发明的技术方案还能够用于接触参考区域的灯泡部分不是相对于灯泡的纵轴旋转对称成形或者倾斜的情况中。这使得可以例如制造不对称部分涂层。

进一步优选的是，该屏板是磨损部分。这对于制造过程中的保持器成本也是有益的。

进一步优选的是，使用例如图4所示的、包括若干部件的基体。在灯泡位于单灯基座的侧面上的部分将被涂层的情况中，该设置适于单端灯。

还优选的是，基体包括若干部件，其中在所述基体的若干部件中的每个部件上都设置屏板元件。

本发明的目的进一步实现为一种在灯泡上制造部分涂层的方法，其中利用权利要求1至5中所述的装置，能够在薄膜工艺中提供该功能涂层。

例如通过本身公知的溅射过程的涂层过程非常适于工业批量生产，特别是在灯泡的几何尺寸使得可以这样作的情况下。

以上述方式，根据本发明的保持器装置根据其功能用于该方法中。

本发明的目的进一步实现为一种灯泡，其具有通过权利要求6所述的方法制造而成的部分涂层。

参照附图，通过随后的优选实施例的描述，本发明的其他细节、特征以及优点将变得更加清楚明显，其中：

图1是在涂层之前的保持器装置和灯泡的基体的示意性纵向截面图，

图2示出具有屏板的图1的一部分，

图3示出具有不同屏板的一部分，以及

图4示出包括涂层之前的保持器装置和灯泡的若干部分的基体的示意性纵向截面图。

图1是在涂层之前的、具有UHP灯的灯泡3的保持器装置2的基体1的示意性纵向截面图。在图1所示的位置中，通过一般的薄膜工艺中的涂层，在燃弧器4上设置多层部分涂层。

根据本发明的保持器装置2的基体1包括中空空间12，该中空空间容纳未被涂层的灯泡3的一部分以及燃弧器4的一部分。燃弧器4的一部分设置成基本上和参考区域11之间没有间隙。否则，基体1和灯泡3仅具有相互接触的点形触点。

基本对称的基体1除中空空间12之外还具有参考区域11和定位协助部13。而且，用于保持屏板元件的固定装置14设置在基体1的上部，其中该屏板元件在该例子中为屏板5。中空空间12在定位协助部13的区域中具有最小内径。定位协助部13的尺寸确定为使得圆柱区域31能够以小间隙插入到定位协助部13的区域中。该位置中的间隙约为0.3毫米，从而灯泡3和基体1的对称轴具有基本上相同的位置，至少在下部区域中是这样。

参考区域11用于对燃弧器4从而对上部区域中的灯泡3进行精确空间固定。该固定特别是通过匹配形状来实现，因为参考区域11和燃弧器4在那里连接的的那部分具有对应形状。基于参考区域11，在涂层单元的每个处理操作中，能够以基本相同的方式对屏板5重新进行定位，也就是，不同的灯泡3在每个处理操作中进行涂层，在此期间，通常能够在期望位置进行部分涂层而不需要进行任何调节校正。

固定装置14用于将屏板6可逆地固定到基体1。这使得可以在需要时，也就是特别是出现偏离涂层上的允许制造公差时，仅将屏板5置换为新的屏板。因此该屏板5用作磨损部分。

屏板5用于准确覆盖未被涂层的燃弧器4的区域，例如发光窗的区域。

屏板5以公知方式通过匹配形状或者通过夹力、但是在所有情况下都是可拆式的连接到固定装置14。

燃弧器4的灯泡直径约为9毫米，沿纵轴同时也是其对称轴的灯泡3的尺寸约为50毫米。由石英玻璃构成的燃弧器4相对于该纵轴基本旋转对称成形，并且仅具有小的尺寸制造公差(大约为+/-0.05毫米)。灯泡3的两个圆柱区域31和32从燃弧器4延伸。区域31和32均在端部具有6毫米的尺寸。

UHP(超高性能)灯属于高压气体放电灯(HID或高强度放电灯)，其因其光学特性而尤其优选用于投影目的。表述“UHP灯”(飞利浦)还表示本发明范围内的其它制造商制造的UHP型灯。将被提供的功能涂层用作所谓的分色镜或者冷束镜，并且构造成多层形成的干扰滤波器，其通常具有大约0.1至20微米的总厚度。反光处理是一种部分涂层，其根据其功能而不对燃弧器4的一部分表面也就是发光窗区域(图1中未示出)进行涂层。

图2是具有屏板5的第一实施例的图1的放大细节图。屏板5具有套筒形状，其设置成低内侧相对固定装置14。在屏板5的上部设置刀口51，并且向燃弧器4而锥度变化。屏板5重叠灯赤道线6大约200微米，赤道线也就是垂直于灯泡3的纵轴的中心线。燃弧器4和刀口52的梢端51之间的环形间隙平均值为大约10微米。

图3是屏板5的另一个实施例的放大细节图。屏板5的该实施例不同于图2，不同之处在于连接刀口51的区域。对于该实施例而言，制造技术将会更加复杂，从而重叠灯赤道6达约200微米以上，而不会放大环形间隙，这就为进一步设计提供了可能。

图4是示出包括涂层之前的高压放电灯的保持器装置2和灯泡3的基体的示意性纵向截面图。在图4所示的位置中，通过一般的薄膜工艺进行涂层，从而在燃弧器4上设置多层部分涂层。

根据本发明的保持器装置2的、由若干部分形成的基体的第一部分15包括中空空间12，其容纳未被涂层的灯泡3的一部分。该基本对称的基体包括定位协助部13以及第一部分15中的中空空间12。第一部分15在定位协助部13的区域中具有最小内径。定位协助部13的尺寸确定为使得圆柱区域31能够以小间隙插入到定位协助部13的区域中。该位置中的间隙约为0.3毫米，从而灯泡3和基体1的第一部分15的对称轴基本上在相同的位置。否则，第一部分15和灯泡3进行具有相互接触的点形触点。

复合基体的第二部分16包括参考区域11和用于固定屏板元件的固定装置14，该屏板元件在该例子中为屏板5。固定装置14用于将屏板5可逆的固定到基体1的第二部分16。

燃弧器4的环形段相对参考区域11设置且基本上没有间隙。参考区域11用于燃弧器4的精确空间固定，因此还可以用于灯泡3的精确空间固定。该固定特别是通过匹配形状来实现，因为参考区域11和燃弧器4相对其设置的那部分具有对应形状。基于参考区域11，在涂层单元的每个处理操作中，能够以基本相同的方式对屏板重新进行定位。

燃弧器4的灯泡直径约为9毫米，沿纵轴同时也是其对称轴的灯泡3的尺寸约为30毫米。由石英玻璃构成的燃弧器4相对于该纵轴基本旋转对称成形，并且仅具有小的尺寸制造公差(大约为+/-0.05毫米)。灯泡3的圆柱区域31从燃弧器4延伸。区域31均在端部具有6毫米的直径。

Claims (9)

1.一种用于至少在灯泡(3)的燃弧器(4)上制造部分涂层的保持器装置，至少包括夹持元件、调节元件以及屏板元件，其中该装置具有包括至少一个部件的基体(1)，该基体包括

-至少一个中空空间(12)，其中，未被涂层的灯泡(3)的部分能够具有间隙的得以容纳在该中空空间中，

-至少一个参考区域(11)，其中未被涂层的燃弧器(4)的部分的区域能够以基本没有间隙的限定方式相对于该至少一个参考区域进行设置，以及

-连接到基体(1)的至少一个屏板(5)。

2.根据权利要求1所述的保持器装置，其特征在于，通过相对参考区域(11)的无间隙接触和具有间隙的中空空间(12)的容纳之间的相互作用，利用匹配形状以限定方式来定位该灯泡(3)。

3.根据权利要求1所述的保持器装置，其特征在于，该屏板(5)是磨损部分。

4.根据权利要求1所述的保持器装置，其特征在于，基体(1)具有第一部分(15)和第二部分(16)，所述第一部分(15)包括中空空间(12)，其中未被涂层的灯泡(3)的一部分能够具有间隙的容纳在该中空空间中，而第二部分(16)至少具有参考区域(11)，其中未被涂层的燃弧器(4)的部分的区域能够以基本没有间隙的限定方式相对于该至少一个参考区域进行设置。

5.根据权利要求4所述的保持器装置，其特征在于，屏板元件设置在基体(1)的第一部分(15)和/或第二部分(16)上。

6.一种在灯泡上制造部分涂层的方法，其中利用权利要求1至5之一所述的保持器装置(2)，在薄膜工艺中设置功能层。

7.一种具有通过权利要求6所述的方法制造而成的部分涂层的灯泡。

8.一种具有权利要求7所述的灯泡的灯。

9.一种至少具有权利要求8所述的灯的投影系统。

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