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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Lampe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine nach einem derartigen Verfahren bearbeitete
Lampe.
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Die
Erfindung ist prinzipiell bei allen Lampen anwendbar, bei denen
ein Leuchtmittel, beispielsweise eine Glühwendel einer Glühlampe oder
eine Elektrode zur Erzeugung eines Entladungsbogens einer Entladungslampe
in einem Lampenkolben oder dergleichen aufgenommen ist. Das Hauptanwendungsgebiet
dürfte
jedoch bei Halogenlampen, insbesondere Halogenglühlampen oder Entladungslampen liegen,
bei denen das Füllgas
einen Anteil an Halogenen enthält.
Eine derartige Halogenglühlampe
und deren Herstellverfahren sind beispielsweise in der
DE 196 23 499 A1 erläutert. Konkrete
Ausführungsbeispiele
dieser Halogenglühlampen
in Niedervolt- oder Hochvoltausführung
finden sich unter www.osram.de/produkte/allgemein/halogen/übersicht.html.
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Die
Herstellung dieser bekannten Halogenglühlampen erfolgt in der Regel
dadurch, dass zunächst
ein Kolbenrohr stirnseitig mit einer abgerundeten Kuppe versehen
wird, an der ein axial vorstehender Pumprohransatz ausgebildet ist.
Das Kolbenrohr wird nach einer Erwärmung in einer Form und durch
Einblasen von Inertgas zu einem Lampenkolben ausgeformt, durch dessen
offene Zuführöffnung dann
ein Gestell mit einer Wendel und Stromzuführungen eingesetzt wird. Der
Lampenkolben wird im Bereich der Zuführöffnung durch eine Quetschdichtung
gasdicht verschlossen und über
ein an dem Pumprohransatz angeschmolzenes Pumprohr der Innenraum
des Lampenkolbens gespült,
evakuiert und mit Füllgas
gefüllt.
Abschließend
wird das Pumprohr abgeschmolzen – der Lampenkolben ist gasdicht
verschlossen.
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In
dem Fall, in dem eine diffuse Ausleuchtung gewünscht ist, kann die Oberfläche des
Lampenkolbens mittels Sandstrahlen oder dergleichen mattiert werden.
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Mit
dieser Mattierung geht allerdings ein Lichtstromverlust einher.
Falls ein Blendschutz ohne Lichtstromverlust oder eine Effektbeleuchtung
mit einem Hell-Dunkel-Effekt
gewünscht
wird, kann auf den Lampenkolben ein zusätzlich facettierter Hüllkolben
aufgesetzt werden. Dieses Montieren des Hüllkolbens erfordert einen zusätzlichen
vorrichtungstechnischen Aufwand.
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Insbesondere
bei Lampenherstellern ist es häufig
erforderlich, den Lichtstrom mattierter Lampen mit demjenigen unmattierter,
klarer Lampen zu vergleichen. Dies gestaltet sich dann besonders
schwierig, wenn keine unmattierte Lampe vorliegt – in diesem
Fall muss die Mattierung durch ein aufwendiges Polierverfahren entfernt
werden, um den Lichtstrom durch einen klaren Lampenkolben zu erfassen.
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Darstellung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung
einer Lampe sowie eine nach einem derartigen Verfahren bearbeitete Lampe
zu schaffen, bei denen Änderungen
der Oberflächenstruktur
oder -kontur mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand durchführbar sind.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmalskombination
des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Lampe durch die Merkmalskombination
des nebengeordneten Patentanspruchs 6 gelöst.
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Besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen finden sich in den
abhängigen
Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird die
Lampe zunächst in
der herkömmlichen
Weise fertiggestellt, so dass das Füllgas gasdicht im Lampenkolben
eingeschlossen ist. Nach dem Einsetzen des Leuchtmittels und dem
Befüllen
wird erfindungsgemäß der Lampenkolben
auf eine Umformtemperatur erwärmt
und anschließend
durch geeignete Werkzeuge verformt oder es werden Oberflächenbereiche
geschmolzen oder es wird Material aus einem Oberflächenbereich des
Lampenkolbens abgetragen, um eine bestimmte Oberflächenstruktur
auszubilden, beispielsweise um eine Mattierung durch Umschmelzen
zu beseitigen oder durch Abtragen von Material an der Oberfläche des
Lampenkolbens zu Erzeugen.
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D.
h., die Erfindung wendet sich von herkömmlichen Verfahren ab, bei
denen das Umformen/Schmelzen unmittelbar vor oder nach dem Befüllen des
Lampenkol bens erfolgt – erfindungsgemäß ist die
nach dem herkömmlichen
Verfahren hergestellte Lampe lediglich als ein Zwischenprodukt zu sehen,
das in einem weiteren Arbeitsschritt zum fertigen Produkt nachbearbeitet
wird.
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Es
wird besonders bevorzugt, diese Erwärmung mittels Laserstrahl oder
einer sonstigen hochenergetischen Strahlung durchzuführen. Die
nachträgliche
Beaufschlagung einer Lampe durch Laserstrahl ist zwar bereits aus
der
DE 100 26 567
A1 bekannt, dabei erfolgt jedoch durch den Laserstrahl
lediglich eine Beschriftung, die auf einer Metall-Einschmelzfolie
eines in den Lampenkolben eingesetzten Gestells aufgebracht wird.
Diese Beschriftung erfolgt somit durch den Lampenkolben hindurch,
wobei dieser weder aufgeschmolzen noch einer sonstigen Gefügeveränderung
unterworfen ist.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
der Laserstrahl entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn derart
geführt,
dass entweder ein flächiges
Aufschmelzen einer Oberflächenschicht
erfolgt, und beispielsweise eine Mattierung entfernt werden kann
oder dass durch Aufschmelzen ein vorbestimmtes Oberflächenmuster
ausgebildet wird. Mit Hilfe des Laserstrahls kann aber auch in einem
vorgegebenen Bereich an der Oberfläche des Lampengefäßes eine
Mattierung erzeugt werden, indem mittels des Laserstrahls Glas aus
der Oberfläche
verdampft und, beispielsweise durch Absaugen, abgetragen wird. Dadurch
wird die Oberfläche
aufgeraut, d.h., es entstehen an der Oberfläche winzige, lichtstreuende
Risse.
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Bei
einer alternativen Variante wird der Lampenkolben auf eine Uniformtemperatur
erwärmt
und anschließend
mittels eines Werkzeugs eine abschließende Formgebung des Lampenkolbens
durchgeführt,
wobei beispielsweise ein nach der Befüllung etwa kreisförmiger Querschnitt
in einen elliptischen Querschnitt umgeformt wird, der bei Lampen
mit Interferenzfilterbeschichtung erforderlich sein kann.
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Der
letztgenannte Verfahrensschritt lässt sich besonders Vorteilhaft
bei Lampenkonstruktionen anwenden, bei denen das Leuchtmittel ein
Wendel einer Glühlampe
ist, der mittels im Lampenkolben ausgebildeter Noppen lagefixiert
ist.
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Das
beispielsweise mittels Laserstrahl ausgebildete Oberflächenmuster
kann Facetten bilden, die in Parallelrichtung zur Lampenachse oder
in Zickzackrichtung verlaufen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf Zeichnungen näher
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 eine
Vorderansicht einer Halogenglühlampe;
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2 eine
Schemadarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;
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3 eine
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
bearbeitete Halogenglühlampe
mit mattiertem Lampenkolben;
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4 einen
Lampenkolben, bei dem eine Zickzack-Facette aufgebracht ist;
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5 einen
Lampenkolben mit parallel verlaufender Facettierung und
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6 eine
Lampe, deren Lampenkolben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren von einem kreisförmigen Querschnitt
in einen elliptischen Querschnitt umgeformtist.
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Bevorzugte
Ausführung
der Erfindung
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Halogenglühlampen erläutert. Wie bereits eingangs erwähnt ist
die Erfindung jedoch auch bei anderen Lampentypen einsetzbar, bei
denen ein Leuchtmittel innerhalb eines Lampenkolbens oder dergleichen
angeordnet ist.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer Halogenglühlampe
dargestellt, die für
den Niedervoltbetrieb oder Netzspannung ausgelegt sein kann und
die beispielsweise im Wohnraum oder als Möbeleinbauleuchte verwendbar
ist.
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Die
Glühlampe 1 hat
einen Lampenkolben 2, der im Grundzustand etwa die Form
eines Hohlzylinders hat, wobei ein Endabschnitt durch eine billig
gekrümmte
Kuppe 4 mit einer Pumpspitze 6 gebildet ist. Der
Lampenkolben 2 ist aus Quarzglas oder Hartglas hergestellt.
An dem in 1 untenliegenden Endabschnitt
des Lampenkolbens 2 ist eine Quetschdichtung 8 ausgebildet, über die
ein Gestell 10 gasdicht im Lampenkolben 2 gehalten
wird. Das Gestell hat eine Wendel 12, deren Achse koaxial
zur Lampenachse (vertikal in 1) verläuft. Durch
den Wendeldraht sind zwei Stromzuführungen 14, 16 gebildet,
die mit in der Quetschdichtung 8 angeordne ten Molybdän-Folien 18, 20 verbunden
sind. Diese sind ihrerseits mit außerhalb der Quetschung 8 liegenden Sockelstifte 22, 24 verbunden.
Die Quetschung erfolgt über
Formquetschbacken, so dass der ehemals zylindrische Grundkörper des
Lampenkolbens 2 flachgedrückt wird, so dass das Gestell 10 mit
Bezug zum Lampenkolben 2 lagefixiert ist. Bei der Fertigung wird
im Bereich der Pumpspitze 6 ein Pumprohr angesetzt, durch
das das Innere des Lampenkolbens 2 evakuiert und mit Füllgas befüllt wird.
Bei Halogenlampen enthält
dieses Füllgas
einen Anteil an Halogenen – der
im Betrieb der Lampe entstehende Halogenkreislauf ist hinlänglich bekannt,
weitere Ausführungen
hierzu sind entbehrlich.
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In
dem Fall, in dem ein diffuses Licht gefordert wird, kann der Lampenkolben 2 nach
dem Befüllen
durch Sandstrahlen mattiert werden. Insbesondere bei Lampenherstellern
liegt häufig
die Aufgabenstellung vor, den Lichtstrom derartiger mattierter Lampen
mit demjenigen unmattierter Lampen zu vergleichen – dies erfolgt
beispielsweise bei der Analyse von Konkurrenzprodukten.
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Erfindungsgemäß wird zur
Beseitigung der Mattierung, wie in 2 dargestellt,
die Glühlampe 1 auf
einem Halter 26 angeordnet, der um die Lampenhochachse
drehbar gelagert ist. Die Oberfläche
des Lampenkolbens wird mittels eines Lasers 28 erwärmt, dessen
Laserstrahl über
eine Fokussieroptik mit einem Scannerspiegel 30 abgelenkt
wird, so dass ein bestimmtes Strahlprofil einstellbar ist. Der Scannerspiegel 30 ist
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
um eine vertikal zur Zeichenebene angeordnete Schwenkachse schwenkbar,
so dass der Laserstrahl entlang der Hochachse der Lampe ausrichtbar ist.
Prinzipiell kann der Scannerspiegel 30 auch so gelagert
sein, dass er zusätzlich
in Querrrichtung, d.h. in der Radialrichtung der Lampe ausgelenkt
werden kann, so dass ein beliebiges Strahlprofil einstellbar ist.
Bei den meisten Lösungen
dürfte
es jedoch hinreichend sein, den Scannerspiegel 30 in der
vorbestimmten Weise in Vertikalrichtung zu verschwenken, wobei der
Vorschub in Querrichtung durch schrittweises oder kontinuierliches
Drehen der Halterung 26 erfolgt.
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Der
Energieeintrag wird nun so gesteuert, dass die Oberflächenbereiche
des Lampenkolbens 2 innerhalb eines durch das Strahlprofil
und die Drehung der Halterung 26 vorgegebenen Bereichs
aufgeschmolzen werden, wobei die körnige Struktur der Mattierung 31 verschmilzt
und sich im aufgeschmolzenen Bereich die ursprüngliche, klare Struktur des Lampenkolbens
einstellt. Der Lichtstrom kann dann ohne weiteres ermittelt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren
lässt sich
der Aufwand für das
Entfernen der Mattierung gegenüber
herkömmlichen
Lösungen
wesentlich vereinfachen, bei denen zum einen ein sehr hoher Ausschuss
durch Bruch der Lampenkolben auftrat und zum anderen ein erheblicher
Zeitaufwand von bis zu 30 Minuten erforderlich war. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird
sich der Ausschuss wesentlich verringern, wobei die Einwirkdauer
des Laserstrahls im Sekundenbereich liegt.
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Bei
bestimmten Anwendungsfällen
wird es gewünscht,
die Lampe mit einer Facettierung zu versehen, um beispielsweise
einen Hell-Dunkel-Effekt oder einen Blendschutz ohne Lichtstromverlust
zu bewirken.
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Durch
die erfindungsgemäße Nachbearbeitung
kann eine derartige Facettierung nach dem Befüllen Glühlampe 1 beispielsweise
mit der in 2 dargestellten Vorrichtung
aufgebracht werden, wobei durch entsprechende Ansteuerung des Scannerspiegels 30 und
des Antriebs der Halterung 26 und durch geeignete Fokussierung
des Laserflecks eine zickzackförmige
Facettierung 32 gemäß 4 oder
eine Parallelfacettierung 34 gemäß 5 erzeugt
werden kann. Die zickzackförmige
Facettierung gemäß 32 besteht aus einer Vielzahl parallel
nebeneinander laufender Zickzackriefen. Selbstverständlich können auch
andere Facettenmuster, beispielsweise Wellenlinien, sich kreuzende
Linien oder dergleichen ausgebildet werden.
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In
6 ist
eine weitere Variante einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
bearbeiteten Glühlampe
dargestellt. Dabei ist ein Lampenkolben
2 einer Halogenglühlampe dargestellt,
bei der eine oder mehrere nicht dargestellte Wendel mittels radial in
den Lampenkolben
2 eingepresster Noppen
36 gehalten
wird. Eine derartige Lösung
ist beispielsweise in der
DE
195 28 686 A1 beschrieben und wird von der OSRAM GmbH unter
dem Produktnamen "HALOPIN" vertrieben. Diese
Lampen sind vorzugsweise im Hochvoltbereich für den Betrieb an Netzspannung
ausgelegt.
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Soll
nun eine derartige Konstruktion mit Noppen zur Halterung der Wendel
mit einer Interferenzfilterbeschichtung versehen werden, so lassen
sich die Wärmeverluste
weiter verringern, wenn der Lampenkolben nicht mit einem kreisförmigen Querschnitt sondern
mit einem etwa elliptischen Querschnitt ausgeführt wird. Bisher steht noch
kein Fertigungsverfahren zur Verfügung, mit der die in Noppentechnik hergestellten
Lampen zusätzlich
mit der vorbeschriebenen Beschichtung und Lampenkolben 2 mit
asymmetrischem Querschnitt hergestellt werden können. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise
ermöglicht es
nun, auch derartige Lampen mit der IR- Beschichtung (IRC) auszuführen. Dabei
wird die Glühlampe 1 zunächst in
herkömmlicher
Weise hergestellt, wobei der oder die Wendel mittels der Noppen
lagefixiert werden. Nach der Befüllung
und dem Verschließen des
Lampenkolbens wird dann die teilfertiggestellte Glühlampe 1 in
die Vorrichtung gemäß 2 eingesetzt
und der Lampenkolben 2 im Bereich um die Wendel mittels
des Lasers 28 auf seine Umformtemperatur erwärmt und
dann mittels eines geeigneten Werkzeuges, beispielsweise einer Formrolle
verformt, so dass der runde Querschnitt 40 des Lampenkolbens 2 abschnittsweise
elliptisch verformt wird. Der Lampenkolben 2 wird abschnittsweise
verformt, wobei der im Schnitt A-A sichtbare umverformte Bereich
seinen kreisförmigen
Querschnitt 40 hält,
während
der Lampenkolben 2 in dem mit der Schnittlinie B-B gekennzeichneten
Bereich in einen elliptischen Querschnitt 42 verformt ist.
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Selbstverständlich lässt sich
diese nachträgliche
Umformung des Lampenkörpers
auch bei Lampenkonstruktionen anwenden, bei denen die Noppen 36 oder
dergleichen nicht ausgebildet sind.
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Offenbart
sind ein Verfahren zur Bearbeitung einer Lampe und eine nach einem
derartigen Verfahren bearbeitete Lampe. Diese hat einen Lampenkolben,
in dem ein Leuchtmittel mit Stromzuführungen aufgenommen ist und
der einen Füllgas
aufnehmenden Raum begrenzt, der durch eine Quetschdichtung dichtend
verschlossen ist. Erfindungsgemäß wird nach
dem Befüllen
ein Teil des Lampenkolbens durch Wärmezufuhr erwärmt und
verformt oder umgeschmolzen, um die Außenkontur des Lampenkolbens zu ändern.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die oben näher
erläuterten
Ausführungsbeispiele.
Beispielsweise kann mittels eines CO2-Lasers
und einer Fokussieroptik sowie dem oben beschriebenen Scanner ein
aus einem Glas, insbesondere Hartglas oder Weichglas, bestehendes
Lampengefäß, das zum
Beispiel als Außenkolben
für eine
Halogenglühlampe
oder eine Hochdruckentladungslampe verwendet wird, mit einer Mattierung
versehen werden, indem ein Teil der Oberfläche oder die gesamte Oberfläche des
Lampengefäßes mit
Hilfe des Lasers durch Abtragen – d.h., durch Verdampfen und
Absaugen – von
Glas aufgeraut wird.