DE4401351C2 - Verfahren zur optischen Identifizierung lumineszierender Beschichtungen in Lampen, insbesondere in Entladungslampen, in einem Recyclingprozeß und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifizierung lumineszierender Beschichtungen in Lampen nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, wie aus EP 0 391 382 A2 bekannt.

Inhaltsstoffe aus Entladungslampen, beispielsweise Leucht­ stoffe, Quecksilber, Edelmetalle, werden aus Gründen des sparsamen Umgangs mit Rohstoffen zunehmend zurückgewonnen. Voraussetzung für eine wirtschaftliche Rückgewinnung der Inhaltsstoffe ist in vielen Fällen eine vorhergehende Analyse.

Bekannt sind Recycling-Verfahren von Entladungslampen zum Zwecke der Rückgewinnung enthaltener Wertstoffe (u. a. EP 0 157 249 B1, DE 39 32 772 C2, DE 40 30 732 A1, DE 41 25 417 C1, DE 41 31 974 C2). Neben Gläsern, Metallen und anderen Stoffen fallen dabei auch Leuchtstoffe bzw. Leuchtstoffgemische an. Diese Leuchtstoffgemische werden zur Zeit noch größtenteils auf Sondermülldeponien abgela­ gert, da eine Aufarbeitung der anfallenden Leuchtstoffgemi­ sche zu kostenintensiv ist. Um Leuchtstoffe, vorzugsweise Seltenerd-aktivierte Leuchtstoffe und Leuchtstoffgemische, wenigstens teilweise ökonomisch aufarbeiten zu können, ist vor oder während des Recyclings der Entladungslampen, beispielsweise beim Zerlegen, zunächst eine Separation verschiedener Lampentypen, zweckmäßigerweise nach der Art enthaltener Leuchtstoffe und Leuchtstoffgemische, sinnvoll. Erforderlich ist dazu die Identifizierung der Leuchtstoff­ art, der in jeder einzelnen Lampe vorliegenden Leuchtstoffe bzw. Leuchtstoffgemische, vor oder während des Recyclingpro­ zesses.

Aus der eingangs genannten EP 0 391 382 A2 ist bekannt, daß die Art des Leuchtstoffes oder Leuchtstoffgemisches in einer Gasentladungslampe, vor dem ersten Ausblasvorgang, optisch festgestellt werden kann. Die Feststellung erfolgt durch Auswertung des für die verschiedenen Leuchtstoffarten typischen Spektrums, wobei z. B. die Halophosphat-Leuchtstof­ fe ein kontinuierliches Spektrum, die Seltenerd-aktivier­ ten Leuchtstoffe drei Linien im Spektrum aufweisen. Dieser Publikation ist nicht zu entnehmen, wie und wo die optische Feststellung der Leuchtstoffart erfolgt.

Aus der DE 41 37 008 A1 ist eine Vorrichtung zur Feststel­ lung von Qualitätsänderungen von Massengütern auf laufenden Förderbändern bekannt. Dazu ist oberhalb der Förderbänder eine gepulste Uv-Lichtquelle vorgesehen, die den Fördergut­ strom auf dem Förderband direkt bestrahlt. Weiterhin sind Mittel zur Erfassung der angeregten Photolumineszenz in dem bestrahlten Bereich und zur Analyse der Intensität und des Abklingverhaltens der Photolumineszenzsignale vorgesehen. Zwischen der UV-Lichtquelle und dem zu untersuchenden Fördergutstrom sind keine störenden Bestandteile vorhanden.

Weiterhin ist aus der US 4 641 032 ein Verfahren zur Bestim­ mung von Uran in einer Lösung mittels der zeitaufgelösten Fluoreszenzspektrometrie bekannt. Die Lösung befindet sich in einer Meßzelle, die speziell ausgebildete Ein- und Austrittsfenster aufweist, um einen einwandfreien Eintritt und Austritt der Meßstrahlung zu ermöglichen.

In großem Umfang werden dem Recyclingprozeß auch Entla­ dungslampen zugeführt, die nicht nur eine Leuchtstoffart enthalten (Mehrschichtlampen). Eine Feststellung der Leucht­ stoffart über die Auswertung der typischen Spektren ist in Mehrschichtlampen nicht mehr möglich, da eine Überlagerung der typischen Spektren verschiedener Leuchtstoffarten erfolgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels derer lumines­ zierende Beschichtungen in Lampen, insbesondere in Entla­ dungslampen, von außen, durch die Lampenwandung und weitere Beschichtungen hindurch, optisch-spektroskopisch (zeit- und wellenlängenselektiv) identifiziert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den kennzeichnen­ den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 gelöst.

Bei dem Verfahren zur Identifizierung lumineszierender Beschichtungen in Lampen, insbesondere in Entladungslampen, wird erfindungsgemäß jede zu identifizierende Beschichtung von außen, durch die Lampenwandung und eventuell noch vor­ handene, weitere Beschichtungen hindurch, angeregt. Die An­ regung erfolgt bei einer Wellenlänge, die die Lampenwandung und weitere Beschichtungen durchdringt und selektiv, d. h. vorrangig von der zu identifizierenden Substanz absorbiert wird. Erfaßt wird von außen, durch die Lampenwandung und weitere Beschichtungen hindurch, der zeitliche Verlauf der Intensität der angeregten Emission bei einer Wellenlänge, die für die zu identifizierenden Beschichtungen charakteri­ stisch und/oder selektiv ist. Die Meßwerte der Signalinten­ sität der Emission und die aus dem zeitlichen Intensitätsver­ lauf ermittelte Abklingzeit der angeregten Emission werden mit vorgegebenen Erwartungswerten für die zu identifizieren­ den Beschichtungen verglichen. Das so bewertete Signal wird angezeigt und/oder als Steuersignal für den nachfolgenden Recyclingprozeß verwendet.

Zur schnellen Identifizierung mehrerer Beschichtungen ist es möglich, nach Abschluß der Anregung bei einer Wellenlän­ ge die Entladungslampe mit einer anderen Wellenlänge anzure­ gen, bei der eine weitere Beschichtung vorrangig Strahlung absorbiert. Die erhaltenen Meßwerte werden ebenfalls mit vorgegebenen Erwartungswerten für die zu identifizierende Beschichtung verglichen. Dieser Vorgang kann für weitere Beschichtungen wiederholt werden. Auf diese Weise können in­ nerhalb kürzester Zeit mehrere lumineszierende Beschichtun­ gen in Lampen, insbesondere in Entladungslampen, von außen identifiziert werden.

Die Anregung erfolgt mit einem Impuls, dessen Dauer kürzer ist als die Dauer der Abklingzeit des Emissionssignals der zu identifizierenden Beschichtung. Die Aufzeichnung des Emissionssignals erfolgt mit einer Grenzfrequenz, die größer ist als die Frequenz, die der Lumineszenz-Abkling­ zeit der Beschichtung entspricht.

Die Anregung erfolgt von außen, durch die Lampenwandung und eventuelle weitere Schichten hindurch, d. h. ohne Notwendig­ keit des Öffnens der Lampe, zweckmäßig im ultravioletten oder sichtbaren Spektralbereich. Das Emissionssignal im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich wird ebenfalls von außen, durch die Lampenwandung und even­ tuelle weitere Schichten hindurch, registriert.

Dieses Verfahren ermöglicht erstmalig die Identifizierung lumineszierender Beschichtungen in Lampen, insbesondere in Entladungslampen, vor oder während eines Recyclingprozes­ ses, von außen, ohne Öffnen der Entladungslampen, durch die Lampenwandung und eventuelle weitere Schichten hindurch.

Wegen der Kürze der erforderlichen Zeit für die Identifizie­ rung der lumineszierenden Beschichtungen können diese in jeder Entladungslampe während des Durchlaufs der Entladungs­ lampen durch eine Recyclinganlage sicher bestimmt werden. Dadurch ist es auch möglich, die Recyclinganlage mit den erhaltenen Meßdaten so zu steuern, daß die lumineszierenden Beschichtungen nach der Identifizierung separiert werden können. Durch die simultane Bewertung der drei unabhängigen Kenngrößen Anregungswellenlänge, Wellenlänge und Kinetik des Emissionssignals, wird die hohe Störsicherheit und Selektivität des Verfahrens erzielt.

In einer weiteren speziellen Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst die Auslösung der Impuls-Strahlungsquelle re­ gistriert und die Aufzeichnung der Ausgangsspannung einer Signalerfassungseinheit gestartet. Dabei wird das Meßsignal als ungültig bewertet, wenn die zur Auswertung notwendige Intensität nicht erreicht oder die zulässige Maximalintensi­ tät überschritten wurde. Beim Vorliegen eines gültigen Meßsignals wird die Fluoreszenz-Abklingzeit bestimmt und mit dem Erwartungswert für die zu identifizierende Beschich­ tung verglichen. Die Übereinstimmung oder Nichtübereinstim­ mung der Fluoreszenz-Abklingzeit mit dem Erwartungswert wird als Identifizierung bzw. Nichtidentifizierung der ent­ sprechenden Beschichtung angezeigt. Das so gewonnene Signal wird weiterhin dafür benutzt, um den Recyclingprozeß zu steuern, indem z. B. die ermittelte Beschichtung an vorge­ wählten Orten durch Ausblasen, Ausstrahlen, Auswaschen, Ausbürsten oder ähnliche Vorgänge aus der Lampe entfernt und separat abgeschieden wird. Die Lampen können auch getrennt nach den analysierten Substanzen sortiert und/oder weiterverarbeitet und diese dann in einem späteren Arbeitsschritt separiert abgeschieden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vorzugsweise für die Identifizierung von Leuchtstoffen/Leuchtstoffgemischen in geschlossenen Entladungslampen.

Entladungslampen können einen Leuchtstoff oder ein Leucht­ stoffgemisch enthalten. Leuchtstoffgemische können aus verschiedenartigen Leuchtstoffen, z. B. Halophosphat- sowie Seltenerd-aktivierten Leuchtstoffen, oder aus Leuchtstof­ fen gleicher Art, z. B. Leuchtstoffen, die mit verschiedenen Seltenen Erden, z. B. Europium, Terbium oder Cer, aktiviert sind, bestehen. Leuchtstoffe/Leuchtstoffgemische, die mit Seltenen Erden aktiviert sind, sind teuer, so daß deren Verwertung wirtschaftlich geboten ist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Vorteil zur Identifizierung derartiger Substanzen benutzt.

Für die Erkennung von Seltenerd-aktivierten Leuchtstoffen/ Leuchtstoffgemischen in Entladungslampen, z. B. von Eu³⁺- oder Eu²⁺- oder Ce³⁺/Tb³⁺-aktivierten Leuchtstoffen, wird die Abklingzeit eines, für das zu identifizierende Selten­ erd-Ion charakteristischen, Emissions-Übergangs ausgenutzt. Dabei wird das Seltenerd-Ion bei einer Wellenlänge ange­ regt, die die Lampenwandung und eventuelle weitere Schich­ ten durchdringt und vorrangig von dem zu identifizierenden Seltenerd-Ion absorbiert wird. Die Abklingzeit des durch die Lampenwandung und eventuelle weitere Schichten gelang­ ten Emissionssignals wird bei einer, für das zu identifi­ zierenden Seltenerd-Ion charakteristischen/selektiven, Wel­ lenlänge bestimmt, indem die Intensität der Emission vor­ zugsweise zu zwei festen Zeitpunkten des Signalverlaufes gemessen und indem anschließend der Logarithmus des Quotien­ ten beider Werte ermittelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einer Vorrichtung durchgeführt, bei der eine Laser-Impuls-Strahlungsquelle, z. B. ein durchstimmbarer Farbstofflaser, mit einer ersten Optik vorgesehen ist, in deren Fokus die zu untersuchende Lampe, insbesondere Entladungslampe, angeordnet ist. Der ersten Optik ist ein Eintrittsspalt einer Emissionssignal-Erfassungseinheit mit einer zugehörigen zweiten Optik nachgeordnet, wobei die Emissionssignal-Erfas­ sungseinheit ein wellenlängenselektives optisches Element und einen Empfänger enthält, dem eine PC-gesteuerte Auswer­ teeinheit nachgeordnet ist, welche das elektrische Signal des Empfängers aufzeichnet und/oder auswertet.

Die Auswerteeinheit kann in Form einer Steckkarte, welche einen Analog-Digital- Wandler (ADC) sowie digitale Ein- und Ausgänge enthält, realisiert sein. Dabei kann die Auswer­ tung des Meßsignales und/oder die Steuerung des Meßablaufes softwaremäßig erfolgen.

Eine weitere geeignete Laser-Impulsstrahlungsquelle kann aus einer Laserdiode und einem Verdopplerkristall zur Fre­ quenzverdopplung (SHG) bestehen, der ein Lichtleiter/Licht­ leiterbündel zugeordnet ist, das sich bis zu einem Proben­ halter erstreckt. In diesem Fall kann die Signalerfassungs­ einheit ein schmalbandiges Interferenzfilter und ein IR-Sperrfilter aufweisen. Diesen nachgeordnet ist ein Pho­ tomultiplier und ein Verstärker, wobei zwischen dem Interfe­ renzfilter und dem Probenhalter ebenfalls ein Lichtleiter/ Lichtleiterbündel vorgesehen ist. Dabei kann eine spezielle Auswerteeinheit verwendet werden, welche eine Schaltung aus analogen und digitalen Bauelementen darstellt und geeignet ist, das Meßsignal zu bewerten und/oder den Meßablauf zu steuern.

Des weiteren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Transportsystem, z. B. eine Transportkette oder vergleichba­ res, für die Aufnahme von Entladungslampen, wie zum Bei­ spiel Leuchtstofflampen, auf, deren Leuchtstoff/Leuchtstoff­ gemisch zu identifizieren ist. Die Transportkette ist zweck­ mäßig taktgesteuert, so daß sich die Entladungslampen während des Meßvorgangs in einer Ruheposition befinden.

Es ist zweckmäßig, die optischen bzw. optoelektronischen Baugruppen sowie die Baugruppen zur Reinigung verschmutzter Lampen mittels einer geeigneten Mechanik, die z. B. aus einem Vertikal- und einem Horizontal-Support bestehen kann, vorzugsweise von oben an die zu untersuchenden Entladungs­ lampen heranzuführen.

Als Reinigungsbaugruppen können z. B. eine rotierende Reini­ gungsbürste und/oder eine Vorrichtung zur Reinigung mittels Druckluft und/oder Waschflüssigkeiten vorgesehen sein. Weiterhin kann am Horizontal-Support ein Taster, Schalter oder Fühler zur Auslösung der Messung und ein elastischer Balg, z. B. aus Gummi, vorgesehen sein, in dem die Enden der Lichtleiterbündel befestigt sind und der die aus Ar­ beitsschutzgründen notwendige Abschirmung der Anregungs­ strahlung bewirkt.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Signalauswertung sieht vor, daß mit der Auslösung der Strah­ lungsquelle zwei parallel liegende Zeitbasen gestartet werden. Weiterhin sind der Signalerfassungseinheit zwei pa­ rallel liegende Torschaltungen zugeordnet, deren Steuerein­ gang mit dem Ausgang je einer Zeitbasis verbunden ist, d. h. jede Torschaltung wird von je einer Zeitbasis angesteuert. Jeder Torschaltung ist eine Sample-and-Hold Schaltung sowie je ein logarithmierender Operationsverstärker nachgeordnet, deren Ausgänge an einem Differenzverstärker liegen, wobei jeder Sample-and-Hold Schaltung ein Diskriminator sowie dem Differenzverstärker zwei parallel liegende Diskriminatoren zugeordnet sind. Mit den Diskriminatoren wird einerseits die Intensität des Emissionssignals und andererseits die Abklingzeit des Emissionssignals bewertet. Beide müssen für jede zu identifizierende Beschichtung innerhalb vorgegebe­ ner Toleranzen liegen. Die Ausgänge sämtlicher Diskriminato­ ren liegen am Eingang einer Logikschaltung, deren Ausgang an einer Anzeigeeinrichtung und/oder an einer Steuereinrich­ tung liegt.

Die Erfindung soll in zwei Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschema einer Vorrichtung, die zur Identifi­ zierung unterschiedlicher Leuchtstoffe/Leuchtstoffge­ mische geeignet ist;

Fig. 2 die im Zusammenhang mit der Emissionssignal-Auswer­ tung erforderliche Hard- und Software;

Fig. 3 das Blockschema einer Vorrichtung zur Identifizie­ rung von Entladungslampen mit Seltenerd-aktivierten Leuchtstoffen;

Fig. 4 die Anordnung der Lampen und die räumliche Zuordnung einiger Baugruppen der Meßvorrichtung;

Fig. 5 ein Blockschaltbild für die Emissionssignal-Auswer­ tung.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der zu identifi­ zierende Leuchtstoff im Spektralbereich UV-Vis bei einer Wellenlänge angeregt, bei der die Strahlung von außen durch die Lampenwandung und eventuelle weitere Beschichtungen ge­ langen kann und von dem zu identifizierenden Leuchtstoff vorrangig und/oder selektiv absorbiert wird. Zur Realisie­ rung einer Impuls-Strahlungsquelle, deren Impulsdauer unter der Dauer der Abklingzeit der angeregten Fluoreszenz des Leuchtstoffes liegt, ist ein stickstofflasergepumpter Farbstofflaser vorgesehen, der aus einem Stickstofflaser 1 und einem durchstimmbaren Farbstofflaser 2 besteht. Damit können im Spektralbereich von 390 bis 750 nm Anregungsimpul­ se unter einer Nanosekunde Dauer mit Impulsleistungen über 10 kW bereitgestellt werden. Somit ist es möglich, unter­ schiedliche Beschichtungen, vorzugsweise Seltenerd-aktivier­ te Leuchtstoffe/Leuchtstoffgemische, anzuregen.

Die Anregungsstrahlung des Farbstofflasers 2 wird mit einer ersten Optik 3 auf die Lampe 4 abgebildet. Das entstehende Emissionssignal, das durch die Lampenwandung und eventuelle weitere Beschichtungen gelangt, wird durch eine zweite Optik 5 auf den nicht dargestellten Eintrittsspalt einer Emissionssignal-Erfassungseinheit 6 abgebildet. Die Lampe ist mit Halteelementen fixiert, die in der Fig. 1 nicht dargestellt sind.

Das Emissionssignal gelangt durch ein nicht dargestelltes wellenlängenselektives optisches Element, z. B. durch einen lichtstarken Monochromator, auf einen Empfänger mit ausrei­ chender Grenzfrequenz und Empfindlichkeit, z. B. einen Photomultiplier.

Die im Zusammenhang mit der Signalauswertung und Prozeß­ steuerung erforderliche Hard- und Software ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Signalsauswertung und Prozeßsteuerung erfolgt auf der Basis eines PC-Systems, welches mit einer speziellen Steckkarte ergänzt wurde. Wenn sich die Lampe ordnungsgemäß im Lampenhalter befindet, wird die Strahlungs­ quelle über einen digitalen Ausgang einer PC-Steckkarte ausgelöst. Die erfolgte Aussendung des Anregungsimpulses wird über einen digitalen Eingang der PC-Steckkarte regi­ striert und startet die Aufzeichnung der Ausgangsspannung der Signalerfassungseinheit. Die Aufzeichnung erfolgt mit einem 12-bit-Analog-Digital-Wandler (ADC) mit einer Wieder­ holrate von 50000 Messungen pro Sekunde mit 500 Werten im Zeitbereich von 0 bis 10 ms. Das Emissionssignal wird als ungültig bewertet, wenn die erforderliche Minimalintensität zur Auswertung nicht erreicht oder die zulässige Maximal­ intensität überschritten wird. Bei einem gültigen Signal wird die charakteristische Fluoreszenz-Abklingzeit software­ mäßig ermittelt und mit dem Erwartungswert für den zu identifizierenden Leuchtstoff verglichen.

Wurde ein gültiges Emissionssignal gemessen und liegt eine Übereinstimmung der ermittelten Fluoreszenz-Abklingzeit mit dem Erwartungswert vor, meldet das Programm die Identi­ fizierung des entsprechenden Leuchtstoffes oder Leuchtstoff­ gemisches in der Lampe. Über digitale Ausgänge der PC-Steck­ karte können optionale Prozesse in Abhängigkeit vom Identi­ fizierungsergebnis gesteuert werden.

In der Fig. 3 ist eine spezielle Variante des Verfahrens zur Identifizierung von Entladungslampen, die einen Eu³⁺-ak­ tivierten Leuchtstoff enthalten, während des Recyclingpro­ zesses von Entladungslampen dargestellt. Die Strahlungsquel­ le besteht aus einer Laserdiode 7 und einem Verdoppler­ kristall 8 zur Frequenzverdopplung (SHG). Die Strahlungs­ quelle arbeitet bei den Wellenlängen 395, 398, 405 oder 410 nm. Die Dauer des Impulses der Anregungsstrahlung beträgt zirka 0,2 µs. Die Anregungsstrahlung wird in ein Lichtlei­ terbündel 9 eingekoppelt und zu einem Lampenhalter 10 geleitet.

Die Entladungslampen 11, deren Leuchtstoff/Leuchtstoffge­ misch identifiziert werden soll, werden z. B. in einer Kappentrennmaschine auf einem Transportsystem 12, z. B. einer Transportkette bewegt. Während einer Taktzeit von ca. 1,5 s erfolgen Messung und Identifizierung des Leuchtstof­ fes/Leuchtstoffgemisches. Das durch die Lampenwandung und weitere Schichten gelangte Emissionssignal wird über ein Lichtleiterbündel 13 einer Emissionssignal-Erfassungsein­ heit zugeführt. Die Selektion der charakteristischen Emissi­ on des ⁵D₀-Übergangs des Eu³⁺-Ions erfolgt mit einem schmal­ bandigen Interferenzfilter 14 im Bereich zwischen 610 und 620 nm und einem zusätzlichen IR-Sperrfilter 15. Der Nach­ weis des Emissionssignals erfolgt mittels Photomultiplier 16 und einem nachfolgenden Verstärker 17. Anschließend wird das elektrische Signal einer Signalauswertungsbaugruppe zu­ geführt.

Fig. 4 zeigt im Detail die Zuordnung der Lampen zu weiteren Baugruppen der Vorrichtung. Die Transportkette weist Lampen­ aufnahmen 18 auf. In jeder Lampenaufnahme 18 wird eine Ent­ ladungslampe 11 transportiert. Von der Entladungslampe 11 können auch schon die Lampenenden (Kappen) oder andere Teile abgetrennt sein. Jede Entladungslampe gelangt zu­ nächst unter eine mechanische Fixiervorrichtung 19. Diese ist an einem Vertikal-Support 20 befestigt, mit dessen Hilfe die Fixiervorrichtung 19 an die jeweilige Entladungs­ lampe herangefahren wird. Nach der mechanischen Fixierung wird der Teil der Entladungslampe, an dem die Messung vorge­ nommen wird, mittels einer rotierenden Reinigungsbürste 21 und/oder einer Einrichtung 23 zur Druckluftreinigung von an­ haftendem Schmutz gesäubert.

Am Vertikal-Support 20 ist weiterhin ein Horizontal-Sup­ port 22 befestigt, der die rotierende Reinigungsbürste 21, die Einrichtung zur Druckluftreinigung 23, einen Taster 24 zur Auslösung der Messung sowie einen elastischen Balg 25, z. B. einen Gummibalg mit den Enden der Lichtleiterbündel 9 und 13 trägt. Nach der Reinigung der vorgesehenen Meßstelle an der fixierten Entladungslampe 11 mittels der Reinigungs­ bürste 21 wird der Horizontal-Support 22 nach links gefah­ ren, bis sich die Einrichtung 23 zur Druckluftreinigung über der fixierten Entladungslampe befindet. Nun wird die Entladungslampe mittels Druckluft nachgereinigt. Anschlie­ ßend wird der Horizontal-Support 22 weiter nach links ver­ schoben, bis sich der Balg 25 über der fixierten Entladungs­ lampe befindet. Der Balg 25 wird nun auf die Entladungslam­ pe abgesenkt und dichtet die Lichtleiterbündel 9 und 13 am Ort der Entladungslampe optisch ab. Anschließend wird über den Taster 24 die Messung ausgelöst. Nach Abschluß der Messung wird der Balg 25 von der Entladungslampe gehoben, die Fixierung durch die Fixiervorrichtung 19 aufgehoben und die Horizontal- und Vertikal-Supports wieder in ihre Aus­ gangsposition zurückbewegt. Danach wird das Transportsystem 12 weiterbewegt und die nächste Entladungslampe unter die Fixiervorrichtung 19 gestellt.

Die Entladungslampen, deren Leuchtstoff/Leuchtstoffgemisch identifiziert ist, können anschließend an unterschiedlichen Orten entsprechend dem ermittelten Leuchtstoff/Leuchtstoff­ gemisch z. B. ausgeblasen werden, wobei das entsprechende Signal zur Separierung in Abhängigkeit von dem identifizier­ ten Leuchtstoff von der Emissionssignal-Auswertung ausge­ löst wird. In der Schaltung zur Signalauswertung und Prozeß­ steuerung gemäß Fig. 5 sind die hierfür notwendigen Baugrup­ pen angegeben.

Befindet sich der Lampenhalter 10 in der richtigen Positi­ on, wird die Laserdiode 7 (Fig. 3) ausgelöst. Der Monitor­ ausgang der Laserdiode 7 startet die beiden Zeitbasen Z1 und Z2. Die Zeitbasis Z1 öffnet die Torschaltung T1 eine Millisekunde nach dem Laserimpuls für eine Dauer von 0,2 ms. Die Zeitbasis Z2 öffnet die Torschaltung T2 zwei Milli­ sekunden nach dem Laserimpuls für eine Dauer von 0,2 ms. Das elektrische Signal der Emissionssignal-Erfassungsein­ heit gelangt zu den über die beiden Torschaltungen T1, T2 definierten Zeitpunkten an die beiden Sample-and-Hold Schal­ tungen SH1 und SH2. Das am Ausgang von SH1 zeitlich festge­ haltene Signal wird von einem Diskriminator D1 bewertet. Wird die eingestellte Obergrenze überschritten, ist das System übersteuert und der Wert ungültig. Der Ausgang von SH2 wird von einem zweiten Diskriminator D2 dahingehend bewertet, ob eine genügende Minimalintensität des Signals vorhanden ist.

Zur analogen Berechnung der charakteristischen Fluores­ zenz-Abklingzeit werden die Ausgangssignale der Sample-and- Hold Schaltungen SH1 und SH2 durch die logarithmierenden Verstärker L1 und L2 logarithmiert. Deren Ausgangssignale werden einem Differenzverstärker DV zugeführt, dessen Ausgangsspannung von den nachgeordneten Diskriminatoren D3 und D4 bewertet wird. Diese Diskriminatoren sind auf den unteren bzw. oberen Grenzwert der Spannung eingestellt, die den Grenzwerten für die charakteristische Abklingzeit der ⁵D₀-Eu³⁺-Emission, vorzugsweise 0,7 bis 2,0 ms, entspre­ chen. Durch die nachfolgenden Logikschaltungen 26 und 27 werden die Ausgangssignale bereitgestellt. Wurde eine gültige Signalintensität gemessen, d. h. liegt die Signalin­ tensität unterhalb der am Diskriminator D1 eingestellten Obergrenze und oberhalb der am Diskriminator D2 eingestell­ ten Untergrenze, und liegt die Abklingzeit im vorgegebenen Toleranzbereich des ⁵D₀-Eu³⁺-Emissionssignals, d. h. liegt die Abklingzeit unterhalb des am Diskriminator D3 einge­ stellten oberen Grenzwertes für die Abklingzeit und ober­ halb des am Diskriminator D4 eingestellten unteren Grenzwer­ tes der Abklingzeit, wird der Ausgang "Seltenerd-Lampe erkannt" aktiviert. Liegt die Signalintensität im ungülti­ gen Bereich oder die Abklingzeit außerhalb des vorgegebenen Intervalls erfolgt die Ausgabe "keine Seltenerd-Lampe". Die Ausgangssignale steuern den Ausblasort der Lampe und gestat­ ten damit die Separierung von Leuchtstoffen/Leuchtstoff­ gemischen mit und ohne Eu³⁺-Aktivator. Während die Leuchtstoffe/Leuchtstoffgemische mit Eu³⁺-Aktivator einem Verfahren zur Rückgewinnung der Seltenen Erden zugeführt werden können, werden Leuchtstoffe/Leuchtstoffgemische ohne Eu³⁺-Aktivator, d. h. ohne Seltene Erden, lediglich ent­ sorgt.

Die Verwendung von Lichtleitern ermöglicht es, die Baugrup­ pen Strahlungsquelle, Signalerfassung und Prozeßsteuerung mit der benötigten Stromversorgung in einem kompakten, abgeschlossenen Gehäuse unterzubringen, das sich in mehre­ ren Metern Entfernung vom Lampenhalter in der Kappentrenn­ maschine befinden kann.

Claims (15)

1. Verfahren zur optischen Identifizierung lumineszieren­ der Beschichtungen in Lampen, insbesondere in Entla­ dungslampen, in einem Recyclingprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß jede zu identifizierende Beschichtung bei einer Wel­ lenlänge, bei der sie die Strahlung vorrangig absor­ biert, angeregt wird, wobei die Anregungswellenlänge und die Intensität der Strahlung so gewählt werden, daß sie von außen durch die Lampenwandung und eventuelle weitere Schichten hindurch bis an die zu identifizieren­ de Beschichtung gelangt, daß das Emissionssignal durch eventuelle weitere Schichten und die Lampenwandung hindurch außerhalb der Lampe registriert wird, daß der zeitliche Verlauf der Intensität der hervorgerufenen Emission für einen Wellenlängenbereich erfaßt wird, daß die maximale Signalintensität und die für die zu unter­ suchende Beschichtung typische Abklingzeit der Lumines­ zenz mit vorgegebenen Werten verglichen werden und daß das bewertete Signal angezeigt und/oder als Steuersi­ gnal für den nachfolgenden Recyclingprozeß verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Beschichtungen nach Abschluß der Anregung bei einer Wellenlänge mit einer anderen Wellenlänge an­ geregt wird, bei der eine weitere Beschich­ tung vorrangig Strahlung absorbiert und daß dieser Vorgang für weitere lumineszierende Beschichtungen wie­ derholt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anregung mit einem Impuls erfolgt, dessen Dauer kürzer als die Dauer der charakteristischen Ab­ klingzeit des Emissionssignals der zu identifizierenden Beschichtung ist und daß die Aufzeichnung des Emissions­ signals mit einer Grenzfrequenz erfolgt, die größer ist als die Frequenz, die der Abklingkinetik der Beschich­ tung entspricht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung im ultraviolet­ ten oder sichtbaren Spektralbereich erfolgt, während das Emissionssignal im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich registriert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zunächst die Auslösung des Impulses registriert und die Aufzeichnung der Ausgangsspannung einer Signalerfassungseinheit gestartet wird, wobei das Emissionssignal als ungültig bewertet wird, wenn die zur Auswertung notwendige Intensität nicht erreicht oder die zulässige Maximalintensität überschritten worden ist, daß bei Vorliegen eines gültigen Emissi­ onssignals die charakteristische Abklingzeit der Lumi­ neszenz bestimmt und mit dem Erwartungswert für die zu identifizierende Beschichtung verglichen wird, wobei die Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung der Ab­ klingzeit mit dem Erwartungswert als Identifizierung oder Nichtidentifizierung der entsprechenden Beschich­ tung angezeigt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erkennung von Sel­ tenerd-aktivierten Leuchtstoffen in Entladungslampen durch die Abklingzeit des Eu³⁺-Emissionssignals die Stoffe der Beschichtung der Entladungslampen bei Wellen­ längen im Bereich von 390 bis 420 nm angeregt werden und daß die charakteristische Abklingzeit des Eu³⁺-Emis­ sionssignals einer Wellenlänge im Bereich von 610 bis 620 nm bestimmt wird, indem die Intensität des Emissionssignals zu zwei oder mehreren festen Zeitpunk­ ten während des Verlaufs der Emission gemessen und an­ schließend daraus die Abklingzeit ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei festen Zeitpunkte eine Millisekunde und zwei Millisekunden nach dem Anregungsimpuls liegen.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach minde­ stens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Laser-Impulsstrahlungsquelle mit einer ersten Optik (3) vorgesehen ist, in deren Fokus die zu untersuchende Lampe (4) angeordnet ist, daß der ersten Optik (3) ein Eintrittsspalt einer Emissi­ onssignal-Erfassungeinheit (6) mit einer zugehörigen zweiten Optik (5) nachgeordnet ist, wobei die Emissi­ onssignal-Erfassungseinheit (6) ein wellenlängenselekti­ ves optisches Element und einen Empfänger enthält, dem eine PC-gesteuerte Auswerteeinheit nachgeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die PC-gestützte Auswerteeinheit eine PC-Steckkarte mit einem schnellen Analog-Digital-Wandler und digitale Ein- und Ausgängen aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Laser-Impulsstrahlungsquelle aus einer La­ serdiode (7) und einem Verdopplerkristall (8) besteht, dem ein Lichtleiterbündel (9) zugeordnet ist, das sich bis zu einem Lampenhalter (10) erstreckt, daß die Emissionssignal-Erfassungseinheit ein schmalbandiges In­ terferenzfilter (14) und ein IR-Sperrfilter (15) sowie diesen nachgeordnet einen Photomultiplier (16) und einen Verstärker (17) aufweist, wobei zwischen dem In­ terferenzfilter (14) und dem Lampenhalter (10) ein Lichtleiterbündel (13) vorgesehen ist, während für die Signalauswertung und für die Steuerung des Recyclingpro­ zesses eine Kombination von analogen und digitalen elektronischen Baugruppen vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transportsystem (12) für die Aufnahme von Entladungslampen vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportsystem (12) taktgesteuert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß oberhalb des Transportsystems (12) ein Vertikal-Support (20) und ein Horizontal-Support (22) mit Reinigungsbaugruppen sowie optischen und/oder opto­ elektronischen Baugruppen vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Reinigungsbaugruppen eine rotierende Reinigungs­ bürste (21) und eine Einrichtung (23) zur Druckluftrei­ nigung vorgesehen sind und daß weiterhin ein Taster (24) zur Auslösung der Messung und ein elastischer Balg (25) vorgesehen sind, in dem die Enden der Lichtleiter­ bündel (9, 13) befestigt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser-Impulsstrahlungsquelle zwei parallel liegende Zeitbasen (Z1, Z2) zugeordnet sind, daß weiterhin der Emissionssignal-Erfassungsein­ heit (6) zwei parallel liegende Torschaltungen (T1, T2) zugeordnet sind, deren Steuereingang mit dem Ausgang je einer Zeitbasis (Z1, Z2) verbunden ist, daß jeder Tor­ schaltung eine Sample-and-Hold Schaltung (SH1, SH2) sowie je ein logarithmierender Verstärker (L1, L2) nachgeordnet sind, deren Ausgänge an einem Differenzver­ stärker (DV) liegen, wobei jeder Sample-and-Hold Schal­ tung (SH1, SH2) ein Diskriminator (D1, D2) sowie dem Differenzverstärker (DV) zwei parallel liegende Diskri­ minatoren (D3, D4) zugeordnet sind und wobei die Ausgänge sämtlicher Diskriminatoren (D1-D4) am Eingang einer Logikschaltung (26) liegen, deren Ausgang an einem Anzeigeeinrichtung und/oder an einer Steuerein­ richtung liegt.