WO2008125611A1 - VERFAHREN ZUM NACHTRÄGLICHEN ENTFERNEN ODER MODIFIZIEREN EINER ÄUßEREN GLASBESCHICHTUNG AUF EINEM LAMPENKOLBEN UND DAMIT HERGESTELLTE LAMPE - Google Patents

VERFAHREN ZUM NACHTRÄGLICHEN ENTFERNEN ODER MODIFIZIEREN EINER ÄUßEREN GLASBESCHICHTUNG AUF EINEM LAMPENKOLBEN UND DAMIT HERGESTELLTE LAMPE Download PDF

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WO2008125611A1
WO2008125611A1 PCT/EP2008/054400 EP2008054400W WO2008125611A1 WO 2008125611 A1 WO2008125611 A1 WO 2008125611A1 EP 2008054400 W EP2008054400 W EP 2008054400W WO 2008125611 A1 WO2008125611 A1 WO 2008125611A1
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lamp
quartz glass
coated
glass
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Georg Rosenbauer
Heinz Lang
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • H01K7/02—Lamps for purposes other than general lighting for producing a narrow beam of light; for approximating a point-like source of light, e.g. for searchlight, for cinematographic projector

Definitions

  • the invention relates to a method for removing an outer glass coating on a lamp bulb and a lamp produced according to the method.
  • an externally coated lamp envelope is made with partially transparent glass bulb areas
  • a disadvantage of the respective processes is that, compared with the simple coating, higher coating costs are incurred due to the more complex pretreatment and the more complex coating parameters.
  • a further disadvantage is that the coating according to the above methods is not very flexible which changes to different lamp types and different partially exposed coating patterns. Mechanical abrasion damages the glass surface too much and causes cracks on the surface. Reference is also made to WO 2005122206.
  • DE-Az 10 2006 039198.5 describes the labeling of lamps. In the present case, the large-area partial removal of glass coatings (colored sol-gel coatings, chandelier colors, ceramic coatings) is described, while DE-Az 102006039198.5 envisages the removal of metallic layers, phosphor layers and interference layers.
  • This outer coating is to be understood as functional.
  • the coating should be partially removed without the prior preparation of the piston being required, such as, for example, masking or application of a temporary layer.
  • the method according to the invention for removing the glass coating on the lamp envelope is characterized according to the invention by the fact that, to produce the transparent region of the lamp vessel, the previously applied coating is at least partially removed from a region of the lamp vessel.
  • the at least partial removal of the outer glass coating balances the optical properties and the appearance of the affected lamp vessel area with that of the glass substrate material, thereby producing in a simple manner preferably transparent patterns and stripes on the coated glass bulb.
  • the partial removal of the outer coating is carried out by means of electromagnetic radiation.
  • a laser is used to generate the aforementioned electromagnetic radiation whose radiation is absorbed by the glass of the piston.
  • This is preferably a CO2 laser with a wavelength of 10.6 microns, since hereby a sufficiently high power density can be generated on the glass surface for removing the coating.
  • the glass, especially the quartz glass at the wavelength of 10.6 microns is impermeable, so all the energy is absorbed at the surface of the glass.
  • the functional layer can be removed directly with the method according to the invention, without the complex intermediate step of a temporary layer, which is intended to ensure only a facilitated evaporation of the overlying functional layer.
  • the functional layer can be removed directly from the lamp bulb material with the new method.
  • the base material of quartz glass which temperatures of up to 1000 0 C permits OH ne is to deform or be otherwise unusable.
  • the surface temperatures of more than 2300 0 C can be achieved, which leads to a direct sublimation of silica glass together with the functional layer on the 0- berflache.
  • the low thermal conductivity, low thermal coefficient of thermal expansion (0.5 x 10 -6 K "1) and the high thermal shock resistance of quartz glass can be evaporated on the surface a thin layer of quartz glass, while the rest of the quartz glass material to a temperature of at most 1000 0 C remains dimensionally stable and, in contrast to soft glass, does not develop any stress cracks, because the thermal expansion of quartz glass is smaller by a factor of about 20 than with soft glass.
  • Lamps can be damaged by unfavorably selected laser parameters
  • the partial removal of the outer coating on the ready-coated and already covered built-in lamp is preferably carried out, for example on blue-coated automobile taillamps (sol-gel coating, luster colors, etc.), since the transparent region in the lamp envelope thus becomes exactly the fixing ring can be aligned.
  • the method according to the invention is applied to lamps which are provided with a colored or white outer coating.
  • lamps which are provided with a colored or white outer coating are provided with a colored or white outer coating.
  • colored sol-gel outer coatings layer thickness typically 100 nm, see EP-A 1 134 780, or other color-producing, eg temperature-resistant, luster colors, dichroic coatings, etc., or white oxide-ceramic outer layers for Matting or controlling the heat balance of a lamp.
  • the laser used is preferably a CO 2 laser with a wavelength of 10.6 ⁇ m.
  • a blue sol-gel coated HI lamp with a quartz glass lamp bulb and a diameter of about 7 to 11 mm with a piston length of about 15 mm the coating is evaporated with a focused laser beam (focus diameter ⁇ 2 mm).
  • the laser focus travels, advantageously by means of flexibly adjustable scanner levels, typically a few mm, preferably 2 to 10 mm, along the piston, whereby the coil is optically exposed.
  • the lamp is preferably rotated at several hundred rpm, advantageously it is rotated at about 100 to 600 rpm.
  • the evaporation process takes only a few tenths of a second up to a maximum of 10 seconds.
  • FIG. 3 Coated halogen incandescent lamp with partially removed coating
  • quartz glass lamp bulb halogen incandescent lamp, discharge lamp
  • burnt-on pattern for example zigzag
  • Quartz glass lamp bulb halogen incandescent lamp, discharge lamp
  • burnt-on pattern e.g., longitudinal stripes
  • Figure 7 discharge lamp with partially removed coating (with subsequently applied enveloping pistons).
  • the invention will be explained below with reference to halogen incandescent lamps.
  • the invention can also be used in other lamp types in which a light source or electrode systems are arranged within a lamp envelope or the like.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a halogen incandescent lamp which can be designed for low-voltage operation or mains voltage and which can be used, for example, in the living room or as a furniture-mounted luminaire.
  • the incandescent lamp 1 has a lamp bulb 2, which has approximately the shape of a hollow cylinder in the ground state, wherein an end portion by a hemispherical curved Dump 4 is formed with a pump tip 6.
  • the lamp bulb 2 is made of quartz glass or hard glass.
  • a pinch seal 8 is formed, via which a frame 10 is held gas-tight in the lamp bulb 2.
  • the frame has a coil 12 whose axis is coaxial with the lamp axis (vertical in Fig. 1).
  • two power supply lines 14, 16 are formed, which are connected to arranged in the pinch seal 8 molybdenum foils 18, 20.
  • the lamp bulb 2 can be frosted after filling by sandblasting. Especially with lamp manufacturers, the task is often to compare the luminous flux of such frosted lamps with that of unmatted lamps - this is done for example in the analysis of competing products.
  • the removal of the coating 3, preferably partial removal, of the delustering, as illustrated in FIG. 2, is arranged on a holder 26 which is rotatable about the lamp vertical axis.
  • Gert is (arrow).
  • the surface of the lamp bulb is heated by means of a laser 28 whose laser beam is deflected by means of a focusing lens with a scanner mirror 30, so that a specific beam profile can be set.
  • the scanner mirror 30 is pivotable in the illustrated embodiment about a pivot axis arranged vertically to the plane of the drawing (arrow), so that the laser beam can be aligned along the vertical axis of the lamp.
  • the scanner mirror 30 can also be mounted so that it can additionally be deflected in the transverse direction, ie in the radial direction of the lamp, so that an arbitrary beam profile can be set. In most solutions, however, it may be sufficient to pivot the scanner mirror 30 in the predetermined manner in the vertical direction, with the feed in the transverse direction being effected by stepwise or continuous rotation of the holder 26.
  • the energy input is now controlled such that the coating applied to the surface of the lamp bulb 2 within a range predetermined by the beam profile and the rotation of the holder 26 evaporates and the original clear structure of the lamp envelope is established in the molten glass region.
  • the luminous flux can then be determined easily.
  • the cost of removing the coating compared to conventional solutions can be significantly simplified, in which on the one hand a very high committee by breaking the lamp bulb occurred and on the other a considerable time required by up to 30 minutes .. Mit
  • the solution according to the invention will significantly reduce the rejects, the duration of the action of the laser beam being in the range of seconds.
  • a region of the surface of the piston can be freed from the coating. In FIG.
  • a faceting can be applied after filling the incandescent lamp 1, for example, with the apparatus shown in FIG. 2, as a further embodiment by appropriate control of the scanner mirror 30 and the drive of the holder 26 and by suitable focusing of the laser spot and a zigzag-shaped faceting 32 according to FIG. 4 or a parallel faceting 34 according to FIG. 5 can be produced.
  • the zigzag-shaped faceting 32 according to FIG. 4 consists of a multiplicity of parallel zig-zag marks running parallel to each other.
  • other facet patterns such as wavy lines, intersecting lines or the like may be formed.
  • FIG. 6 shows a further variant of an incandescent lamp processed by the method according to the invention.
  • This is a blue-coated Hl car lamp, which was processed by the method according to the invention.
  • the color temperature of the light is raised by the blue coating 50 at the top and at the transition to the pinch.
  • a higher luminous flux can now be set by the exposed area 31 around the helix.
  • FIG. 7 shows a high-pressure discharge lamp 55 in which, in the middle of the discharge vessel 54, a cylindrical region 56 has been removed from the coating 57 by means of a laser, as it has been freed.
  • a cylindrical region 56 has been removed from the coating 57 by means of a laser, as it has been freed.
  • it is an oxide ceramic coating, as used for Control of the heat balance in the lamp is used. It serves to prevent the condensation of mercury.
  • an electrically conductive glass coating as is typically made of tin oxide, is evaporated in order to produce defined filigree electrically conductive regions on the lamp envelope.
  • an electrically conductive glass coating e.g. Tin oxide
  • targeted filigree areas in the electrically conductive outer coating e.g. Tin oxide, are incorporated, which serve to optimize the ignition behavior of discharge lamps.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum nachträglichen Entfernen oder Modifizieren einer Außenbeschichtung auf einem Lampenkolben mittels Laserbearbeitung.

Description

Verfahren zum nachträglichen Entfernen oder Modifizieren einer äußeren Glasbeschichtung auf einem Lampenkolben und damit hergestellte Lampe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen einer äußeren Glasbeschichtung auf einem Lampenkolben sowie eine gemäß dem Verfahren hergestellte Lampe.
I. Stand der Technik
Typischerweise wird ein außen beschichteter Lampenkolben mit partiell transparenten Glaskolbenbereichen herge- stellt durch
a) Abkleben des späteren transparenten Bereiches beim Tauch-/Sprühbeschichten (hoher Aufwand) ;
b) Zweimalige Tauchbeschichtung mit zwischengeschaltetem Ablösen der Beschichtung: i) komplettes Be- schichten des Lampenkolbens - ii) chemisches Ablösen bis zur ersten Trennkante - iii) nochmaliges Beschichten bis zur zweiten Trennkante (noch höherer Aufwand) ;
c) Drehen der Lampen beim Tauchbeschichten und Ein- tauchtiefe bis jeweiliger Trennkante (Nachteil Stifte und Quetschung werden mitbeschichtet) ;
d) Schablonen beim Sprühbeschichten (rotierende Lampe) zur Erzeugung der Trennkante (unflexibel) ;
e) Geringer Abstand beim Besprühen und damit Erzeugung einer einigermaßen scharfen Trennkante; f) Mechanisches Abschleifen der äußeren Glasbeschich- tung;
g) Aufbringen einer temporären Schicht auf einem Bereich des Kolbens, komplette Beschichtung des KoI- bens mit einer funktionellen Schicht, nachträgliches Ablösen der temporären Schicht zusammen mit der funktionellen Schicht, siehe US-A 2005/218809;
h) etc ..
Nachteilig an den jeweiligen Verfahren sind, dass gegen- über der einfachen Beschichtung höhere Beschichtungskos- ten aufgrund der komplexeren Vorbehandlung und den komplexeren Beschichtungsparameter anfallen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Beschichtung nach den obigen Verfahren nicht sehr flexibel was Umstellungen auf verschie- dene Lampentypen und verschiedene partiell freiliegende Beschichtungsmuster sind. Das mechanische Abschleifen schädigt die Glasoberfläche zu stark und erzeugt Risse an der Oberfläche. Hierzu wird auch auf WO 2005122206 verwiesen .
Möglich ist sogar, dass mit einer dem CO2-Laser nachgeschalteten 2D-Scannereinheit transparente Markierungen und Schriftzüge in die farbige oder weiße, insbesondere keramische, Außenbeschichtung des Glaskolbens eingebracht werden. Im Gegensatz zu DE-Az 10 2006 039198.5 wird in der vorliegenden Erfindungsmeldung mit einem langwelligen CO2-Laser (10,6μm) an der Oberfläche des außen beschichteten Glaskolbens gearbeitet anstatt einem kurzwelligem Nd-YAG-Laser (1,06 μm) oder UV-Laser, der ungehindert durch das Glas wandert und die beschichtete Innenseite des Lampengefäßes bearbeitet. Außerdem beschreibt DE-Az 10 2006 039198.5 die Kennzeichnung von Lampen. Vorliegend wird das großflächige partielle Entfernen von Glasbe- schichtungen (farbige Sol-Gel-Beschichtungen, Lüsterfar- ben, keramische Beschichtungen) beschrieben, während DE- Az 102006039198.5 das Entfernen von metallischen Schichten, Leuchtstoffschichten und Interferenzschichten vorsieht .
US-A 2005/218809 ist sehr aufwendig, weil es den zusätz- liehen Arbeitsschritt des Erstellens einer temporären Zwischenschicht anwendet, was zusätzlichen Aufwand und Kosten bedeutet. Außerdem besteht die Gefahr, daß noch Rückstände von der temporären Schicht auf dem Kolben verbleiben. Wenn diese leicht flüchtigen Lackverbindungen erst beim Betrieb abdampfen, insbesondere bei Verwendung als Autolampe in einem Scheinwerfer, wo es zu Betriebstemperaturen von bis zu 600 0C kommt, kann das zu einer Eintrübung von Teilen des umgebenden Gehäuses führen, beispielsweise von Reflektorflächen oder Abdeckscheiben.
II. Darstellung der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zum Entfernen einer Außenbeschichtung auf einem Glaskolben einer Lampe bereitzustellen. Diese Außenbeschichtung ist als funktionell zu verstehen. Bevorzugt soll die Be- schichtung partiell entfernt werden ohne daß eine vorhe- rige Präparation des Kolbens erforderlich ist, wie beispielsweise ein Abkleben oder ein Aufbringen einer temporären Schicht. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ei- ne Lampe mit einer bevorzugt partiell entfernten Glaskol- benbeschichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 18 gelöst. Besonders vorteilhafte Aus- führungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben .
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen der Glasbe- schichtung auf dem Lampenkolben zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zum Herstellen des transparenten Bereichs des Lampengefäßes die vorher aufgebrachte Be- schichtung zumindest teilweise von einem Bereich des Lampengefäßes abgetragen wird. Das zumindest teilweise Abtragen der äußeren Glasbeschichtung gleicht die optischen Eigenschaften und das Aussehen des betroffenen Lampenge- fäßbereiches dem des Glassubstratmaterials an, wodurch auf einfache Weise bevorzugt transparente Muster und Streifen auf dem beschichtetem Glaskolben erzeugt werden.
Vorteilhafterweise wird das partielle Abtragen der Außen- beschichtung mittels elektromagnetischer Strahlung durch- geführt. Vorzugsweise wird zur Erzeugung der vorgenannten elektromagnetischen Strahlung ein Laser verwendet, dessen Strahlung das Glas des Kolbens absorbiert wird. Bevorzugt ist dies ein CO2-Laser mit Wellenlänge 10,6 μm, da hiermit eine ausreichend hohe Leistungsdichte auf der Glas- Oberfläche zum Abtragen der Beschichtung generierbar ist. Zudem ist das Glas, insbesondere das Quarzglas bei der Wellenlänge von 10,6 μm undurchlässig, weshalb die gesamte Energie an der Oberfläche des Glases absorbiert wird. Im Gegensatz zu US-A 2005/218809 kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die funktionelle Schicht direkt entfernt werden, ohne den aufwändigen Zwischenschritt einer temporären Schicht, die lediglich ein erleichtertes Ab- dampfen der darüber liegenden funktionellen Schicht sicherstellen soll.
Durch Einstellung einer optimierten Verfahrensführung, insbesondere Laserparameter, Scannereinstellungen und zeitliches Temperaturprofil über den Quarzglaskolben der Lampe, kann mit dem neuen Verfahren die funktionelle Schicht direkt vom Lampenkolbenmaterial entfernt werden. Entscheidend für das direkte thermische Ablösen der funktionellen Schicht mittels Laser ist das Grundmaterial Quarzglas, das Temperaturen von bis zu 10000C zulässt oh- ne sich zu verformen oder sonstwie unbrauchbar zu werden.
Fokussiert man den Laserstrahl direkt auf die Oberfläche, können Oberflächentemperaturen von mehr als 23000C erzielt werden, was zu einer direkten Sublimation des Quarzglases mitsamt der funktionellen Schicht an der 0- berflache führt. Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit, den geringen thermische Wärmeausdehnungskoeffizient (0,5 x 10~6 K"1) und die hohe Temperaturwechselbeständigkeit von Quarzglas kann an der Oberfläche eine dünne Schicht Quarzglas abgedampft werden, während das restliche Quarz- glasmaterial eine Temperatur von höchstens 10000C erreicht und dabei formstabil bleibt und im Gegensatz zum Weichglas keine Spannungsrisse entwickelt. Denn die Wärmeausdehnung bei Quarzglas ist um einen Faktor von etwa 20 kleiner als bei Weichglas. Versuche haben gezeigt, dass mit einer Laserleistung von 100 bis 800 W, einer Laserbestrahlungszeit von einigen Sekunden, typisch 1 bis 10 Sekunden, und einem Fokusdurchmesser von höchstens 0,75 mm ein messbarer, typisch einige Hundert μm betragender Glasabtrag erreicht werden kann. Da die funktionellen Schichtdicken im Bereich von ca. 100 nm (bei Anwendung von Sol-Gel-Verfahren) bis ca. 300 μm (bei keramischen Beschichtungen) liegen, können diese komplett entfernt werden. Die Laserleistungen und Laserbestrahlungszeiten werden auf die Schichtdicken und das Absorptionsverhalten der jeweiligen funktionellen Schicht ausgelegt.
Wichtig ist eine geeignete Verfahrensführung beim Entfernen der Schicht. Wird die Lampe nämlich zu lange mit zu hoher Laserleistung beaufschlagt, erwärmt sich das komplette Kolbenmaterial auf mehr als 10000C und durch den höheren Innendruck in der Lampe kann sich der Kolben aufblasen. Eine zu kurze Bearbeitungszeit, weniger als 1 Sekunde Bestrahlung bei zu hoher Laserleistung, kann im Ex- tremfall auch bei Quarzglas zu großen Glasspannungen im
Material führen. Insbesondere bei Höchstdrucklampen
(Kaltfülldruck > 15 bar, Betriebsdruck ca. 50 bar) können durch ungünstig gewählte Laserparameter Lampen bei dieser
Bearbeitung platzen.
Die ideale Verfahrensführung beim Entfernen einer funktionellen 100 nm dicken Sol-Gel-Schicht wurde mit folgenden Parametern durchgeführt:
- rotierende Lampe (100 bis 700 U/min), Quarzglaskolbendurchmesser 7 bis 11 mm; - freigelegter Streifen in der Beschichtung: einige mm;
Scannerfrequenz 50 bis 500 Hz;
- Laserleistung 100 bis 700 Watt;
- Reine Laserbearbeitungszeit 1,5 bis 6 sek;
- Laserfokusdurchmesser: 0,1 bis 0,5 mm.
Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Lampe gezielt abkühlen zu lassen, indem die Laserleistung langsam heruntergeregelt wird anstatt den Laser einfach abzuschalten. Damit werden Spannungen im Quarz- glas gering gehalten. Vorteilhaft ist ein kontinuierliches Absenken während etwa 30 bis 300 % der vollen Laserleistung (verstanden als 100%) auf einen Endwert von etwa 10 bis 30 % der vollen Laserleistung.
Vorzugsweise wird, beispielsweise an blau beschichteten Automobilschweinwerferlampen (Sol-Gel-Beschichtung, Lüsterfarben, etc.), das partielle Abtragen der Außenbe- schichtung an der fertig beschichteten und bereits geso- ckelten Einbaulampe durchgeführt, da so der transparente Bereich im Lampenkolben exakt zum Fixring ausgerichtet werden kann. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Lampen angewandt, die mit einer farbigen oder weißen Außenbeschichtung versehen sind. Konkrete Beispiele sind farbige Sol-Gel- Außenbeschichtungen (Schichtdicke typisch 100 nm, siehe EP-A 1 134 780, oder andere farberzeugende, z.B. temperaturbeständige, Lüsterfarben, dichroitischen Beschichtun- gen etc., oder weiße oxidkeramische Außenschichten zur Mattierung oder Steuerung des Wärmehaushaltes einer Lampe. Zusätzlich können in elektrisch leitenden Beschich- tungen auf Lampenkolben, insbesondere bei ITO-Schichten oder bei anderen metallischen oder keramischen Schichten, z.B. aus SnO2, lokal begrenzte Pfade generiert werden, die insbesondere als Strompfade das Zündverhalten von Entladungslampen verbessern. Bis jetzt waren dafür stattdessen zusätzliche Zünddrähte oder elektrisch leitende transparente keramische Beschichtungen wie z.B. Zinnoxid, siehe DE 102004043636A1, bekannt.
Als Laser wird bevorzugt ein Cθ2~Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 μm verwendet. An einer blauen Sol-Gel- beschichteten HI-Lampe mit einem Lampenkolben aus Quarzglas und einem Durchmesser von ca. 7 bis 11 mm bei einer Kolbenlänge von ca. 15 mm wird die Beschichtung mit einem fokussierten Laserstrahl (Fokusdurchmesser < 2 mm) abgedampft. Der Laserfokus wandert, vorteilhaft mittels flexibel einstellbarer Scannerspiegel, typisch einige mm, vorzugsweise 2 bis 10 mm, entlang des Kolbens, wodurch die Wendel optisch freigelegt wird. Während der Laserbearbeitung wird die Lampe bevorzugt mit mehreren Hundert U/min gedreht, vorteilhaft wird sie mit ca. 100 bis 600 U/min gedreht. Je nach eingestellter Laserleistung in der Größenordnung 100 bis 1000 W, dauert der Abdampfprozess nur wenige Zehntelsekunden bis zu höchstens 10 Sekunden.
Beschreibung der Figuren
Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Aufbau Halogenlampe Figur 2 Prinzipaufbau Laserbearbeitung Glasbeschichtung
Figur 3 Beschichtete Halogenglühlampe mit partiell entfernter Beschichtung
Figur 4 Quarzglaslampenkolben (Halogenglühlampe, Entla- dungslampe) mit freigebranntem Muster (z.B. Zickzack) innerhalb der Beschichtung
Figur 5 Quarzglaslampenkolben (Halogenglühlampe, Entladungslampe) mit freigebranntem Muster (z.B. Längsstreifen) innerhalb der Beschichtung
Figur 6 Autolampe vom Typ Hl
Figur 7 Entladungslampe mit partiell entfernter Beschichtung (mit nachträglich aufgebrachten Hüllkolben) .
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Halogen- glühlampen erläutert. Wie bereits eingangs erwähnt ist die Erfindung jedoch auch bei anderen Lampentypen einsetzbar, bei denen ein Leuchtmittel oder Elektrodensysteme innerhalb eines Lampenkolbens oder dergleichen angeordnet ist.
In Figur. 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.
Die Glühlampe 1 hat einen Lampenkolben 2, der im Grundzustand etwa die Form eines Hohlzylinders hat, wobei ein Endabschnitt durch eine halbkugelförmig gekrümmte Kuppe 4 mit einer Pumpspitze 6 gebildet ist. Der Lampenkolben 2 ist aus Quarzglas oder Hartglas hergestellt. An dem in Fig. 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 Fig. 1) verläuft. Durch den Wendeldraht sind zwei Stromzuführungen 14, 16 gebildet, die mit in der Quetschdichtung 8 angeordneten 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 Be- zug 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. Auf dem Kolben ist außen eine Beschichtung 3 angebracht.
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.
Erfindungsgemäß wird zur, bevorzugt teilweisen, Entfernung der Beschichtung 3Beseitigung der Mattierung, wie in Fig. 2 dargestellt, die Glühlampe 1 auf einem Halter 26 angeordnet, der um die Lampenhochachse drehbar gela- gert ist (Pfeil) . 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 (Pfeil) , so dass der Laserstrahl entlang der Hochachse der Lampe ausrichtbar ist. Prinzipiell kann der Scannerspiegel 30 auch so gela- gert sein, dass er zusätzlich in Querrichtung, 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 Vertikal- richtung zu verschwenken, wobei der Vorschub in Querrichtung durch schrittweises oder kontinuierliches Drehen der Halterung 26 erfolgt.
Der Energieeintrag wird nun so gesteuert, dass die auf der Oberfläche des Lampenkolbens 2 innerhalb eines durch das Strahlprofil und die Drehung der Halterung 26 vorgegebenen Bereichs aufgebrachte Beschichtung abdampft und sich im aufgeschmolzenen Glasbereich 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 Beschichtung gegenüber herkömmlichen Lösungen wesentlich vereinfachen, bei denen zum einen ein sehr hoher Ausschuss durch Bruch der Lampenkolben auftrat und zum anderen ein erheblicher Zeit- aufwand 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. Durch die erfindungsgemäße Nachbearbeitung kann ein Bereich der Oberfläche des Kolbens von der Beschichtung befreit werden. In Figur 3 ist dies der zylindrische Bereich 31, der den Leuchtkörper umgibt, wobei aber wesent- liehe Teile des Gestellaufbaus bzw. der Quetschung verhüllt bleiben. Eine derartige Facettierung kann nach dem Befüllen der Glühlampe 1 beispielsweise mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung aufgebracht werden, wobei als weitere Ausführungsform durch entsprechende Ansteuerung des Scannerspiegels 30 und des Antriebs der Halterung 26 und durch geeignete Fokussierung des Laserflecks auch eine zickzackförmige Facettierung 32 gemäß Fig. 4 oder eine Parallelfacettierung 34 gemäß Fig. 5 erzeugt werden kann. Die zickzackförmige Facettierung 32 gemäß Fig. 4 besteht aus einer Vielzahl parallel nebeneinander laufender Zickzackriefen. Selbstverständlich können auch andere Facettenmuster, beispielsweise Wellenlinien, sich kreuzende Linien oder dergleichen ausgebildet werden.
In Fig. 6 ist eine weitere Variante einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten Glühlampe dargestellt. Dabei handelt es sich um eine blau beschichtete Hl-Autolampe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wurde. Hierbei wird durch die blaue Beschichtung 50 an der Kuppe und an dem Übergang zur Quetschung die Farbtemperatur des Lichtes angehoben. Im Gegensatz zu den bisher bekannten komplett blau beschichteten Lampen kann jetzt durch den freigelegten Bereich 31 um die Wendel ein höherer Lichtstrom eingestellt werden.
In Fig. 7 ist eine Hochdruckentladungslampe 55 ge- zeigt, bei der in der Mitte des Entladungsgefäßes 54 ein zylindrischer Bereich 56 mittels Laser von der Beschichtung 57, wie sie befreit wurde. In diesem Fall handelt es sich um eine oxidkeramische Beschichtung, wie sie zur Steuerung des Wärmehaushaltes in der Lampe verwendet wird. Sie dient zur Verhinderung der Auskondensation von Quecksilber .
Möglich ist auch, dass eine elektrisch leitende Glas- beschichtung, wie sie typisch aus Zinnoxid besteht, abgedampft wird, um definierte filigrane elektrisch leitende Bereiche auf dem Lampenkolben zu erzeugen. Dabei können durch die nachträgliche Laserbehandlung gezielt filigrane Bereiche in die elektrisch leitende Außenbeschichtung, z.B. Zinnoxid, eingearbeitet werden, die der Optimierung des Zündverhaltens von Entladungslampen dienen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum nachträglichen Entfernen oder Modifizieren eines Teilbereichs einer Beschichtung an einem außen beschichteten Lampengefäß, wobei zum Herstellen eines transparenten Teilbereichs die Be- Schichtung des Lampengefäßes zumindest teilweise von einem Teilbereich des Lampengefäßes abgetragen wird oder die optischen Eigenschaften und elektrischen Eigenschaften der Beschichtung in einem Teilbereich verändert werden, gekennzeichnet, durch folgende Schritte:
- direktes Auftragen einer Beschichtung mit vorgegebenen Eigenschaften auf einen Bereich des Lampenkolbens;
- Abtragen der Beschichtung oder Verändern der Ei- genschaften der Beschichtung zumindest in einem
Teilbereich des beschichteten Bereichs mittels e- lektromagnetischer Strahlung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung mittels eines CO2-Lasers mit Wellenlänge 10,6 μm erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Abtragens oder Veränderns erst nach dem Sockeln des beschichteten Lampengefäßes durchge- führt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf einen zylindrischen Kolben umlaufend auf- getragen wird, und dass dann ein Teil der Schicht rotationssymmetrisch abgedampft wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichte- te Lampengefäß aus Quarzglas ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschich- tung aus einer farbgebenden Glasbeschichtung besteht, insbesondere aus einer Sol-Gel-Beschichtung oder aus Lüsterfarben.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschich- tung aus einer weißen keramischen Glasbeschichtung besteht, insbesondere aus Aluminiumoxid, Zirkon- oxid, Siliziumdioxid.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Lampengefäß aus Quarzglas ist und die Außenbe- schichtung eine transparente, elektrisch leitende keramische Beschichtung ist, insbesondere Zinnoxid.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Lampengefäß aus Quarzglas ist und blau beschichtet ist.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Quarzglasgefäß zusätzlich mit einer elektrisch leitenden, insbesondere einer metallischen, Außen- beschichtung versehen ist.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflä- chentemperatur im Fokuspunkt des Lasers am Lampenkolben > 23000C beträgt und somit auch Quarzglas- Grundmaterial abgetragen wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflä- chentemperatur im Fokuspunkt des Lasers nach Entfernen der funktionellen Beschichtung nicht abrupt abgesenkt wird, sondern kontinuierlich über mehrere Sekunden langsam heruntergefahren wird, um die Spannungen im Quarzglas zu minimieren.
13. Lampe mit mindestens einem Lampengefäß, das außen einen Bereich mit Beschichtung aufweist, wobei in einem Teilbereich des beschichteten Lampengefäßes ein transparenter Bereich oder ein Muster angebracht ist, das durch zumindest teilweises Abtragen der äußeren Beschichtung oder durch Verändern der optischen Eigenschaften der Beschichtung in diesem Bereich erzeugt ist.
14. Lampe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampengefäß aus Quarzglas ist und die Au- ßenbeschichtung eine farbige Glasbeschichtung ist, die insbesondere durch eine Sol-Gel-Beschichtung oder andere farbgebende Verfahren erzeugt worden ist .
15. Lampe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampengefäß aus Quarzglas ist und die Au- ßenbeschichtung eine weiß erscheinende keramische Glasbeschichtung ist, wobei die Lampe bevorzugt ei- ne Hochdruckentladungslampe ist.
16. Lampe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampengefäß aus Quarzglas ist und die Au- ßenbeschichtung eine transparente, elektrisch leitende Beschichtung ist.
17. Lampe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampengefäß aus Quarzglas ist und die Au- ßenbeschichtung eine dichroitische oder metallische Beschichtung ist.
18. Lampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Teilbereich der entfernten oder modifizierten Beschichtung in einem Stück zusammenhängend ist oder wobei er mehrere getrennte Bezirke, insbesondere Linien oder Muster, aufweist.
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