Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Lampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine nach einem derartigen Verfahren bearbeitete Lampe.

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 Lampenkol¬ ben oder dergleichen aufgenommen ist. Das Hauptanwendungsgebiet dürfte jedoch bei Halogenlampen, insbesondere Halogenglühlampen oder Entladungslampen lie¬ gen, bei denen das Füllgas einen Anteil an Halogenen enthält. Eine derartige HaIo- genglühlampe und deren Herstellverfahren sind beispielsweise in der DE 196 23 499 Al erläutert. Konkrete Ausführungsbeispiele dieser Halogenglüh¬ lampen in Niedervolt- oder Hochvoltausfύhrung finden sich unter www.osram.de/produkte/allgemein/halogen/übersicht.html.

Die Herstellung dieser bekannten Halogenglühlampen erfolgt in der Regel da- durch, dass zunächst ein Kolbenrohr stirnseitig mit einer abgerundeten Kuppe verse¬ hen wird, an der ein axial vorstehender Pumprohransatz ausgebildet ist. Durch die offene Zuführöffnung des Kolbens wird dann ein Gestell mit einer Wendel und Stromzuführungen eingesetzt. Der Lampenkolben wird im Bereich der Zuführöff¬ nung durch eine Quetschdichtung gasdicht verschlossen und über ein an dem Pump- rohransatz angeschmolzenes Pumprohr der Innenraum des Lampenkolbens gespült, evakuiert und mit Füllgas gefüllt. Abschließend wird das Pumprohr abgeschmolzen - der Lampenkolben ist gasdicht verschlossen.

In dem Fall, in dem eine diffuse Ausleuchtung gewünscht ist, kann die Ober¬ fläche des Lampenkolbens mittels Sandstrahlen, Flusssäureätzen, Sol-Gel- Beschichtung mit SiO2 als Streuzentren oder dergleichen mattiert werden. Mit dieser Mattierung geht allerdings ein Lichtstromverlust einher. Falls ein Blendschutz ohne Lichtstromverlust oder eine Effektbeleuchtung mit einem Hell-Dunkel-Effekt ge¬ wünscht wird, kann auf den Lampenkolben ein zusätzlich facettierter Hüllkolben aufgesetzt werden. Dieses Montieren des Hüllkolbens erfordert einen zusätzlichen vorrichtungstechnischen Aufwand.

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.

Darstellung der Erfindung

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 oder der internen Glas- Spannungen mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand durchführbar sind.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmalskombina¬ tion des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Lampe durch die Merkmalskombina¬ tion des nebengeordneten Patentanspruchs 7 gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen finden sich in den ab- hängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird die Lampe zunächst in der herkömmlichen Weise fer¬ tiggestellt, so dass das Füllgas gasdicht im Lampenkolben eingeschlossen ist. Nach dem Einsetzen des Leuchtmittels und dem Befüllen wird erfϊndungsgemäß der Lam¬ penkolben 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 be¬ stimmte Oberflächenstruktur oder Glasstruktur auszubilden, beispielsweise um eine Mattierung durch Umschmelzen oder Abtragen zu beseitigen oder durch Abtragen von Material an der Oberfläche des Lampenkolbens zu erzeugen oder bei Weichglas kleine Risse im Glas zu erzeugen die als Streuzentren dienen. Außerdem kann das Glas, insbesondere Hartglas, durch eine nachträgliche La¬ serbehandlung getempert werden. Dadurch kann die Wärmebehandlung der komplet¬ ten Lampe in einem Temperofen zwecks Abbau der internen mechanischen Span¬ nungen im Glas entfallen, und es besteht nicht die Gefahr einer Oxidation von So- ckelteilen oder Stromzuführungen im Temperofen. Bei der Wärmebehandlung mit¬ tels Laser wird nur das Glas des Lampenkolbens ,z.B. von der Quetschkante bis zum Pumpnippel, getempert, das heißt, der Wärmebehandlung unterworfen. Stromzufüh¬ rungen und Sockelteile bleiben dagegen kalt. Gleichzeitig können dabei Mikrorisse an der Oberfläche des Lampengefäßes entfernt werden, die ansonsten zu einer Schwächung des Glases führen würden.

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 herge¬ stellte Lampe lediglich als ein Zwischenprodukt zu sehen, das in einem weiteren Ar- beitsschritt zum fertigen Produkt nachbearbeitet wird.

Es wird besonders bevorzugt, diese Erwärmung mittels Laserstrahl oder einer sonstigen hochenergetischen Strahlung durchzuführen. Die nachträgliche Beauf¬ schlagung einer Lampe durch Laserstrahl ist zwar bereits aus der DE 100 26 567 Al 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 hin¬ durch, wobei dieser weder aufgeschmolzen noch einer sonstigen Gefügeveränderung unterworfen ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn derart geführt, dass entweder ein flächiges Auf¬ schmelzen bzw. Abtragen einer Oberflächenschicht erfolgt, und beispielsweise eine Mattierung entfernt werden kann oder dass durch Aufschmelzen bzw. Abtragen 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 in Weichglaskolben glei¬ che Risse erzeugt werden, die als Streuzentren wirken. Bei Quarzglas wird Glas aus der Oberfläche verdampft und, beispielsweise durch Absaugen, abgetragen. Dadurch wird die Oberfläche aufgeraut, d.h., es entstehen an der Oberfläche winzige, licht¬ streuende Risse. Bei einer alternativen Variante wird der Lampenkolben auf eine Umformtem¬ peratur erwärmt und anschließend mittels eines Werkzeugs eine abschließende Formgebung des Lampenkolbens durchgeführt, wobei beispielsweise ein nach der Befüllung etwa kreisförmiger Querschnitt in einen größeren kreisrunden oder (z.B. durch entsprechende Ansteuerung der Formwerkzeuge abgestimmt auf die Drehung der Lampe) anderen, z.B. elliptischen Querschnitt umgeformt wird, der bei Lampen mit Interferenzfilterbeschichtung erforderlich sein kann. Entlang der Kolbenachse kann der aufgeweitete kreisrunde bzw. elliptische Querschnitt ebenfalls eine ellipti¬ sche oder eine andere, nichtzylindrische Form annehmen, die an die Wendelgeometie angepasst ist.

Der letztgenannte Verfahrensschritt lässt sich besonders vorteilhaft bei Lam¬ penkonstruktionen anwenden, bei denen das Leuchtmittel eine Wendel einer Glüh¬ lampe ist, der mittels im Lampenkolben ausgebildeter Noppen lagefixiert ist.

Das beispielsweise mittels Laserstrahl ausgebildete Oberflächenmuster kann Facetten bilden, die in Parallelrichtung zur Lampenachse oder in Zickzackrichtung verlaufen. Dadurch kann eine Effektbeleuchtung im Raum erzielt werden (z.B. strei¬ fige Ausleuchtung).

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Be- zugnahme auf Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 eine Vorderansicht einer Halogenglühlampe;

Figur 2 eine Schemadarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Ver¬ fahrens;

Figur 3 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitete Halogenglüh- lampe mit mattiertem Lampenkolben;

Figur 4 einen Lampenkolben, bei dem eine Zickzack-Facette aufgebracht ist;

Figur 5 einen Lampenkolben mit parallel verlaufender Facettierung und Figur 6 eine Lampe, deren Lampenkolben nach dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren von einem kreisförmigen Querschnitt in einen anderen Querschnitt umgeformt wurde.

Figur 7 einen Lampenkolben aus Glas (vorzugsweise Weichglas), bei dem eine Mattierung mittels Laserstrahl erzeugt wurde. Kleine Risse dienen hier als Streuzent¬ ren für die Mattierung.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Halogenglühlampen erläutert. Wie bereits eingangs erwähnt ist die Erfindung jedoch auch bei anderen Lampenty- pen einsetzbar, bei denen ein Leuchtmittel innerhalb eines Lampenkolbens oder der¬ gleichen angeordnet ist.

In Figur. 1 ist ein Ausfuhrungsbeispiel einer Halogenglühlampe dargestellt, die für den Niedervoltbetrieb oder Netzspannung ausgelegt sein kann und die beispiels¬ weise 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 ballig 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 Lam¬ penkolbens 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 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 Lampenkol¬ bens 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 be¬ füllt 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. In dem Fall, in dem ein diffuses Licht gefordert wird, kann der Lampenkolben 2 nach dem Befüllen durch Sandstrahlen mattiert werden. Insbesondere bei Lampen¬ herstellern liegt häufig die Aufgabenstellung vor, den Lichtstrom derartiger mattierter Lampen mit demjenigen unmattierter Lampen zu vergleichen - dies erfolgt bei- spielsweise bei der Analyse von Konkurrenzprodukten.

Erfindungsgemäß wird zur Beseitigung der Mattierung, wie in Fig. 2 darge¬ stellt, die Glühlampe 1 auf einem Halter 26 angeordnet, der um die Lampenhochach- se 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 Scanner¬ spiegel 30 ist bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel um eine vertikal zur Zei¬ chenebene 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 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 Vertikalrichtung zu verschwenken, wobei der Vor¬ schub in Querrichtung durch schrittweises oder kontinuierliches Drehen der Halte- rung 26 erfolgt.

Der Energieeintrag wird nun so gesteuert, dass die Oberflächenbereiche des Lampenkolbens 2 innerhalb eines durch das Strahlprofil und die Drehung der Halte- rung 26 vorgegebenen Bereichs aufgeschmolzen werden, wobei die körnige Struktur der Mattierung 31 verschmilzt bzw. abdampft und sich im aufgeschmolzenen Glasbe¬ reich 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.

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. Durch die erfindungsgemäße Nachbearbeitung kann eine derartige Facettierung nach dem Befallen Glühlampe 1 beispielsweise mit der in Fig. 2 dargestellten Vor¬ richtung aufgebracht werden, wobei durch entsprechende Ansteuerung des Scanner¬ spiegels 30 und des Antriebs der Halterung 26 und durch geeignete Fokussierung des Laserflecks eine zickzackförmige Facettierung 32 gemäß Fig. 4 oder eine Parallelfa- cettierung 34 gemäß Fig. 5 erzeugt werden kann. Die zickzackförmige Facettierung gemäß Fig. 32 besteht aus einer Vielzahl parallel nebeneinander laufender Zickzack¬ riefen. Selbstverständlich können auch andere Facettenmuster, beispielsweise Wel¬ lenlinien, sich kreuzende Linien oder dergleichen ausgebildet werden.

In Fig. 6 ist eine weitere Variante einer nach dem erfindungsgemäßen Verfah¬ ren bearbeiteten Glühlampe dargestellt. Dabei ist ein Lampenkolben 2 einer Halo¬ genglühlampe 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 Al beschrieben und wird von der OSRAM GmbH unter dem Produktnamen "HALOPIN" vertrieben. Diese Lampen sind vorzugsweise im Hochvoltbereich für den Betrieb an Netzspannung ausgelegt.

Soll nun eine derartige Konstruktion mit Noppen zur Halterung der Wendel mit einer Interferenzfilterbeschichtung versehen werden, so lassen sich die Wärmeverlus¬ te weiter verringern, wenn der Lampenkolben und die Wendel ein optisches System bilden, wobei die wärmereflektierende Schicht auf dem Kolben die IR-Strahlung auf die Wendel rückreflektiert... 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 Ver- schließen des Lampenkolbens wird dann die teilfertiggestellte Glühlampe 1 in die Vorrichtung gemäß Fig. 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 auf einen größeren Durchmesser aufge- weitet werden kann. Entlang der Kolbenachse kann eine andere, z.B. elliptische Form hergestellt werden. Selbstverständlich lässt sich diese nachträgliche Umformung des Lampenkörpers auch bei Lampenkonstruktionen anwenden, bei denen die Noppen 36 oder dergleichen nicht ausgebildet sind. Offenbart sind ein Verfahren zur Bearbeitung einer Lampe und eine nach ei¬ nem derartigen Verfahren bearbeitete Lampe. Diese hat einen Lampenkolben, in dem ein Leuchtmittel mit Stromzuführungen aufgenommen ist und der einen Füllgas auf¬ nehmenden 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.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausfüh¬ rungsbeispiele. Beispielsweise kann mittels eines CtVLasers und einer Fokussierop- tik sowie dem oben beschriebenen Scanner ein aus einem Glas, insbesondere Hart¬ glas 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 ge¬ samte Oberfläche des Lampengefäßes mit Hilfe des Lasers durch Abtragen - d.h., durch Verdampfen und Absaugen - von Glas aufgeraut wird oder indem, insbesonde¬ re bei Weichglas, durch Erzeugung von winzigen Rissen, die als Streuzentren wir¬ ken, der Mattierungseffekt erzeugt wird

Bei Gläsern (insbesondere Weichglas oder Hartglas) kann durch die großflä¬ chige Erwärmung mittels eines Lasers der Abbau von mechanischen Spannungen im Glas und die Beseitigung von mikroskopisch kleinen Rissen an der Glasoberfläche erfolgen. Derzeit werden die fertigen Lampen meist in einem Temperofen der Wär¬ mebehandlung zwecks Abbau mechanischer Spannungen im Glas unterworfen. Nachteilig ist hier, dass dabei auch Sockelteile oder die Stromzuführung erhitzt wer¬ den und oxidieren können. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann der Glaskolben gezielt lokal einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um mechanische Span¬ nungen im Glaskolben abzubauen, ohne dass die Stromzuführungen und die Sockel¬ teile dabei erhitzt werden.