DE19808002A1 - Bruchunempfindliche Leuchtkörper und ein Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft bruchunempfindliche Leuchtkörper und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Bei der Herstellung von Leuchtkörpern, wie z. B. Glühbirnen, wird seit langem Glas als Werkstoff verwendet. Dieser Werkstoff hat mehrere entscheidende Vorteile, wie z. B. die Transparenz des Werkstoffes, die hohe Temperaturbeständigkeit sowie die hohe Luftundurchlässigkeit, welche zwingend notwendig ist, da der Glühbirnenkolben meist unter vermindertem Innendruck steht und/oder mit einem Inertgas gefüllt ist. Bisher gab es kein Verfahren, welches den Werkstoff Glas bei der Herstellung von Glühbirnen ersetzen konnte, da eventuell geeignete Materialien, wie z. B. Kunststoffe, nicht in einer geeigneten Weise verarbeitet werden konnten.

Der Werkstoff Glas hat einen bekannten großen Nachteil, seine Bruchempfind­ lichkeit. Die Bruchempfindlichkeit bewirkt, daß schon im Herstellungsprozeß der Glühbirne ein relativ hoher Ausschuß durch Glasbruch entsteht, und somit die Herstellungskosten erhöht werden. Zusätzliche Kosten entstehen, da beim Transport von Glühbirnen besondere Verpackungsmittel eingesetzt werden müssen um die zu transportierenden Glühbirnen vor versehentlichen Schlägen zu schützen. Beim Betrieb der Leuchtkörper kann es vorkommen, daß diese bersten und Glassplitter in die Umgebung abgeben. Die Glassplitter verursachen eine hohe Verletzungsgefahr für Menschen und Tiere, die sich in der Nähe der Leuchtkörper aufhalten.

In EP 0 306 269 wird eine Glühlampe beschrieben, die als Berstschutz einen doppelten Kolben verwendet. Der innere Kolben kann zusätzlich mit einem Drahtnetz verstärkt werden, der äußere Kolben kann durch Aufbringen einer Polymerschicht verstärkt werden. Beim Bersten der Glühlampe wird nur der innere Kolben zerstört, und es wird somit vermieden, daß beim Bersten Teile der Lampe, welche überwie­ gend aus Glas bestehen, in die Umgebung geschleudert werden.

Aus EP 0 273 442 ist eine Lampe und deren Herstellungsverfahren bekannt, die aus zusammengesetzten Sicherheitsschichten besteht. Diese Schichten vermeiden beim Zerstören der Lampe, daß Glassplitter in die Umgebung geschleudert werden.

In EP 0 175 333 wird eine Lampe beschrieben, deren äußere Hülle mit einem Polymer, vorzugsweise Teflon, beschichtet ist, um das Austreten von Glassplittern beim Bersten der Lampe zu verhindern.

All die oben genannten Dokumente beschreiben Verfahren, die beim Bersten eines Leuchtkörpers aus Glas verhindern sollen, daß Glassplitter in gefährlicher Weise an die Umgebung abgegeben werden. Da bei all diesen Verfahren die Leuchtkörper und im speziellen die Glühbirnenkolben aus Glas gefertigt werden, läßt sich das eigent­ liche Zerbrechen der Leuchtkörper durch diese Verfahren allerdings nicht verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bruchunempfindliche Glühbirnen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Leuchtkörper mit Hüllen aus Kunststoff, gefertigt durch Spritzguß, gelöst.

Bei den Hüllen handelt es sich vorzugsweise um Kolben von Glühlampen oder um Röhren von Leuchtröhren.

In einer besonders bevorzugten Form der Erfindung sind Kolben und Gewinde von Glühbirnen oder Röhren und Steckverbindungen von Leuchtröhren aus Kunststoff gefertigt.

Während sich Leuchtröhren beim Leuchten nur mäßig erwärmen, sind bei Glühbirnen Temperaturen von < 100°C durchaus üblich. Entsprechend sind die Anforderungen an die Kunststoffe. Für transparente Leuchtkörper werden amorphe, für trübe Leuchtkörper teilkristalline Polymere verwendet. Vorzugsweise weisen die Polymere Erweichungs- bzw. Schmelzpunkte von < 100°C und im besonderen von <150°C auf.

Geeignete Polymere sind beispielsweise Polyester, Polyphenylenether, Polysulfone, Polycarbonate, Polyamide, Polymethacrylate.

Leuchtkörper aus Polycarbonat, Polyamid oder Polymethacrylat sind bevorzugt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von bruch­ unempfindlichen Leuchtkörpern.

Das Verfahren ist allgemein dadurch gekennzeichnet, daß man die Hüllen der Leucht­ körper durch Spritzguß fertigt.

Bei den Hüllen kann es sich dabei um Kolben von Glühbirnen oder um die Röhren von Leuchtstoffröhren handeln.

Mit Hilfe dem erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Bruchunempfindlichkeit von Glühbirnen erheblich gesteigert werden. Beim Transport und bei der Handhabung dieser nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Glühbirnen mit einem Kolben aus Kunststoff können erhebliche Kosten gespart werden, da keine auf­ wendigen Verpackungen mehr nötig sind und im Fertigungsprozeß der Ausschuß erheblich verringert werden kann. Das Bersten der Leuchtkörper wird durch Einsatz von Kunststoff bei der Herstellung der Leuchtkörperhülle erheblich vermindert. Zusätzliche Vorteile dieses Verfahrens im Verhältnis zur traditionellen Herstellung von Leuchtkörpern mit Glashüllen bestehen in den niedrigeren Energiekosten, der schnelleren Stückfertigung, der Verringerung der Arbeitsschritte, der leichten Einfärbbarkeit des Kunststoffmaterials und der Möglichkeit von Spezialeffekten, wie sie z. B. durch den Einsatz lumineszierender Kunststoffe erreicht werden können.

Die vorliegende Erfindung und das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der Herstellung einer Standardglühbirne beschrieben ohne auf diese beschränkt zu sein.

Die in bekannter Weise aus Glas hergestellte Glühbirne besteht aus einem geblasenen Glaskolben, einem Glasstempel, der den Glühfaden trägt, welcher aus einem hitzebeständigem Metall wie z. B. Wolfram oder einer hitzebeständigen Legierung besteht, sowie einem Verbindungselement, dessen Gewinde oder Steckverbindungen so gefertigt werden, daß sie in handelsübliche Lampenfassungen eingeschraubt oder -gesteckt werden können. Das Verbindungselement ist üblicherweise aus Metall gefertigt und dient als ein Pol zur Versorgung der Lampe mit elektrischer Energie. Zur Übertragung der Energie auf den Glühfaden ist das Verbindungselement elektrisch leitend mit dem Glühfaden verbunden. Den anderen Pol bildet ein von Keramik ummantelter metallischer Kontakt, der ebenfalls elektrisch leitend mit dem Glühfaden verbunden ist.

Erfindungsgemäß wird der Kolben einer Glühbirne aus Kunststoff gespritzt.

Das Verbindungselement der Glühbirne und die Halterung des Glühfadens kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise aus Metall bzw. Glas hergestellt werden.

In einer besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verbindungselement aus Kunststoff gespritzt. Damit das Gewinde oder die Steckver­ bindungen elektrisch leitend ausgeführt werden können, kann es sinnvoll sein, während des Spritzvorgangs einen Metallstift, der vorzugsweise mit einer Schicht ummantelt ist, welche die Wärme schlecht überträgt, wie z. B. Keramiken, in die Spritzform einzulegen, daß der Metallstift nach Entnahme des Spritzlings aus dem Spritzwerkzeug so in den Spritzling eingebaut ist, daß er eine elektrisch leitende Verbindung des Innenraums des Spritzlings mit der Außenseite des Spritzlings zuläßt.

Wird der Metallstift nicht während des Spritzvorganges in den aus Kunststoff hergestellten Spritzling eingearbeitet kann der Metallstift, der vorzugsweise mit einer Schicht umgeben ist, die die Wärme schlecht leitet, wie z. B. Keramik, auch später in den Spritzling eingebracht werden, indem ein Loch in den Spritzling eingefügt wird, in welches der Metallstift eingebracht und verklebt oder verschweißt wird. Das Loch kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise, z. B. durch Bohren, angefertigt werden.

Damit die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Glühbirne aus Kunststoff in eine normale Fassung paßt und elektrischen Kontakt hat, kann es vorteilhaft sein, die Außenseite des Verbindungsstückes so zu beschichten, daß die Außenseite des Gewindes oder der Steckverbindungen teilweise oder vollständig elektrisch leitend gemacht wird. Dies kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise, z. B. durch Auftragen von Silberleitlack, erfolgen.

In einer weiteren besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verbindungselement und der Kolben aus einem Stück gespritzt. Damit das Gewinde oder die Steckverbindungen elektrisch leitend ausgeführt werden können, kann es sinnvoll sein, während des Spritzvorgangs einen Metallstift, der vorzugsweise mit einer Schicht ummantelt ist, welche die Wärme schlecht überträgt, wie z. B. Keramiken, in die Spritzform so einzulegen, daß der Metallstift nach Entnahme des Spritzlings aus dem Spritzwerkzeug so in den Spritzling eingebaut ist, daß er eine elektrisch leitende Verbindung des Innenraums des Spritzlings mit der Außenseite des Spritzlings zuläßt.

Wird der Metallstift nicht während des Spritzvorganges in den aus Kunststoff hergestellten Spritzling eingearbeitet, kann der Metallstift, der vorzugsweise mit einer Schicht umgeben ist, die die Wärme schlecht leitet, wie z. B. Keramik, auch später in den Spritzling eingebracht werden, indem ein Loch in den Spritzling eingefügt wird, in welches der Metallstift eingebracht und verklebt oder verschweißt wird. Das Loch kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise, z. B. durch Bohren, angefertigt werden.

Damit die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Glühbirne aus Kunststoff in eine normale Fassung paßt und elektrischen Kontakt hat, kann es vorteilhaft sein, die Außenseite des Verbindungsstückes so zu beschichten, daß die Außenseite des Gewindes oder der Steckverbindungen teilweise oder vollständig elektrisch leitend gemacht wird. Dies kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise, z. B. durch Auftragen von Silberleitlack, erfolgen.

Bei allen Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Halterung des Glühfadens bzw. der Stempel aus einem hitzebeständigen Werkstoff, wie z. B. Glas, Teflon oder Metall, und wird zusammen mit dem Glühfaden, der aus einem für Glühfäden üblicherweise verwendetem Material, z. B. Wolfram, besteht, auf eine dem Fachmann bekannte Weise in den Kolben eingebracht und elektrisch leitend verbunden. Den Abschluß bildet zumindest ein elektrisch leitender Kontakt welcher in eine Keramik und/oder Kunststoffmasse eingefügt ist.

Das Spritzgießen von Teilen der Leuchtkörper aus Kunststoff kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise erfolgen, in dem ein Verfahren angewendet wird, welches zum Spritzgießen von Kunststoffieilen geeignet ist. Vorteilhafterweise können Verfahren zum Spritzen von Kunststoffhohlkörpern mit Hinterschneidungen einge­ setzt werden, bei denen Spritzwerkzeuge zum Einsatz kommen, die einen Faltkern zur Formung der Innenhinterschneidungen aufweisen. Mit diesen bekannten Verfahren, welche in DE 26 19 064 und DE 43 28 377 beschrieben sind, lassen sich nicht nur achsensymmetrische Hohlkörper, sondern auch gebogene Hohlköper aus Kunststoff fertigen.

Als Kunststoffe können alle Kunststoffe, bevorzugt amorphe oder teilkristalline Kunststoffe, besonders bevorzugt thermoplastische Polymere, eingesetzt werden, die transparent oder semitransparent und bruchstabil sind und vorzugsweise einen Erweichungspunkt von < 150°C aufweisen, wie z. B. Polyester, Polyphenylenether, Polysulfone, Polycarbonate, Polyamide, Polymethacrylate.

Die Temperatur ist beim Spritzgießen so zu wählen, daß beim Spritzgießen die Spritzgußform durch den durch Erhitzen verflüssigten Kunststoff vollständig ausgefüllt wird und der Kunststoff im Spritzgießwerkzeug nicht durch thermische Einwirkungen zerstört wird. Die optimale Spritztemperatur sowie der optimale Spritzdruck sind durch einfache Vorversuche für den jeweils eingesetzten Kunststoff individuell zu ermitteln.

Die Einzelteile der erfindungsgemäßen Glühlampen werden, z. B. durch Kleben, luft­ dicht verbunden. Der Vorteil der Glühlampe, deren Gewinde und Hohlkörper direkt aus einem Stück gespritzt worden sind, besteht darin, daß es nicht mehr vorkommen kann, daß sich beim Heraus- oder Hereindrehen von Glühlampen in bzw. aus der Lampenfassung der Kolben vom Gewinde löst.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen im Inneren der Glühlampe einen verminderten Druck einzustellen. Zusätzlich kann ein Inertgas in das Innere der Glühlampe eingeschlossen werden. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft die Atmosphäre im Inneren der Glühlampe unter verminderten Druck zu setzen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die aus Kunststoff gespritzten Teile einer Glühlampe bzw. eines Leuchtkörpers von innen oder außen, z. B. mit einer hitzeresistenten und/oder wärmeisolierenden Schicht, z. B. aus hochgeglühten Metalloxiden oder Keramiken, beschichtet. Des weiteren kann eine Beschichtung mit Infrarot-Strahlung reflektierenden Eigenschaften auf die Innenseiten der aus Kunststoff gespritzten Teile der Glühlampe oder des Leuchtkörpers aufgebracht werden.

Es kann vorteilhaft sein, dem Kolben der Glühbirnen, der normalerweise birnenförmig gestaltet ist, eine andere Form zu geben. Zum einen können Formen besonders bevorzugt sein, welche eine größere Wärmeabfuhr ermöglichen, wie dies z. B. durch Vergrößerung der Oberfläche durch Einarbeiten von Lamellen geschehen kann, damit die Wärmebelastung des Kunststoffmaterials nicht zu groß wird. Zum anderen können Formen besonders bevorzugt sein, die optische Effekte, wie z. B. die Bündelung des Lichtes oder ähnliche Effekte, ermöglichen. Auch aus funktionellen Gründen, z. B. durch Form und Größe des Glühfadens oder eines ein Leuchtmittel enthaltenden Gefäßes, kann es angezeigt sein, dem Kolben eine andere Form als die üblicherweise verwendete zu geben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von bruchunempfindlichen Glühbirnen aus Kunststoff ist es weiterhin möglich, den Kolben der Glühbirne in den verschiedensten Formen zu spritzen, wie z. B. Quader, Vielecke, aber auch unsymmetrische Formen, was vorteilhaft sein kann, wenn die Glühbirne an einem Ort eingesetzt werden soll, bei der die runde oder birnenförmige Form aus ästhetischen oder funktionellen Gründen nicht optimal einsetzbar ist.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es außerdem vorteilhaft sein, durch Zugabe von einer oder mehreren Verbindungen die Eigenschaften der eingesetzten Kunststoffe bzw. des fertigen Spritzlings zu verändern. Eine solche Verbindung kann z. B. eine Farbpigment sein, welches die Fertigung der Hülle eines Leuchtköpers zur Erzeugung farbigen Lichts ermöglicht.

Das Verfahren ist nicht nur auf die Herstellung von Glühbirnen im herkömmlichen Sinne beschränkt, sondern es kann auch auf alle elektrisch betriebenen Leuchtkörper, die eine Hülle, z. B. einen Kolben oder Zylinder, der nach den herkömmlichen Verfahren aus Glas hergestellt wird, aufweisen, in welchem zur Erzeugung des Lichts kein Glühfaden sondern ein Leuchtmittel oder ein mit Leuchtmittel gefülltes Gefäß eingesetzt wird, angewendet werden.

In Fig. 1 ist beispielhaft eine Ausführungsart der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten bruchunempfindlichen Glühlampen dargestellt, ohne daß das Verfahren auf diese beschränkt ist.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte bruchunempfindliche Glühlampe besteht aus einem Kolben aus Kunststoff 1, einem Gewinde 2, welches aus herkömmlichen Materialien oder aus Kunststoff gefertigt wurde, einem Glühfaden 3, einer Halterung (Stempel) für den Glühfaden 4 und einem den Abschluß der Glühbirne bildenden Kontakt 5.

Claims (16)

1. Bruchunempfindliche Leuchtkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus Kunststoff, gefertigt durch Spritzguß, besteht.

2. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle der Kolben einer Glühbirne ist.

3. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle die Röhre einer Leuchtröhre ist.

4. Leuchtkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben und Gewinde aus Kunststoff gefertigt sind.

5. Leuchtkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Röhre und Steckverbindung aus Kunststoff gefertigt sind.

6. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff einen Erweichungspunkt von < 150°C aufweist.

7. Leuchtkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Polycarbonat, Polyamid oder Polymethacrylat besteht.

8. Leuchtkörper nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zumindest einem Kunststoff, dem zumindest eine Verbindung zugesetzt wird, besteht.

9. Verfahren zur Herstellung von Leuchtkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hülle durch Spritzguß fertigt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle der Kolben einer Glühbirne ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle die Röhre einer Leuchtröhre ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben und Gewinde aus Kunststoff gefertigt sind.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Röhre und Steckverbindung aus Kunststoff gefertigt sind.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff einen Erweichungspunkt von < 150°C aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Polycarbonat, Polyamid oder Polymethacrylat besteht.

16. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff zumindest eine Verbindung zugesetzt wird.