Выберите ваш филиал:
ул. Иркутская, д.3 стр. 20
+7 (495) 788-11-33
пн-пт 9:30-18:30
сб 10:00-17:00
ул. Енисейская, 1
+7 (495) 788-93-33
пн-пт 9:30-18:00
ул Складочная, 1, стр. 31
+7 (495) 788-07-80
пн-пт 9:30-18:00
МО, п. Трехгорка,
ул. Трехгорная, дом 12
+7 (495) 788-15-16
пн-пт 9:30-18:00
МО, Подольск, пр-т Юных
Ленинцев, д.70, стр. 3
+7 (495) 788-04-80
пн-пт 9:30-18:00
Люминесценция - процесс излучения света, происходящий в результате возбуждения частиц вещества ультрафиолетовым излучением [...]
ЗЕНОН - Рекламные Поставки
Статьи

Тренировка неоновых ламп

Технолог неонового производства
К.т.н. Марков Виктор

Тренировка - последняя операция электровакуумного цикла изготовления неоновых ламп. Внешне простая, казалось бы, не требующая высокой квалификации, она (при вдумчивом анализе) вызывает массу вопросов:

  • в чем состоит цель операции;
  • как выбирать способы и режимы ее проведения;
  • каковы принципы построения тренировочного оборудования.

По первому вопросу мнения специалистов разделились следующим образом.
Одни специалисты сводят эту операцию к контролю качества ламп. При этом, под контролем понимают не только визуальное обнаружение явных дефектов, но также применение более сложных инструментальных методов контроля. В этом случае целью является выбраковка ламп с явными и скрытыми дефектами. Понятно, что такая постановка вопроса требует специализированных технических средств, работающих в автоматическом режиме. Описанный подход эффективен для серийного производства, к примеру, для производства люминесцентных ламп.

Другие специалисты считают, что если лампа после изготовления не показывает явных дефектов, то такую лампу тренировать незачем. Тренировке подвергают только те лампы, которые либо греются, либо имеют пониженную яркость и неравномерность свечения. При этом время тренировки не регламентируется, поскольку нельзя предугадать, когда исчезнут внешние признаки дефектов. При таком подходе целью тренировки следует считать стабилизацию параметров лампы. Такой подход вполне рационален для единичного и мелкосерийного производства, поскольку снижает технологические потери. Но где гарантия, что среди оттренированных ламп нет ламп со скрытыми дефектами, которые проявляют себя в первые дни работы ламп в световой установке в виде брака? Такой уверенности нет и быть не может, поскольку тренировка скорее маскирует, а не выявляет малые по величине дефекты, такие как диффузионные течи, несимметричность и другие.

Так какой же подход следует считать правильным? Истина, как всегда, - посередине. Я считаю, что каждый производитель должен (исходя из условий собственного производства) найти наиболее выгодное сочетание тренировочных и контрольных операций.

Физико-химические основы процесса тренировки ламп.

Электровакуумная обработка ламп преследует две цели:

  • уменьшить газовыделение в полость лампы с внутренней поверхности стеклянной трубки и с поверхностей электродов (операция обезгаживания);
  • активирование эмиссии поверхностного слоя электродов.

Чистые поверхности характеризуются: значением стационарной скорости газовыделения и скоростью сорбции газообразных примесей. Электроды неоновых ламп, кроме эмиссии электронов участвуют в другом процессе, который носит название ионной, или электроразрядной откачки примесных газов. Пока лампа находится на откачном посту эти процессы мало себя проявляют. Поэтому в литературе о них , практически не говориться. Однако в момент отпайки лампы от поста именно эти процессы становятся определяющими. Итак, в процессе работы готовой лампы с поверхностей постоянно выделяется некоторое количество газообразных примесей. Кроме того, нельзя забывать о тех примесях которые попали в лампу из расплавленного конца штенгеля при отпайке лампы. Однако поступление примесей во внутреннюю полость лампы ограничивается откачивающим действием чистых поверхностей и электродов. В результате через некоторое время устанавливается динамическое равновесие этих разнонаправленных процессов. Оно характеризуется значением давления остаточных газов. Эта характеристика определяет многие, если не все характеристики лампы. К примеру, такие, как яркость свечения, напряжение горения и напряжение зажигания, работа выхода электронов из электродов и другие. Время установления динамического равновесия зависит от размеров лампы, качества комплектующих и качества проведения процессов электровакуумного цикла. Чем хуже была проведена электровакуумная обработка (прожиг ) лампы и чем больше внутренняя поверхность, тем больше будет время установления динамического равновесия.

Большое значение остаточного давления провоцирует начало таких нежелательных процессов как шнурование разряда и забросы плазмы разряда на внешнюю поверхность электродов.

Нормальная работа электродов характеризуется работой выхода электронов, которая зависит от структуры активированного слоя и степени его загрязнения. Структура активированного слоя начинает формироваться во время проведения операции активирования. Поскольку время проведения этой операции чрезвычайно мало (не более 30с), процессы формирования многофазной структуры, которые лимитируются медленными диффузионными процессами, не успевают полностью завершиться. Их завершение происходит во время тренировки, которую желательно проводить не при рабочих режимах, а при специальных. Только в этом случае может быть достигнут предельный срок службы электродов.

Одним из тяжелейших скрытых дефектов электродов является несимметричность (эмиссионные способности электродов различны). В этом случае наблюдается явление катафореза. При этом в лампах с неоновым заполнением наблюдается локальное изменение цвета разряда ("белесость"), которую ошибочно принимают за загрязнение ртутными парами. В лампах с ртутным наполнением наблюдается миграция ртути к одному из электродов.

Причины этого явление могут быть разными.

  • Во-первых - производственный брак. Зафиксированы случаи неполного покрытия внутренней поверхности электродов, повышенная пористость и осыпание слоя.
  • Во-вторых, несимметричность может быть вызвана отклонениями в проведении операций электровакуумного цикла.
  • В-третьих, к временной несимметричности приводят забросы плазмы на внешнюю поверхность электродов.

Во время тренировки в обычных режимах (на переменном токе) несимметричность имеет склонность не уменьшаться, а наоборот, увеличиваться. То есть неправильный выбор способа и режимов проведения тренировочного процесса может ухудшить качество лампы.

Выбор способа и режимов тренировки неоновых ламп

Наиболее известен способ тренировки на переменном токе. Он наиболее прост по технической реализации. В этом случае лампа, либо лампы подключаются к газосветному трансформатору по стандартной схеме. Обычно используют трансформаторы с повышенным током. При повышенном токе быстрее протекают сорбционно-десорбционные процессы и, соответственно, быстрее устанавливается предельное остаточное давление. Однако при этом наблюдается локальная неравномерность температуры разряда, что способствует развитию процесса "шнурования". В этом случае рекомендуется использовать режим прерывания тренировки, при котором многократно производят включение и выключение тренируемой лампы. Переходные процессы, протекающие при включении лампы, способствуют выравниванию температуры. В результате, процесс установления разряда заметно ускоряется.

Время, необходимое для завершения процессов стабилизации параметров бездефектных ламп лежит в пределах 10-30мин и зависит от типа люминофора, диаметра и длины ламп. Для люминофоров белого спектра свечения определяющим является время достижения равномерности свечения, что связано с тем, что они являются смесями люминофоров, а значит, менее однородны и более пористы. То же самое относится к пигментированным и двойным покрытиям. Уменьшение диаметра трубки приводит к увеличению температуры разрядной плазмы, что способствует уменьшению времени выравнивания яркости. Увеличение длины ламп и количества "обратных ходов", наоборот, увеличивает время тренировки. Временные дефекты, такие как "шнурование" и "заброс разрядной плазмы на внешнюю поверхность электрода.

Второй неприятной особенностью процесса тренировки является распыление электродов малых диаметров. В этом случае рекомендуется, либо уменьшать время тренировки, либо уменьшать ток тренировки (с помощью диммера). Последний способ является более предпочтительным. Эмпирически установлено, что тренировочный ток должен быть в 1,5-2 раза выше рабочего тока, используемых в лампе электродов.

О третьей особенности тренировки на переменном токе говорилось выше. Речь идет об увеличении несимметричности ламп. Подбором режимов тренировки эту проблему решить не удается. Еще более она проявляется при тренировке на высокой частоте. В этом случае появляются неравномерности газового разряда, связанные с усилением реактивных и стратовых колебаний, а так же с локальными емкостными утечками тока. Тренировка на высокой частоте может привести к резкому усилению несимметричности и к цветовой неравномерности. Из этого экспериментального факта следует вывод: лампы, предназначенные для включения в цепи высокочастотных трансформаторов должны быть хорошо оттренированными.

Тренировку несимметричных ламп следует проводить в духе идеологии одного известного литературного персонажа, советовавшего подобное лечить подобным. Раз лампа проявляет диодные (несимметричные) свойства, тогда логично тренировать лампу на постоянном токе. В этом случае, используя режим периодической переполюсовки, можно оттренировать каждый электрод по отдельности. Эксперименты показывают, что уменьшение несимметричности до допустимого значения требуется от 3 до 10мин. Поскольку при включении ртутных ламп в цепь постоянного тока ускоренно протекает процесс катафореза, то указанная тренировка позволяет довольно быстро добиваться равномерности в свечении ламп. То есть контролируемые "негативные" процессы дают положительный эффект.

Принципы построения тренировочного оборудования

На рис.1 представлена схема, реализующая способ тренировки на переменном токе. В качестве Трансформатор>трансформатора Тр может быть применен любой газосветный трансформатор с номиналом рабочего тока 60-120мА. Регулировка тока в световой линии осуществляется диммером. Поскольку нагрузка диммера (газосветный Трансформатор>трансформатор) носит индуктивный характер, то для обеспечения устойчивой работы схемы необходимо применять специализированные диммеры, рассчитанные на индуктивную нагрузку, либо применять специальные сглаживающие фильтры. Миллиамперметр переменного тока должен быть стрелочным. Схема, представленная на рис.1 мало отличается от схем, описанных в технической литературе, и вряд ли вызовет трудности в реализации.

Схемы реализации способа тренировки на постоянном токе могут быть реализованы различными способами, отличающимися, к примеру, методом реализации перефазировки тренируемой лампы.

На рис.2 представлена одна из возможных реализаций этого способа. Особенность представленной схемы заключается в том, что перефазировка выполнена на магнитном пускателе, имеющем замыкающие и размыкающие контактные группы. При этом переброска фаз осуществляется вручную, с помощью тумблера S2.

Для выпрямления выходного напряжения использовались высоковольтные диоды, включенные по мостовой схеме.

В тренировочную схему включена система измерения напряжения горения лампы, состоящая из делителя напряжения (R1, R2), миллиамперметра и кнопки Кн1 и позволяющая контролировать величину несимметричности тренируемых ламп.

Подведем итоги

В статье показано, что тренировка газосветных ламп завершает цепочку физико-химических процессов создания стабильной парогазовой среды и структуры эмиссионного слоя электродов, которые оказывают прямое влияние на срок службы неоновых ламп.

Углубленное понимание этих процессов приводит к необходимости создания новых усовершенствованных методов тренировки, снимающих многие проблемы ламп, такие как неравномерная яркость, возникающая вследствие развития катафореза, белизна в электродных узлах лампы, заполненной неоном, забросы на внешнюю поверхность электродов и многое другое.

Методы проведения тренировочного процесса, описанные в статье, позволяют решать две задачи: повышения качества неоновой продукции и уменьшения технологических потерь.