Усложнение вакуумной обработки газоразрядных ламп по сравнению с обработкой ламп накаливания связано с необходимостью более строго производить газовое наполнение ламп, дозировку специальных рабочих веществ, вести обработку катодов и т. п. Ряд таких очень ответственных операций проводится только для газоразрядных ламп.
Отличия в обработке различных типов газоразрядных ламп еще более значительны, чем при обработке ламп накаливания различных видов.
а) Обработка люминесцентных ламп на автоматах.
Ва куумная обработка люминесцентных ламп массового типа производится в настоящее время чаще всего на 60-позиционных автоматах, выпускаемых в ВНР.
Автомат представляет собой машину карусельного типа. Откачка ведется через систему трех раздельных котлов. Сгруппированные определенным образом откачные позиции через коллекторы подсоединены к котлам, которые в свою очередь откачиваются: первый котел двумя насосами Киннея, а второй и третий—отдельно мощными безмасляными объемно-молекулярными насосами Лей- больда. Предварительное разрежение для насосов Лейбольда создается механическими вращательными насосами Киннея, относящимися к типу золотниковых. Кроме того, автомату придается пластинчато-роторный насос и сделана подводка от центральной форвакуумной системы.
Преимущество системы откачки через котлы состоит в том, что значительно облегчается обслуживание автомата и исключается влияние различия в качестве насосов на качество отдельных ламп.
На вращающейся карусели размещено 60 дозировочных головок, опоры для ламп, клапаны для автоматического отключения натекающих позиций и вакуумные проводки от дозировочных головок к патрубкам верхнего диска золотника.
Для обезгаживания стекла и люминофора на автомате имеется электрическая печь туннельного типа, в которой предусмотрена раздельная регулировка нагрева по нескольким зонам. Это значительно улучшает равномерность распределения температуры по отдельной лампе и позволяет достичь лучшего распределения температуры по длине печи.
Прокалка катодов при вакуумной обработке осуществляется за счет электрического тока, подводимого к выводам лампы через сегментные контакты. Необходимый ток накала устанавливается с помощью ступенчатого делителя напряжения в диапазоне 50—130 В ступенями в 1 В. Пульт управления автоматов установлен отдельно.
Заваренные лампы подаются к автомату конвейером, на котором вручную расправляются выводы лампы отгибанием их в стороны под прямым углом. Лампы загружаются в автомат также вручную штенгелем вверх. При этом расправленные выводы должны располагаться в радиальной плоскости карусели автомата. Обработка ламп производится в следующей последовательности. Автоматически с помощью сжатого воздуха из откачного гнезда удаляются остатки штенгеля, затем загружается очередная лампа и центральной форвакуумной системой откачивается до давления около 700 Па. Следующий этап — проверка натекания. Если лампа натекает, то включается звуковой или световой сигнализатор и лампа снимается с позиции или автоматически отключается от вакуумной системы.
Далее возобновляется откачка центральной форвакуумной системой, а затем откачиваются пластинчато-роторным насосом. Откачка ведется через систему котлов.
Обезгаживание ламп производится в электрической печи, затем ведется прокалка катодов с целью разложения карбонатов, биндера и общего обезгаживания катодов. При этом откачка ведется двухроторными насосами Лейбольда с последовательно включенными насосами Киннея. Между позициями осуществляется промывка чистым аргоном.
Далее в лампы автоматически дозируется ртуть. Если по той или иной причине дозировка ртути в лампу не осуществилась, на одной из позиций предусмотрено ручное включение дозировочной головки для введения в лампу ртути. Попадание ртути в лампу практически определяется по цвету свечения катодной спирали: при наличии ртути цвет свечения спирали становится белым, при отсутствии— свечение катодов остается красноватым.
После введения ртути обработка катодов лампы продолжается с проведением повторных промывок ламп чистым аргоном между позициями и попеременной откачкой. При этом между концами спирали зажигается так называемый малый разряд. Большая часть тока начинает идти по дуге этого разряда. Доля тока, проходящего через катод, уменьшается—катод шунтируется дугой. В результате этого процесс разложения карбонатов и активирования катода происходит в основном на концах спирали, т. е. именно там, где обработка катода только за счет пропускания по спирали тока затруднена.
Возникновение разрядов возможно только после введения в лампу ртути, в парах которой происходит разряд. Наличие разряда объясняет изменение цвета свечения катодов лампы.
Между позициями лампа промывается аргоном особой чистоты. Обработка катодов производится путем зажигания в лампах высоковольтного разряда (1200—1500 В) при непрерывной откачке. Затем лампы наполняют спектрально чистым аргоном до заданного давления (около 400 Па) и производят разогрев штенгеля. На последней позиции лампы отпаиваются и снимаются с откачного автомата.
При вакуумной обработке люминесцентных ламп на отдельных заводах могут допускаться некоторые несущественные различия. Практически применяемые технологические режимы обработки ламп на автомате типа BFZ 8/А могут характеризоваться следующими данными:
температура 1-й зоны печи обезгаживания (450±20) °C;
температура 2-й зоны печи обезгаживания (500±20)°C; температура 3-й зоны печи обезгаживания (550±20)°С; Давление, обеспечиваемое центральной форвакуумной системой, 2,5—4,0 кПа, пластинчато-роторным насосом— 0,6—1,3 кПа, при откачке через первый вакуумный котел — 5—6 Па, через второй котел — 3—4 Па, через третий котел — 1 Па. Давление промывочного газа около 100 кПа.
Ток прокалки катодов для ламп мощностью 40 Вт изменяется от 0,40 до 0,85 А, для ламп мощностью 80 Вт— 0,85—1,3 А.
Производительность автоматов в настоящее время доведена до 1200 тактов/ч. Обслуживание автомата ведется шестью рабочими, из них три человека обслуживают непосредственно откачной автомат, два человека—подающий конвейер, один человек—для подмены.
Модернизация автомата BFL 8/А на систему «Дуплекс» предусматривает поворот карусели сразу на две позиции, причем ведется одинаковая обработка двух ламп.
б) Обработка горелок ртутно-кварцевых ламп. По одному из технологических вариантов вакуумная обработка горелок ламп типа ДРЛ производится последовательно на двух полуавтоматах (36- и 24-гнездных).
На 36-гнездном полуавтомате последовательно выполняются следующие операции:
откачка вращательными насосами;
обезгаживание колб постепенным прогревом их газокислородными горелками (600—900°C);
наполнение аргоном для промывки (250—500 Па);
обезгаживание штенгелей, обезгаживание катодов прогревом их через стекло колбы до 950—1050°С;
откачка паромасляным насосом (250—350 Па);
наполнение аргоном, зажигание разряда (активирование катодов); цвет каления катодов оранжевый или оранжево-желтый;
откачка вращательным и паромасляными насосами;
наполнение аргоном, зажигание разряда при больших токах (активирование катода); цвет каления катодов желтый или светло-желтый;
откачка и наполнение аргоном для промывки;
откачка и наполнение аргоном до давления выше атмосферного (1,2·105—1,4· 105 Па);
съем лампы.
в) Обработка на откачных постах.
На откачных постах обрабатывают лампы различного типа при их мелкосерийном или единичном производстве. Основным достоинством откачных постов является возможность гибко изменять режим обработки ламп в очень широких пределах, а также их высокая герметичность, позволяющая получать вакуум до 10-3 Па. Основным недостатком откачных постов является их низкая производительность.
Обработка ксеноновых шаровых ламп.
Принципиальная схема откачного поста для ксеноновых шаровых ламп приведена на рис. 8.18. На посту устанавливается генератор высокой частоты с индуктором.
Перед началом работы с помощью искрового течеискателя проверяется герметичность элементов вакуумной системы поста и ламп. Проводятся измерения внутреннего объема ламп на специальной вакуумной установке. Принцип измерения внутреннего объема лампы основан на том, что при подключении измеряемой лампы к откачанному до определенного давления вакуумному объему специальной установки давление изменяется пропорционально подключенному объему. Пользуясь градуировочным графиком, легко найти истинный точный объем каждой подключаемой лампы.
Подготовленные к откачке лампы напаиваются на гребенку откачного поста вручную, после чего производится их последовательная откачка сначала механическим вращательным, а затем паромасляным насосом до конечного давления не выше 0,1 Па. После этого при продолжающейся откачке проводят обезгаживание колбы и внутриламповой арматуры. Колбу обезгаживают нагревом жестким пламенем газокислородной горелки, а металлические
электроды — токами высокой частоты. Подъем температуры при обезгаживании ведут достаточно медленно, чтобы выделяющиеся из деталей газы успевали откачиваться насосом через штенгель прибора и не происходило опасного повышения давления в лампе.
Рис. 8.18. Принципиальная схема откачного поста для ксеноновых шаровых ламп:
1 — дозировочные объемы; 2, 6, 9, 12, 14, 15 — краны; 3 — вакуумметр; 4 и 7 — деформационные манометры; 5 — ловушка; 8 — стеклянный баллон; 10 — вакуумный клапан; 11 — металлический баллон; 13 — паромасляный насос; 16 — вращательный насос
Повышение давления в лампе может привести к окислению нагретых до высоких температур металлических деталей, а также к возникновению в лампе дугового разряда под действием высокочастотного поля индуктора.
Максимальная температура нагрева электродов должна соответствовать их светло-красному калению. При выдержке ламп с нагретыми до этих температур электродами вакуум в лампе должен быть близок к первоначальному (десятые доли паскаля).
После остывания откачанных ламп приступают к их наполнению ксеноном. Для этого краном 12 отключают вакуумную систему, открывают кран 6 и напускают газ в изолированную часть системы, одновременно вымораживая его в ловушке 5 с помощью жидкого азота. Заметив установившееся давление в этой части системы (по показаниям манометра), открывают кран 12 и производят откачку до предельного давления. После этого кран 12 снова закрывают, и, сняв охлаждение жидким азотом с ловушки 5, дают возможность вымороженному ксенону испариться.
При достижении в системе давления газа, соответствующего значению, необходимому для дозировки, перекрывают краны 2 и 17.
В специальные чашечки, укрепленные на лампах, заливают жидкий азот и производят вымораживание ксенона в лампах до давления ниже атмосферного. Это устанавливается по цвету свечения разряда в лампе, возбуждаемого искровым течеискателем. Цвет свечения должен быть голубоватым. Затем лампы поочередно отпаивают с вилки поста и укладывают в защитные футляры. Остатки дорогостоящего ксенона вымораживают из системы в ловушку, а затем перегоняют в баллон 8.
Для удобства работы все дозировочные объемы, которые включают в себя откачиваемую лампу, штенгель, участок трубопровода до крана 2 и специальный регулирующий отросток, должны быть одинаковыми, обычно равными 260 см3.
Давление газа, до которого необходимо наполнить дозировочные объемы, определяется по формуле
(8.12)
где рд — давление газа в дозировочном объеме, Па; рл— давление, которое необходимо получить в готовой лампе, Па; Vд — объем дозировочного баллона, см3; Vл—бъем наполняемой лампы, см3.
Обычно лампы этого типа наполняются до давления 7,8· 105 Па.
Обработка ксеноновых трубчатых ламп.
Принципиальная схема откачного поста для обработки ламп типа ДКСТ приведена на рис. 8.19. Для обработки на пост напаивается только одна лампа. После откачки паромасляным насосом лампу обезгаживают нагревом колбы пламенем газовой горелки в направлении от электродов к штенгелю и прогревом электродов токами высокой частоты до светло-желтого каления.
В обезгаженную и хорошо откачанную лампу через систему кранов впускают ксенон до давления 12—13 кПа, зажигают лампу и тренируют при напряжении 220 В 5 мин. Лампа во время тренировки охлаждается вентилятором. Затем отработанный ксенон вместе с выделившимися из деталей газами откачивают, при этом отработанный ксенон вымораживают в ловушку.
Рис. 8.19. Принципиальная схема откачного поста для ксеноновых трубчатых ламп:
1, 2 — трехпозиционные краны; 3, 4, 5 — двухпозиционные краны; 6 — промежуточный объем; 7 — металлический баллон; 8 — лампа; 9 — механический насос; 10 — паромасляный насос; 13 — манометры; 12 — ловушка
Лампу вновь наполняют ксеноном (12—13 кПа) и снова тренируют 5 мин, но уже
при напряжении 200 В. Установившееся в лампе в конце тренировки давление записывают. Лампу откачивают с вымораживанием ксенона и наполняют для отпайки до давления, установившегося в конце второй тренировки. После отпайки, прямо на посту, лампу тренируют в третий раз. Часто во время вакуумной обработки ксеноновых трубчатых ламп производится их цоколевание горячей мастикой и маркировка