Технологическая операция, проводимая для ламп накаливания с целью улучшения вакуума в отпаянной лампе и формирования надлежащей кристаллической структуры тела накала, называется обжигом.
Обжиг вакуумных ламп накаливания.
Для вакуумных ламп накаливания обжиг проводится в два этапа, первый из которых носит специальное название — аблиц. Особенностью этого этапа является то, что его проведение сопровождается кратковременным тлеющим электрическим разрядом в лампе.
При аблице на лампу вначале подается напряжение несколько ниже номинального. При этом происходит выделение остаточных газов из нагретых деталей и быстрое испарение газопоглотителя. Давление в лампе повышается. Газы и пары под действием испускаемых накаленной спиралью (нитью накала) электронов и ускоряющего действия электрического поля ионизируются и становятся токопроводящими. Ток в цепи лампы начинает проходить не только через тело накала, но и через газы и пары, вызывая их свечение. Когда газопоглотитель свяжет основную массу остаточных газов, давление в лампе понизится и свечение исчезнет.
В момент появления синей вспышки электрическое сопротивление между вводами лампы сильно уменьшается. Это может вызвать резкое возрастание тока и переход тлеющего разряда в дуговой, быстро разрушающий лампу. Чтобы этого не происходило, последовательно с телом накала обрабатываемой лампы включается активное сопротивление (резистор). С возрастанием тока моментально увеличивается падение напряжения в подключенном резисторе, что в свою очередь приводит к понижению напряжения между вводами лампы. Как только светящийся разряд в лампе прекратится, ток уменьшится и напряжение на лампе повысится. В результате аблица давление в лампе понижается с 1—5 Па до 10-2—10-3 Па.
Второй этап обжига проводится сразу же после аблица.
С этой целью на несколько минут на лампы подается напряжение на 15% выше номинального. При этом за счет теплового излучения нагреваются стенки колбы и детали ножки, которые выделяют некоторое количество газов. Эти газы поглощаются отложившимся на колбе фосфорным газопоглотителем.
Температура колбы при обжиге ламп не должна превышать 80—100°С. В противном случае газопоглотитель на стенках колбы не удерживает поглощенных газов и давление в лампе не понижается до требуемого значения. Такое явление наблюдается в относительно мощных вакуумных лампах, изготовленных в колбах уменьшенных размеров,
В лампах на напряжение ниже 40 В остаточные газы не ионизируются и давление в них понижается главным образом за счет химического поглощения фосфором кислорода и паров воды.
Очень важным при обжиге ламп является изменение кристаллической структуры вольфрама.
На первых ступенях обжига со спиралей снимаются внутренние напряжения (происходит первичная рекристаллизация), а на последних — формируется новая кристаллическая структура вольфрама (происходит вторичная рекристаллизация). При этом кристаллическая структура сначала превращается из волокнистой в мелкозернистую, а затем в крупнозернистую. Окончательная структура устанавливается после нескольких часов эксплуатации лампы, когда вторичная рекристаллизация завершится полностью.
Оптимальной кристаллической структурой вольфрамового тела накала считается такая, когда кристаллы имеют форму удлиненных плоских зерен с резко неровной поверхностью и толщиной, приблизительно равной диаметру проволоки. Кристаллы должны быть расположены с уклоном вдоль оси проволоки. Такие структуры называют обычно- «стапельными».
Проверка «острым током».
Все готовые вакуумные лампы проверяют так называемым острым током. Для этого их включают на напряжение, превышающее номинальное рабочее напряжение на 5—10%, и выдерживают в течение- нескольких секунд. Электрическая схема включения предусматривает прохождение через лампы электрического тока непосредственно от трансформатора или электрической сети без участия токоограничивающих элементов.
Рис. 9.9. Гнездо обжига:
1 — зажим; 2 — кольцо; 3 — изолятор; 4 — втулка; 5 — кронштейн; 6 — хвостовик; 7 — палец; 8 — клеммник; 9 — щетка
Если лампы не перегорят при испытании их острым током, то есть основание полагать, что они не перегорят и у потребителя при номинальном рабочем напряжении.
Аблиц, обжиг и проверка вакуумных ламп острым током проводятся на специальных столах, на специальных автоматах обжига или совмещение с операцией цоколевания ламп на цоколевочных автоматах.
Обжиг газополных ламп.
Обжиг ламп этого типа проводится в один прием на специальных карусельных рамах или на цоколевочных автоматах совмещение с операцией цоколевания.
Начальные ступени обжига производятся при напряжении, равном 85—90% номинального, а последующего — при напряжении, равном 115—120% номинального. Время обжига газополных ламп 20—30 с.
При обжиге газополных ламп в режиме перекала из нагретых деталей также выделяются оставшиеся в них газы и пары воды. Но в отличие от вакуумных ламп электрического разряда здесь не происходит и применение буферных токоограничительных резисторов не требуется.
Ввиду селективного действия применяемых в этих лампах газопоглотителей последние активно поглощают только вредные газы, не взаимодействуя с наполняющими инертными газами.
Как правило, лампы обжигают в положении куполом вниз (рис. 9.9). В этом случае различные выделения из спирали уносятся конвективными газовыми потоками вверх к цоколю, оставляя купол лампы чистым.
Особое значение при обжиге газополных ламп имеет формирование кристаллической структуры тела накала.