霓虹燈從產品的特性講,應歸類于冷陰極、低氣壓、氣體輝光放電燈。霓虹燈是依靠冷極放電,實現輝光放電,它所需的條件是什么?第一,真空。第二,惰性氣體。第三,紫外線(氖管不需要)。第四,去氣設備。第五,熒光粉。第六,電極。第七,變壓器。第八,電。上述條件都存在質的問題(不談其它配件)。哪一個條件質量非標,生產出好的霓虹燈都是不可能的。逸晨霓虹燈制作就以下幾點來為大家詳細介紹一下:
l、真空的獲取。
就生產霓虹燈來講,有機械泵、擴散泵就行了,這個說法存在一定的不嚴肅性。機械泵、擴散泵加玻璃系統以后被抽空氣能達到多少Pa?是否能達到10-2Pa以上,在此狀態下,能否關閉閥門,要看是否有較長時間的真空保持。如果測定系統的真空度有較長時間,1個小時或2個小時,并且真空保持不住,說明系統有慢漏現象,就需要檢查閥門、檢查系統、直至問題解決。不管是哪級真空系統,說明你已經具備了獲得真空的條件,至于真空度多少,暫且不論。在10-2Pa的情況下,系統基本具備生產條件了,以上為起碼的條件。如果條件稍差的廠家,用火花撿漏器查一下,真空管檢測看到,微弱的熒光,已經到l 0-2Pa。
下面,淺談追求真空、高真空、超高真空的性價比。舉例說明:系統達到10-2pa,在真空管實際上還達不到10-2pa。提高設備真空等級是為了確保真空管較快的達到10-2pa以上的真空度,進而爭取加快燈管獲取適度真空度的時間。如有某個單位,排一車燈管用15分鍾,是不是效率太低了。每臺設備一天100支燈管,每只燈管的人工成本近一元,設備折舊、能耗、損耗、燃氣、惰性氣體達到0.4元,每只燈管的l/3成本達到1.3元,產品等級為低。換成擴散泵機組,每班排200支,每支燈管人工費0.5元,折舊、煤氣等0.2元,最少降低0.5元成本,而產量卻提高了一倍,產品質量中級。超高真空設備,每班生產300支燈管,每次排4根燈管,設備折舊、燃氣0.1元,效率提高3倍,質量上乘。為什么說設備的真空等級高是好事。因為低真空設備在查慢漏氣情況下,不容易查找,很容易混進一些不合格燈管,充氣時,要先洗一次燈管,如真空管溫度下降后,還得加溫,否則,充人的惰性氣體抽不干凈。此時,有的低質量電極就開始濺散了,有人說,這樣的燈管也能亮幾年,我說這是不可能的。就普遍意義上講,低真空設備的真空管有抽不干凈的雜氣,是普遍現象。燈管壽命不長,經常出現維修,降低了企業信譽,增加了成本,減少了利潤。
生產出好的燈管是有特殊要求的。比如,設備只達到10-2P a因為充氣后的惰性氣體密度不夠,而且混有一定數量的雜氣。如果系統達到10-2Pa,真空管中的有害氣體很少,用撿漏器檢測,玻璃系統很干凈,只能觀測到漂移在管道中的熒光粉。此時充氣后的燈管,顏色鮮艷,燈溫很低,燈管的使用壽命20000小時有保證。如果使用分子泵系統,效果還好,抽速快,做明管氖氣管,使用壽命會更長,有毛細漏氣,根本就不能實現低真空向高真空的轉換。所以,分子泵系統極慢漏現象也過不去,大大減少了不合格燈管漏氣的可能。
因為霓虹燈管有明管(不涂粉的燈管)、粉管(涂粉的燈管)之分。在制管設備的安排(粉管注汞的管)使用大抽速,中級真空設備就滿足了。明管、氖氣管使用高真空設備為宜。理由如下:
(1)粉管雜質、水氣較多,加之涂粉燈管去氣過程稍長,.燈管放氣量大等不利因素,有利的因素是有汞的介入,在大抽速的前提下,雜氣很快抽干凈。盡管也會有一定的雜氣,但是汞在電離后,對減緩電極濺散有好的作用,壽命能達到20000小時。
(2)明管、氖氣管在較高的真空狀態下,雜氣抽的徹底,充人的氣體密度大,在電離后,燈管電極溫升低管溫也低,壽命相對延長。
2、電極去氣及充氣
有的文獻中講對玻璃管實現真空后,再放入大氣進行第一次轟擊除氣,電極經不住二次轟擊已經不好還原,質量不好保證。我則有另外的看法。比如,充人多少大氣能合適呢?為什么不留有一部分大氣呢?比如,金屬薄膜真空計,量程從大氣壓加至低真空l0ˉ2Pa全部能測量,當粗真空顯示某一低真空階段時,轟擊變壓器可以點亮燈管時為數,以后照讀數開始下一輪的轟擊去氣工作點。由于燈管加熱中,所分解放出的氣體,包括水分子、金屬氣體、雜質氣體,燈管斷弧,需少許提高真空度,再繼續轟擊除氣。當燈管加熱至300度以上時,轉向低氣壓下放電,高速離子流轟擊電極去氣,控制真空度,使電極從后向前稍移,電極通紅,表面出現一層象熔化的玻璃一樣的膜時(可以還原)雜質已脫離,這時可以由粗真空轉向高真空,這樣,燈管電極的去氣過程才算完成。提高了效率。
3、真空計的選擇與實用
市場上真空儀表很多,復合計、薄膜真空計、指針真空計等等。國產、進口的很多,但是,適合霓虹燈廠的很少。高精度的要幾萬美金,低檔的也要幾千元人民幣。幾年下來,就成了一堆廢儀器。因為我們從事的霓虹燈生產,轟擊去氣時,真空計的硅管極不抗干擾,高檔的用著可惜。進口指針真空計也很貴,這些都是重負。尤其是火花高頻撿漏時,上述儀表絕對用不長。水銀表量程太小,容易過充,誤差很大。有的真空儀表對氣體有選擇性,對氖氣讀數有效,對氬氣誤讀水銀表量程太短,觀察角度不對時,讀數可能相差l~2毫米。實踐證明,一個廠或兩個廠可以有一臺真空計,只是定期的檢測。排氣臺真空系統,判斷高真空狀態即可,有經驗的職工可以用火花撿漏器檢測系統,用油表監測充氣量是最準確的方法。由于油表的蒸發,也不便操作,比油表價格略高的北大生產的金屬薄膜真空計,工作時不用關閉,用油表校對。它不分哪種氣體,充氣時讀數準確,重復性好,是當今霓虹企業最為實用的真空計。投資少,產質量量高。
下面講充氣過程中的設備配置及精密充氣,這是做好霓虹燈工程的第二大因素。它關系變壓器的安全使用,既要合理設定負載,又要防止電極濺散(黑燈頭)。我們通過上述真空管已經有了10-4Pa以上的真空度,去氣已經完美的完成了。要把氣充好,這一環節決定了質量,決定了水平,怎樣實現精密充氣。以往是玻璃瓶上接兩個可閥,從氣體瓶向第一可閥充氣,中間可閥間有一段玻璃管連接,長短不依,沒有嚴格的容量約束。充氣后,再向真空管充氣,此時問題就出來廠,兩個可閥之問的氣體壓力是多少?怎么控制充入真空管的氣體流量?如果此時氣壓高,真空管很容易發生過充。如果氣體壓力低,兩次充氣是否能合格,玻璃瓶供氣、充氣,每充一支燈管氣體,壓力下降一點,因為玻璃瓶內的氣體,用前無法判定玻璃瓶內壓力,所以不好控制。從逐步減少的氣壓到用肉眼觀察瓶內氣壓太低了,以每玻璃瓶氣可充200只燈管算起,惰性氣體的氣體密度逐漸降低。其中200只燈管最少含有30~50只燈管充氣不達標。這200只燈管充氣量絕對都有差異。這樣產生的黑燈頭數量太可怕了。有電極濺散成了必然現象,沒出現濺散是反常現象,這是必須要改造的。首先要創造條件。要符合產品的時代要求,設置氣源壓力顯示才能觀察,充氣壓力相對恒定,氣體流l量能控制,形成氣源并(可以數十公斤壓力)減壓,并(能保持l公斤以下壓力)氣體流量控制可關斷針閥,就能實現手動、自動精確充氣了。
當上述條件具備了,充氣壓強可以按以往的數據設定,小規格燈管充氣多一點,大規格燈管少一點。以Φ12明管充入氖氣1463Pa左右(30 mA)、1729 P a(60 mA);充氖氣的粉管Φ12燈管充入655Pa,Φ12氬氣粉管充入798Pa(30 m A),93 0Pa(60 mA)這是可以查閱的。現在要探討的是燈管熱充氣的問題,這是以前沒有討淪過的問題,前提是各個環節都達到預期標準了。燈管溫度還在180度左右,可不可以充氣?按以前的做法要溫度降下來再充氣,是否可以在管溫較高、燈管電極放氣結束、真空度達到10-4Pa以上時,個人認為是可以充氣的:第一,極限真空度已經到了燈管內雜氣排除,此時充氣是較好的時機。充入氣體可以預置多充2~3Pa,待燈管封離后,隨管溫的下降,管內真空度有所提高,預置多充的惰性氣體,填補了后形成的真空,氣體密度仍然按設計完成了,效果是很好的。如果等待燈管溫度降下來,燈管形成的真空度與設備爭奪可以通過降溫形成的第二次真空延長了排氣的時間。特別要強調的一點是,汞的注入,還是要等待燈管溫升降到常溫為好,不允許產生熱注汞而形成的在電極室或燈管涂層上產生黑斑。
燈管與變壓器的匹配,20年前,我通過在單片機公共實驗室的科學試驗Φl 2氖氣管,它的真實功率應當在11.5WC,每米含電極到11w這個量,標稱是RL,是什么意思呢?是感性、容性負載。在一個電壓段,燈電流是恒定的。當電壓提高到一定值時,亮度的增加和燈電流的增加就不同步了,達到2萬伏時,燈電流成倍增加,l 5000V~9000V電壓,應當說是最佳選配。
冷陰極燈低氣壓氣體輝光放電燈的一個特點是開關特性好。在開關頻率快時,電子流對電極的轟擊大為減少,燈管的壽命反而會延長,電子變壓器反而工作在電流的沖擊狀態是不利的,此時不調整燈管充氣壓強(指全彩燈),原因是版面燈管變化頻率很高,色彩不問斷變化,就是燈管在紅、綠、蘭不斷的組合。電子流對電極的沖擊,幾乎構不成濺散的機會。又因為大多采用小功率變壓器,幾十瓦,4根燈管相當42瓦功率,降低充氣50~70Pa,對整體的維修次數,使變壓器有較輕的負載,是很有利的。
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