1、荧光灯的芯柱是作为灯丝的支架和电源的引线,它的封接好坏对于提高荧光灯的成品率和长期可靠的保持真空度有直接影响.由于荧光灯芯柱结构和普灯芯柱不同,为了保证灯管的有效发光面积,减少暗区,提高发光效率,必须具有芯柱长度短,喇叭直径大这些特点.因此,芯柱制造过程中,加工难度大,不大易掌握.在荧光灯生产过程中是重要环节,不可忽视. 芯柱制造对原材料的工艺要求 1、(喇叭) 把玻璃的一端按设计要求的几何尺寸翻边成喇叭形,以便装配芯柱和荧光粉管进行封口保证气密 性.芯柱喇叭管用玻璃的膨胀系数为 86-93*10,与杜镁丝的膨胀系数接近,这种玻璃的料性较长, 电气性能、化学稳定性好,能满足芯柱的要求.为了便于
2、加工喇叭,对喇叭管材料的外径管壁厚度及玻璃的膨胀系数均要求一致性好,经检验部门检验测定,一般管径公差控制在正负 0.5 毫米范围内,厚度控制在 1.0 正负 0.1 毫米范围内.更重要的是玻璃的圆周厚度要均匀,厚度的厚薄公差应控制在外径公差 1/2 范围内,这样能方便火焰温度加热均匀. 另外在加工喇叭的过程中需全面退火.温度为 450 正负 10 摄氏度. 喇叭的质量标准: a、喇叭的几何尺寸符合设计要求 b、喇叭要烧得熟,不应有烧得生的现象 c、喇叭端正,不应歪头 d、喇叭要圆,要厚薄均匀 e、喇叭割口要烧得光滑 f、无明砂、白砂、玻纹及油污之物 2、(导丝) 导丝是使荧光灯内部电极与外部电
3、路连接、传导电流与支撑电极,因此对它的要求是: a、有良好的导电性能 b、与玻璃封接后有良好的密封性 c、在荧光灯工作时有良好的稳定性 荧光灯导丝是由三节导丝即内导丝(镍丝或康铜丝)、封接丝(杜镁丝)、外导丝(铜丝)组成. 导丝的质量标准: 导丝必须平直,三种金属丝都在同一直线上,导丝的端面要齐整,不得有毛刺、弯钩、杜镁丝的氧 化范围不得超过 1 毫米,铜丝的接点要小而光滑,不得烧乱或者有微孔,应保持杜镁丝表面颜色为鲜 红色,绷砂层不得拉毛或脱落.焊接好的导丝经检验合格后,需放入玻璃干燥器内妥善存放,否则 会因长期暴露在空气中吸潮而脱皮引起慢性漏气.玻璃干燥器内要放入吸潮的无水氯化钙或硅胶,
4、且应定期更换以免失效. 3、(排气管) 排气管所用的玻璃材料应与喇叭管材料一致,其化学成分、膨胀系数和管径、壁厚也应经检验部门 鉴定,特别是膨胀系数一定要与喇叭管一致.排气管经砂轮或火焰切割,要求尺寸符合设计要求, 切口的端面要平整、无缺裂、无明砂白砂,有孔眼芯柱排气管一端要烧口,使之光滑.芯柱制造工艺 为了保证芯柱质量,各生产厂家都花了力量总结经验,归结起来大致是:“烧得熟、吹得鼓、无应力”. 1、烧得熟: 就是对芯柱夹扁处的玻璃要烧熟烧透,使玻璃和杜镁丝自然的融合为一体,而不是靠夹扁夹钳硬压在一起,烧不熟,势必就生,一是封接不良造成漏气,二是难以消除应力而造成炸裂.因此,在生产中火焰温度要
5、恰当,保证一定的加热面积(不宜过高过低),使玻璃和杜镁丝很好的融合在一起. 2、吹得鼓: 即保证芯柱肩部的玻璃要均匀,夹扁处形状要好,芯柱夹扁处的玻璃与两导丝封接部分结构要均匀对称,肩部要吹鼓圆滑,保证玻璃厚薄均匀,排气管要在喇叭管的中心,粘合处要吹热风,吹出的孔眼大小适中无毛刺,无孔眼芯柱要吹小气泡.为达到上述要求,就必须对各工位相关尺寸距离中心距和火头进行调节.首先,排气管夹钳、喇叭管钳口、导丝钳口、夹扁夹钳都要在同一轴线上,每个工位火头位置要对称、高低一致、火焰长短根据操作要求调到到一致. (比如预热火头和加热火头还有切割火头的高低还有煤气风量以及加氧量对温度的控制等)夹扁后芯柱要用还原
6、火焰使其外形烧圆滑,然后分别向喇叭管四周排气管内吹入适当热风,吹出排气孔并烧去孔边毛刺,或吹小气泡(无孔眼芯柱),使其溶接部位的玻璃堆积厚薄均匀,形状端正.一般无孔眼芯柱较有孔眼芯柱易炸裂,主要是夹扁处玻璃堆积多多.为了便于吹鼓,使厚薄均匀,可以把喇叭管直径改小(14-15 毫米改为 12.4-13 毫米),因为直径改细后一方面易烧熟,玻璃和杜镁丝能很好的熔合在一起,另一方面,肩部玻璃流动小,堆积玻璃不多,厚薄变化不大,易吹鼓,可以减少炸裂. 3、无应力 由于玻璃膨胀系数较大,导热性又很差,玻璃内外层的收缩或膨胀不一致,因此在玻璃冷却和加热过程中易在玻璃内部形成应力,应力超过一定限度就会炸裂,
7、为了使做好的芯柱内外层收缩一致,必须对它进行退火(缓慢冷却).退火目的是为了避免应力和消除已产生的应力.荧光灯芯柱退火是荧光灯芯柱制造工艺中重要的一环,由于荧光灯用芯柱长度短,封口时承受的热量大,炸裂的可能性也大.退火温度上限为 450 摄氏度正负 10 摄氏度,下限为 340摄氏度正负 10 摄氏度,出口温度为 150 摄氏度,退火时间为 4-5 分钟. 在确定退火规范下,还必须考虑火咀喷射到芯柱夹扁处的位置、角度、每段火管上的孔距以确定温度高低的分布情况,这样才能达到良好的退火.无应力这个基本要求是相对的,只要在后面工序中能经受温度的考验而不发生炸裂和慢漏,所以退火好后还要进行严格检查.检
8、查时看有无严重到炸裂的程度,一般是按自己的实际确定一个应力样品标准来比较.检查应力是用偏光仪看芯柱颜色来确定. 芯柱制造中废品产生的原因和解决的办法 1、炸芯柱 产生原因:芯柱生,没有烧熟,夹扁处玻璃没有很好的与杜镁丝熔合在一起,从侧面看杜镁丝,发现夹扁处根部周围呈一尖角状间隙. 解决办法:调整火头温度,保证在夹扁工位前使芯柱烧熟. 2、芯柱瘪 产生原因:没有吹鼓好.肩部位吹的不鼓,两边不对称,夹扁偏向一边,火头位置偏高,吹风压力低,吹鼓火头温度不当(过高或过低) 解决办法:调整夹扁夹钳和各工位的喇叭钳口、导丝钳口、排气管钳口在同一轴线上;调整火头位置高低,使火头加热在需夹肩的部位;调节适量风
9、压、或调节吹鼓部位的火头温度来保证吹鼓. 3、退火箱退火温度不当,或火管前面部分孔眼堵塞 解决办法:检查、调整退火温度分布情况,使其符合原来的设计要求.疏通煤气火管,使之恢复原状. 4、喇叭管与排气管料性不匹配 解决办法:检查测定玻管的特性参数,使用膨胀系数一致的材料. 5、无孔眼芯柱小气泡吹得太小,造成肩部玻璃堆积过多过厚 解决办法:调整吹孔眼风压 炸喇叭 产生原因: 1、反射火焰太大,或挡火板位置不当、破损,造成在喇叭圆周上导丝一侧呈指甲形炸. 2、喇叭配合不良,造成不规则的乱炸 3、芯柱机预热火头太大,使之经受不住过大的热冲击造成一块块炸裂. 解决办法: 1、调节加热火头,火头应尖而硬,
10、以减弱反射火焰.调整挡火板位置或更换挡火板. 2、加强退火处理,使之基本消除应力 3、调整预热火头 炸喇叭管(横炸) 产生原因:在芯柱热加工过程中,由于冷喇叭被热的喇叭钳口钳住,使喇叭管局部受热形成应力,而退火温度偏低又无法消除此应力. 解决办法:调整喇叭烘箱温度,保证达到足够的退火温度以消除喇叭管的应力.喇叭管无规则的乱炸一般属于料性不好. 炸排气管 产生原因: 1、有孔眼芯柱孔眼过大,使封接玻璃吹得很薄,机械强度不够. 2、无孔眼芯柱小气泡吹得过小或过大 3、排气管与喇叭管处呈夹角,没有吹鼓,造成肩架处玻璃堆积过多. 解决办法: 1、调整打孔风压和打孔火焰,使孔眼大小与排气管内径 一致又不
11、大于排气管内径. 2、调整打孔风压和打孔火焰 3、调整吹鼓风压和吹鼓火焰 芯柱压扁处炸(炸板子) 产生原因: 1、镍丝(康铜丝)封入玻璃部位过长 2、排气管插得过低 3、未烧熟 4、排气管、喇叭管、杜镁丝的膨胀系数不匹配造成炸裂 解决办法: 1、调整导丝托盘高低位置,使镍丝封入玻璃的长度为 1.5-2 毫米为宜 2、调整排气管位置高低,排气管长度应在要求的公差范围内. 3、调整火头大小,使其在夹扁处前烧熟,而不是靠夹扁钳硬夹在一起. 4、测定每批排气管、喇叭管、杜镁丝的膨胀系数,一般相差不超过 2*10 慢性漏气 产生原因: 1、芯柱生、杜镁丝和玻璃封接不良,有尖角和缝隙. 2、杜镁丝脱皮氧化
12、,呈淡黄色 3、杜镁丝受潮变质,产生连续气泡 解决办法: 1、 整火头温度,使喇叭管排气管烧熟烧透,使杜镁丝呈鲜红色或暗红色. 2、 减小加热火头温度,防止窜入喇叭管内烧坏杜镁丝. 3、 调整预热火头位置,使杜镁丝表面受热,在保证不破坏杜镁丝表面绷砂涂层的前提下,升高温度彻底除气,同时火头位置逐渐升高,使杜镁丝附近的喇叭管有下向上逐渐收缩放出气体,避免产生连续气泡.加强 杜镁丝的保管防止受潮发霉,受潮严重的应停止使用. 断镍丝(康铜丝) 产生原因: 1、 根部断裂:主要由于芯柱加工过程中,温度过高,玻璃收缩过快,使其暴露在火焰下灼烧而发脆.导丝钳口台阶处烧坏同样也产生断裂 2、 整个镍丝断裂发
13、脆:主要由于退火烘箱温度过高,直接烧到镍丝上使其发脆. 解决办法: 1、调整火焰温度火头位置,使玻璃收缩不致太严重,更换导丝钳口 2、调整烘箱温度,既保证消除应力,又不烧坏镍丝发脆,火焰喷射角度及火焰位置要适当. 除以上芯柱制造废品外,芯柱生产中还出现歪芯柱(排气管不正)、小孔眼、大气泡、烧焦黑等弊病.这些取决于操作者的认真和熟练度.荧光灯工艺质量分析 荧光灯质量工艺分析 (导丝、灯丝、装架和电子粉工序) 一、导丝 导丝又称导线,它是荧光灯外引入电能至灯管内是灯管工作的唯一通道.是由三种不同材料组成,即内导丝(露在灯管内部的那部分)、外导线(玻璃体外面与灯斗脚连接部分)、杜镁丝(是中间与玻璃熔
14、封部分).焊接时,一般采用氢氧焰或电弧对焊的办法,把这三部分焊接在一起成一整体. 1、设计 (1)内导丝:内导丝由于加工和真空中的特性要求,一般采用镍线材制作,但考虑到镍材的资源和经济问题,国内大部分厂已用康铜丝代替,线材的直径为 0.50.6 毫米,也有用 0.7 毫米以上的.长度为 1014 毫米不等,也有用锰白铜丝的.为了导丝制作与以后工序加工的方便,不论是采用镍丝、康铜丝、锰白铜丝,都需要软性材料. (2)外导丝:目前在国内荧光灯中都用纯度较高的电解铜丝(也用用杜镁丝代替,但由于杜镁丝价格昂贵,目前采用的不多),丝的直径为 0.5 毫米,个别也有 0.6 毫米的,其长度视以后制灯工序(
15、排气)方式不同而有异,一般在 4570 毫米间,也有更长一些的,较短的一种适用于长排车生产,长者为圆排车生产用. (3)杜镁丝:一般采用线径为 0.4 毫米左右,长度在 1012 毫米之间(外三节导丝用),也有用3.55 毫米者(内三节导丝用). 2、过程及方法 导丝的加工,比较陈旧的方法是用电弧碰焊与点焊机结合的手工加工方法,此法由于生产率低、加工质量差,已经被淘汰.目前都在专用的导丝机上加工,效率高,质量也较好控制. 导丝机焊接导丝,目前在国内有用氢氧焰焊接和电弧焊两种方法. 3、机加工导丝常见的弊病及解决的办法 a、二线或三线不同心 内导丝和杜镁丝不同心或杜镁丝与铜丝不同心,内导丝和杜镁
16、丝与铜丝都不同心.这往往由于内导丝的导线和杜镁丝的钳口槽不同心,可调整钳口槽和两导丝的位置.若不属于这种情况则是两导线孔磨损或孔径与丝径配合不当,可调换或选择适当的导线孔即可消除.有时也由于丝料弯曲或线径过小,使丝料曲率半径变小,则采用复绕到大直径线轴上或启用两导丝机上的校直器. b、切口不平或有毛刺 导丝的切口不平或有毛刺,特别是内导丝的端头,它会影响直柱制作时的穿导丝.这种情况的发生一般为:1、切口刀片口不锋利;2、内导丝的导丝孔过大;3、导线孔端与切口的距离不当.消除办法是:1、更换锋利刀片;2、选用较小导线孔;3、调整导线孔端与刀片的距离. c、内导丝不直 内导丝不直,若属少量的,可在
17、加工后搓直.若普遍存在时,则加强内导线收丝后的校直.若也不行,则一般为材料过硬,丝材需再退一次火. 接点过高 这种毛病往往出现与用氢氧焰焊接的导丝机上,多数由于火头过大或喷火口孔径过大而致.若调整火头无效时,可采用较小孔径的喷火口火头即可消除. d、断导丝 断导丝往往发生在杜镁丝与电解铜丝焊接的一边.有两种断的形式.一是在结点靠铜丝的一边;二是在靠杜镁丝的一边.一般是由于火头过大造成的.解决的办法:即调小火头,使火头烧的面积小.但在靠铜丝的一边时,有时因电接铜丝的纯度不高而发生“氢病”用电弧焊接可以避免,否则要更换材料. 杜镁丝发黑 制成后的导丝,往往会在近两边或一边接点处,杜镁丝表面有不同程
18、度的发黑.在用氢氧焰焊接时丝直径 0.5 毫米以下发黑是比较难避免的,但过长部位的发黑会使制成的芯柱质量下降,严重时会使芯柱报废.解决的办法是:调小氢氧焰,最好是采用电弧焊的办法来解决. 4、讨论和建议 导丝在荧光灯上不能算一个主要零件,但由于导丝质量不好,也足够使制成的灯报废,特别是杜镁丝,若质量不好影响更大.有时,由于杜镁丝的个别制造厂不重视质量,而使制成的灯管慢性漏气严重,有了质量好的杜镁丝,由于使用单位保管不妥善而变质的情况也不少.制成的导丝,因存放期过长也会变质.因此,在生产调度上压缩导丝半制品的储量与存期是很必要的.导丝的设计方面,倾向于内导丝放粗放长.放粗的目的是为了增加内导丝的
19、散热面积,以降低灯管工作时内导丝温度,从而减少内导丝的蒸发,以减轻灯管早期发黑现象.放长的目的,是为采用夹丝工艺作准备.导丝制造工艺方面,建议使用电弧焊,以提高导丝的质量. 荧光灯质量工艺分析 (导丝、灯丝、装架和电子粉工序) 灯丝 荧光灯灯丝的设计,在国内普遍采用双绞丝(双螺旋灯丝)和三螺旋灯丝,三螺旋的目的是延长荧光灯的寿命.荧光灯灯丝在荧光灯中装载着电子粉发射物和加热电子物的任务,在灯的放电过程中,承受离子轰击和起到阴极的作用.从荧光灯正常的寿命终了情况来看,不外是电子发射物的耗尽和断丝两种,可见灯丝在荧光灯中的重要性.灯丝和灯丝上的装载发射物共同组成荧光灯阴极荧光灯的心脏. 设计 荧光
20、灯灯丝的设计,除灯管的预热电参数外,主要从获得适当的热电子发射物的温度和装载尽可能多的电子发射物两个因素来考虑,所以希望它有较大的表面积.目前,国内制作荧光灯灯丝的材料都是钨丝,牌号为 WAL2,其规格为 1819.5 毫米克/200 毫米间,根据不同的情况,有偏高偏低者.第一次芯丝普遍都是钼丝,直径为 0.2 毫米,第一次螺旋每公分圈数在 68 左右,第二次螺旋均采用抽芯绕丝,芯针为直径 0.64 毫米左右,个别厂采用有芯跳节设计.芯线材料为 08 钢丝,直径与芯针相仿.第二次螺旋的有效圈数为 1213 圈,长度为 911 毫米间,两端丝的脚长度在 4.5 毫米左右. 加工过程及放法 1、加
21、工前的处理工作各厂不同: 芯线用的钼丝和钨丝都不进行表面去石墨层处理; 芯线钼丝表面进行石墨剥离处理,钨丝表面不处理; 芯线钼丝和钨丝表面都进行石墨层剥离处理; 2、第一次螺旋的绕制 一般都在普通绕丝机上进行,绕丝机的转速视钨丝材料的优劣而在 30007000 转/分中选择,螺旋的方向有左旋和右旋之分,必要时也有加热和通电方式进行绕制. 3、第一次螺旋的烧氢定型 第一次螺旋的烧氢定型是在直线型的烧氢炉中进行的,定型温度一般为 12001300 摄氏度之间,视原直钨丝的质量不同而有所调整.其走线速度一般为 57 米/分. 4、第二次螺旋绕制 第二次螺旋绕制一般在抽芯绕丝机上进行,绕制方式有与第一
22、次螺旋相同和反向之分,也有少数厂采用有芯跳节绕制.初切丝(若干个灯丝连在一起)点焊尾端,二次定型及再切丝(切成一条一条的灯丝)等工序. 5、第二次螺旋烧氢定型 二次螺旋烧氢定型是在间隙式烧氢炉中进行的,把已绕制好的第一次芯丝的灯丝取一定的数量,放在内有氧化铝层的钼舟中,在上述气炉中进行烧氢,温度一般与第一次烧氢相同,也有视具体情况而与第一次有差异的,时间一般在 715 分钟. 化丝 荧光灯灯丝的化丝由于灯丝第一道螺旋芯丝采用钼丝,所以一般在混合酸中进行.对混合酸的配方,各厂有所不同,一般普遍采用: 硝酸:硫酸:水=1:1:2 的配方 目前一般推行无污染的化丝工艺,推荐配方硫酸:硝酸:水=1:2
23、:5 的混合酸中加入第一道芯丝钼丝重量两倍的高猛酸钾组成的溶液中进行化丝,可以得到无毒排放的效果,化丝质量只有表面颜色较以前差. 荧光灯灯丝加工过程中常见的弊病,产生原因及解决办法: 1、第二次螺旋绕制过程中钼芯脆断,这类毛病除钼丝质量问题外,一般为第一次定型温度偏高或定型时走线速度太慢,解决的办法可降低定型温度加快定型走线速度. 2、二次螺旋变形 有三种情况:螺旋伸长(一、二次螺旋反向时)、螺旋缩短(一、二次螺旋同向时)、前松后紧或前紧后松;第一二个原因一般为一次定型温度偏低或二次定型时过分高于一次定型时的温度.适当调整这两次定型中一次的温度可以解决.关于第三个情况比较复杂,一般由于二次螺旋
24、绕制时拉力不均,这种情况若时有时无,解决起来比较困难,若全是这种情况且有规律的前松后紧或前紧后松,则可用改变抽芯绕丝机的曲线来满足(此种毛病多出现在新车上) 3、灯丝脆断 a、灯丝脆断的现象有: b、灯丝的直丝脚近二次螺旋处有规则的断; c、灯丝的任意部位断,断口有毛刺和分层; d、直丝脚部位断. 第一种情况往往发生在新换抽芯机的钳口后,由于钳口不光滑或扎得太紧而轧伤所致.磨光钳口或调整松紧程度可消除.B 是一次或二次的定型温度过高所致,适当降低定型温度可以解决.C 为原材料开裂,除提高丝的质量和加强钨丝的检验外,可采用一、二次螺旋同向绕制灯丝的办法消除.D 多数是由于二次定型温度偏高. 4、
25、灯丝失重大或失重不均匀 灯丝失重过大是由于灯丝化丝时间过长或所用酸不纯,特别是有三价铁的氯化物存在时,适当掌握时间,避免引入三价氯化铁.失重不均匀往往是化丝批量大或混合酸浓度高,化丝进行太快. 讨论和建议 1、关于设计方面有采用较大规格的钨丝倾向,灯丝的几何形状偏向于缩短双螺旋部位的长度,加大二次螺旋芯线的直径.也可实验一次螺旋芯线放粗. 2、关于工艺方面.如采用同向绕制要比反向绕制有利.钨钼丝的绕丝前处理工艺要推广. 关于材料方面.除希望钨丝材料厂提高钨、钼丝质量外,必须加强对开裂钨丝的检测.另外提高钨丝的再结晶温度也是必要的. 荧光灯质量工艺分析 (导丝、灯丝、装架和电子粉工序) 一、装架
26、(包括芯柱处理和点焊) A、芯柱处理 制成的芯柱在装架前,必须进行清洁处理,芯柱的处理包括两个方面,既内导丝的反电镀和芯柱的清洗烘干.芯柱的反电镀一般是在直流电场下进行的,反电镀所使用的电压视内导丝露在玻璃外面部分表面大小而有所不同,一般在直流 25 伏左右,所用的电解液硫酸水液配方为:HSO:HO=1:(814) 反电镀后用 NH OH 液中和酸,用自来水冲洗干净后最好用蒸馏水或去离子水冲洗一下,再在120 摄氏度左右的烘箱中烘干. B、芯柱处理时常出现的毛病和解决办法: 1、内导丝不发光.这往往由于电解液过热或电压过低所致.可使电解液充分冷却或调整电压来解决. 2、导丝脚过分变细.这种毛病
27、属反电镀时间过长或电压高,适当缩短时间或降低电压即可解决. 3、烘干后导丝脚发黄.由于氨水中和不彻底或碱液浓度太稀所致. 解决的办法:增加氨水浓度或延长中和时间可消除,烘箱温度适当控制不能过高. 二、点焊 1、点焊一般是在专用点焊机上进行,点焊机的种类一般有脉冲和储能两中,也有用自制的,用人工控制通电时间,一般讲脉冲式点焊机点焊质量最好,但设备维护比较困难,点焊后灯丝的双螺旋处一般有紧圈、松圈、平圈之分,紧圈即点焊后双螺旋收紧些;松圈则和紧圈相反;平圈即灯丝点焊后保持点焊前的形状.具体按各厂不同情况来定,至于哪种方法好,看法不一致,有待进一步探讨. 2、点焊工序中常见的弊病和解决办法: a、假
28、焊.是由于内导丝表面不光洁或点焊电流调节不当所致,可加强芯柱处理后的检验和适当调节好点焊电流,另外还可适当调节好焊接时的压力. b、焊接处断丝.除灯丝本身的质量问题外,多数为触点压伤灯丝或焊接电流过大所造成.改小焊接触点,使上下触点间保持平整,调整电压也可避免. 焊点氧化.是焊接通电时间过长造成,适当调节通电时间可消除,在自制点焊机调节时间有困难时,可在焊接处加一点无水乙醇以消除此弊病. 三、讨论和建议 建议创造条件,改点焊工艺为夹丝工艺,为机绷创造条件. 荧光灯质量工艺分析 (排气工序) 荧光灯排气工序的重要性 在荧光灯生产过程中,排气是一个重要的生产工序,其工艺的合理与否,对能否保证产品质
29、量及合格率的高低是及其重要的.排气过程经完成管内除气、灯管内表面除气、阴极分解激活、注汞、充入氩气等.在完成这些工艺过程中,如有不当,就可能直接影响灯的寿命、光衰退、发黄、发黑等质量问题. 1、 荧光灯排气各阶段的作用 灯管的烘烤灯管玻璃的表面和内部都吸附有含有许多杂质气体.灯管表面及内部吸附气体是由于下列原因: 玻璃表面的气体吸附 1、杂质气体分子碰着玻璃表面会象液体一样凝结在物体表面. 2、物体因表面的分子具有盈余化学价力,电的引力,使杂质气体分子贴附在物体表面. 3、固体表面周围气体压强大,固体表面吸附的气体量就大,压强减小,固体表面吸附的气体量就少,多余的杂质气体又释放回空间. 玻管的
30、内部气体吸气 玻管内含有气体,玻璃的结构和其他物质一样,各分子间并不完全密实,实际上有很多空隙,玻璃中孔的空隙不小于 3.22 埃,有孔性是一切固体的物理通性,在这些孔内常含有相适应的气体分子.这些气体分子由于外界压强和温度的改变而增加或减少,因此采用减少管内气压和升高温度来减少灯内气体是极其有效的办法. 玻管除气温度的选择和时间关系 对于一般的电真空用玻璃,烘烤温度选择为 350 摄氏度较为合理,但是为了提高生产效率, 在可能的情况下,提高烘烤温度缩短抽气时间,一般可选择 500 摄氏度左右,时间为 1215分钟,同时要求在尽可能短的时间内使温度升高到 500 度,力求玻管内部彻底去气,同时
31、要求在整个排气过程中灯管应保持相当高的温度,使已去气的灯管不再吸气. 阴极分解 荧光灯阴极在排气过程中分解的好坏,对灯的性能和寿命有决定性的影响,阴极分解在较高真空中对阴极通入一定电流后产生的焦耳热使碱土金属三元碳酸盐分解. MeCO MeO+CO (Me 表示钡、锶、钙) 碳酸盐分解的速度(所加电流高低与时间长短)与抽气速度要相适应,否则就会产生阴极碳酸盐分解不彻底和分解过重,而影响灯的质量. 汞在荧光灯中的作用 荧光灯是低气压汞蒸汽放电灯,灯放电时,汞在灯管中产生波长为 2537 埃紫外线,荧光粉吸收 2537 埃紫外线能量发出可见光.达到照明目的. 汞的纯度不高,量太多太少或制灯工艺不当
32、,形成汞的化合物,会在灯管内造成汞吸附,从而影响灯的光通和衰退. 氩气在荧光灯中的作用 氩气是大家所熟悉的气体,它与任何金属都不起化学作用而生成氩的化合物.由于氩的氩稳电位比汞的电离电位略高,能很好产生潘宁效应,有利于帮助汞的电离,从而达到帮助起跳的目的.另一方面,在真空炙热状态的阴极易蒸发,由于氩的充入,加大了灯管中的气体压强,大大减少了阴极的蒸发速度,同时也可降低正离子的能量,减少了阴极的溅射,保护了阴极,提高了阴极的使用寿命. 荧光灯排气对质量的影响 在排气过程中,由于设备不良、操作不当、原材料不符合要求等因素,都会影响荧光灯的质量,产生各种弊病.下面就荧光灯在排气过程中产生的几种常见的
33、弊病分析、产生的原因谈谈解决的办法. 起跳不良 灯管经排气老练后在 190220 伏的电源下一分钟不能正常工作都属于起跳不良.起跳不良是由于灯内真空度不高、阴极电子粉极少、充入灯内的氩气压力不当造成. 真空度不高对灯管起跳的影响 所谓真空度不高就是说在制成的灯管中混有杂质气体(是指不能与汞形成潘宁效应,无助于汞电离的气体都称为杂质气体),如氧气、氮气、一氧化碳和水蒸汽化合物等.由于氧及氮存在于灯管中,它影响着氩与汞电离,原因是氧与氮的激发不能促使汞的电离,因为他们的激发电位比汞的电离电位低得多(氧的激发电位为 6.1 电子伏,氮为 7.9 电子伏,汞为 10.4电子伏),它的存在阻碍氩与汞原子
34、碰装几率,它们的含量越多,阻碍作用越大,防碍了汞放电的产生.由于水蒸气及碳氢化合物的存在,它们在电场和高温情况下分解和电离成氧、氢、碳的原子,氧与氢化合使阴极的盈余钡原子被氧化而蒸发,迁移到阴极附件管壁上(成为黄黑块),碳就吸附在阴极表面,造成阴极发射不良,也影响放电的建立. 真空度不高的原因和在灯管上的反应 (真空度不高) a、机械泵本身的抽气速率小,极限真空度不高,泵内油少或温度太高. b、真空系统气密性差,有慢漏现象. c、真空系统中不清洁,如油、汞等其它脏物形成过多的蒸气源. d、真空管道过长,内径太小或管道中有堵塞物等. e、烘烤温度不够或时间不够. f、电子粉分解不彻底或分解后未抽
35、尽(包括辉放不彻底). g、烤管不彻底,棉胶未烤透. 以上七点真空度不高的原因,最重要的是在排气工序,特别是烘烤温度、时间、电子粉分解不彻底和分解后未抽尽(包括辉放不彻底).真空度不高,反映在成品灯管上会产生以下的现象. 前四条(操作时会感到抽气慢,抽不干净)在初炼和老炼时出现: 1、灯管起跳困难; 2、管压高(充气量一定的情况下); 3、熄灭电压高; 4、灯管发暗(整灯); 5、灯管中间发红; 6、灯出现气体打转现象(灯丝处) 前五条反映在灯管上的现象: 1、灯中间发暗或全灯发暗; 2、有气体打转现象; 3、管压降开始高,老炼后正常. 前六条反映在灯管上的现象(初炼时): 1、220 伏点灯
36、丝时,颜色上紫的; 2、220 伏点亮后,灯丝处有放出气体打转现象,严重时熄灭; 3、拉高压(260 伏)有更多的气体放出,打转现象更为严重,管压上升; 4、看灯丝时(点亮后)红的圈数超过 11.5 圈,甚至发紫色; 5、若点灯丝时,两端点辉光颜色是好的,点亮后没有气体打转为分解好. 前七条反映在灯管上的现象:灯在点燃过程中,棉胶分解出氮氧等杂质气体,引起光衰退快,出现早期黄圈,内引线及灯死上出现严重碳黑物质. 真空度不高解决的办法 第一至四条为设备问题,应定期检查、维护,玻璃和橡皮系统应定期更换,机械泵和前级泵(萝茨泵)要定期换油、加油,使用前用真空计测量其真空度.按工艺要求保证烘烤时间和温
37、度.根据机械泵抽速和真空状态,适当调整通电分解规范.烤管应彻底,保证胶棉的充分分解.为了提高灯的真空度,可采用冲洗的办法来保证产品的质量 从理论上讲,凡是充气管都可以采用“冲洗”法来达到将杂质气体的分压强减少到所需要的程度.这个程度的极限,主要取决于所用“冲洗”的气体的纯度.所谓“冲洗”就是用灯本身所需要的工作气体来“冲洗”(稀释)和置换灯内残留的杂质气体. 既然冲洗法在整个排气过程中,灯内始终保持有较多的气体量,经常在十几托到 10 托之间,因此机械泵的抽气效果(抽速)要比扩散泵为快.因为,扩散泵只有在进入较低压强的分子抽气状态时才抽得比较快,而在气体的压强较高时,抽速较慢. 在理想的状态下
38、,冲洗前的残余压强为 3*10 托(这是一般的机械泵都可以达到的)充入 1015 托的高纯氩,再抽至 3*10 托的压强,就等于将杂质气体的分子量降低到原来的 1/300500,即相当于真空度提高了两个数量级.如果冲洗两次的话就可以提高相当于四个数量级的真空度,这样,荧光灯的真空度是完全可以满足的.所以,采用充洗工艺的排气台是完全可以不加扩散泵的.但是考虑到氩气与杂质气体之间的扩散需要一定的时间以及机械泵的真空性能的稳定,是否取消扩散泵有待根据实际需要决定. 氩气充入灯中是为了帮助起跳,但是只充入一定的压力时才能达到理想的目的.过高或过低都会产生不良的结果.氩气压力过高,氩原子的密度过的,平均
39、自由程小,原子具有的能量小,在原子相互碰撞时,不足以使汞原子电离.氩气压力过低平均自由程大,氩原子与汞原 子碰撞的几率小了,也影响了汞原子电离的几率,不利放电的建立.一般来讲,氩气压力过高比氩气压力过低影响更大. 通电分解不当造成起跳困难的原因和解决的办法 通电分解应上逐步上升,使得钨丝上产生的热量逐步传导给三元碳酸盐而使阴极分解.如果通电电流从低到高急剧上升,钨丝的热量就来不及传导到碳酸盐上,产生热膨胀的不均匀,造成碳酸盐的剥落严重,使灯丝由于电子粉缺少,影响电子发射.此外,如果通电电流过高,管内真空度也高,这时阴极上保留的电子粉极少(灯丝电子粉蒸发严重),也会影响阴极的电子发射导致放电难以
40、建立. 要避免上述弊病,必须掌握管内气压在分解过程中的变化规律,然后对应分解速度. 影响光衰退的诸多因素 光衰退就是灯工作一段时间后,光通量逐渐减少,这种光通量下降就叫光衰退. 工厂为及时了解产品情况,都取 0100 小时的衰退百分比作为依据.一般不超过 10%.衰退大就以为着超过 10%.产生衰退的原因很多:如荧光粉本身的烧结工艺、荧光粉配粉搅拌工艺、烤管是否彻底,玻璃的化学稳定性、排气工艺的合理性等. 谈排气和排气密切相关的玻管化学稳定性问题 玻管在烤管时碱金属的析出对光衰退的影响 在生产中,可以看到一只透明度很好的灯管,经过烤管以后就能看到灯管变成乳白色,光的透过率变差了.如果把这只灯管
41、重新清洗后,它的透明性又恢复了,而且烤管的温度越高,时间越长,变色就越厉害.影响变色和透明度的就是玻璃组成中碱金属氧化物的析出.涂覆荧光粉的灯管如果烤管温度过高时间过长(或多次烤管),这将导致灯管的碱析出严重,灯的光衰退严重.其原因是荧光粉被碱金属与汞化合生成汞齐而污染.当然,原材料不纯,如:去离子水的电导率、真空卫生不好、金属杂质也能生成汞齐,在燃点的过程中,汞齐在电场的作用下吸附在灯管内表面而影响了光输出,从而使光通迅速下降衰退加快. 排气工序对光衰退的影响 一般来说,光衰退快或慢,是否是排气工序引起的大致可以在 100 小时燃点的例行报告中看出,现象是灯经 100 小时燃点后,管压降下降
42、较大(一般为 35 伏),管电流上升(1015 毫安或更高),从现象上分析管电流上升光通不易下降,可是往往光通下降比较快,管电流增大,这种现象只能说明该灯丝在 100 小时燃点过程中,得到了良好的激活,阴极的发射没有衰退而是增加.所以我们认为衰退不是阴极发射衰退引起的,是下面两个原因引起的: 1、真空度不高.如果一个真空系统的极限真空度不高,那么在灯制成后灯内残留有杂质气体.这些气体不外乎是氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽等,灯燃点时,在电场和温度的作用下,这些气体被离解,将与汞生成有色的金属化合物,沉积在灯管内壁上,使光的透过率下降.更重要的是二氧化碳的存在更有害,它在经过二类非弹性碰
43、撞之后会离解,当被碳离解出来后,就有可能沉积在阴极上,影响阴极发射.氧气与汞蒸汽生成汞类氧化物吸附在管壁上,从而增大衰退.实验证明:正常的情况,排气车极限真空低于 5*10 毫米汞柱时就产生较为严重的汞吸附,使灯管光衰大.这些残留气体和汞形成化合物后或经第二类非弹性碰撞以后,大都由气态变成固态,因此气压必然有所降低,从而使管压下降,电流上升,使放电变得稳定.光衰曲线起始端衰退快,都是由于杂质气体引起的. 2、排气时对阴极处理不当影响光衰退.如果阴极表面的发射物质疏松多孔将会有较好的发射性能,但是它的耐离子轰击性差.灯管燃点时,正离子猛烈轰击阴极而造成大量的金属被溅散,这些溅散物吸附在灯管表面也
44、会吸附汞蒸汽,形成光的阻挡层使光通有所衰退.当然,煤气中含有大量的硫在烤管时荧光粉被污染而灯在燃点时出现灯内表面普遍发黄,这种影响衰退更大.这类灯在 150200 的温度下烘烤数分钟,光通就会恢复到接近起始值,所以从控制光衰退这个角 度来讲,排气工艺应考虑如下几个问题:A、应有较好的极限真空度;B、在不影响起跳的 情况下氩气压力可以适当充得高一些,这样阴极可以获得充分保护;C、阴极分解不宜过分剧烈,否则会使阴极涂层变得疏松,引起灯丝电子粉严重脱落,灯丝发脆. 寿命短 荧光灯的寿命分为有效寿命和全寿命两种.有效寿命是指光通亮衰退到一定值的时间.全寿命是指灯管燃点到不能产生光为止的时间.这里讲寿命
45、短是指它的全寿命. 荧光灯的全寿命完全取决于阴极质量的优劣以及客观条件对它的保护.灯管经过一定时间的燃点后,放电不能建立,是因为阴极没有电子发射造成的(漏气及断灯丝除外). 具体来说是阴极上发射物质全部耗尽所致.通过解剖大量“寿终”灯管,发现这些灯阴极上的电子粉几乎完全没有了,所以寿命短是因为阴极上的电子粉消耗太快.目前,国内外一些荧光灯厂为提高灯管全寿命,对阴极机构设计和电子粉的配方在不断的改进.其主要目的上为使阴极多储存一些电子粉及电子粉较强的耐离子轰击能力. 如果在排气时分解不合理,电子粉保留仍很少,灯的寿命仍不会长.可见排气工序对灯管全寿命的重要性. 排气工艺上应注意的那些问题应先从电
46、子粉消耗机理谈起.氧化物阴极在工作时涂层内不断生成盈余的钡离子,同时也不断的消耗钡,钡消耗的原因主要有两个:一是蒸发,二是正离子轰击阴极引起溅射. 要使蒸发速度变慢,必须严格控制阴极工作温度,阴极工作温度低是有好处的.氧化物阴极的最佳工作温度是 1000K,因此电子管的阴极热丝就是靠电路额定工作电压来保证它的最佳工作温度.荧光灯的阴极工作温度则不能靠外电路提供额定电压来加热,而是由正离子轰击阴极而产生热量.所以荧光灯的阴极工作温度很大程度上取决于正离子轰击的能量. 在排气工艺中,充氩压力不能太低,如果太低,正离子的平均自由程加大,它的能量也就大,因此阴极温度就高,氩气压力充得过高,但在燃点时管
47、压偏高,阴极“热点”面积很大(正常是 11.5 圈),这说明阴极分解过程中处理不当而造成阴极中毒,使阴极发射性能变差,电流发射密度变小,要维持足够的放电电流,“热点”面积就必然大,增加了电子粉蒸发及溅射.为延长灯管寿命,应注意阴极的分解、激活、工艺以及阴极保养条件氩气的压力. 发黑 黄黑的产生不是孤立的,与很多因素有关.这些说明阴极分解的工艺得当与否,必须与有关的因素保持相对稳定和一致.如灯丝一致性、碳酸盐颗粒、涂粉重量、排气设备的抽速、阴极真空度、阴极分解工艺的可靠程度及执行工艺的稳定程度.如果这些方面不保持相对的稳定和一致,是不能很好控制黄黑的. 发黄是由于通电过度,发黑是由于分解不彻底,
48、两者都是由阴极物质溅射造成(在不考虑汞的存在情况下).灯处于较高的真空度时,通较大电流,灯阴极附近很快产生黄、黑块.将灯解剖,处于空气中一段时间后,黑块消失,成白色碱土金属氧化物.从有关资料中可以知道氧化钡比氧化锶、氧化钙易蒸发.而且碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙分解时,在相同真空度下,碳酸钙的分解就需要更高的温度.通过以上分析,我们认为发黑物质是阴极材料中的钡.如在阴极分解时保持一个较高的真空度(5*10 毫米汞柱),在高温时(20 瓦、400 毫安)使大量的阴极物质蒸发到管壁上,与此同时停止抽气,这样在真空计上能看到真空度上升,这就说明蒸散的物质是能吸附气体的.阴极材料中只有钡有吸气性能(钡是电子
49、管蒸散性消气剂主要材料之一),用这种简单方法就能证明黄黑是由于阴极上电子粉蒸发和溅射造成的. 荧光灯质量工艺分析 (涂粉工序) 荧光灯涂层的质量对荧光灯的光电参数有很重要的影响. 为使荧光粉能牢固、均匀的分布在玻璃管内壁上,就要使用一定的粘结剂、溶剂、加固剂等与荧光粉混合球磨(搅拌)成所需要的荧光粉浆,并才用相应的方式涂覆在玻管上. 现在从荧光灯涂粉粉层所需要的材料和采用的涂粉方式叙述: 一、材料 粘结剂是荧光粉悬浮液的一个主要组成部分,起作用是将荧光粉可靠的粘在玻管上.粘结剂的成分和结构如何,影响荧光粉涂层的许多特性.例如荧光粉在玻璃上的粘着力,涂层的厚度,聚合物从涂层中热分解的完全性等. 目前,我国主要采用有机溶性和水溶性聚合物两种: 1、有机溶性粘结剂为硝棉胶液、醋酸丁脂为溶剂.这种材料的特点是工艺成熟,溶剂易挥发,涂层产生的弊病较少等.缺点是醋酸丁脂挥发造成强烈气味,严重影响工作环境和工人健康,而且醋酸丁脂是从粮食中提炼的,成本高且硝棉纤维有易燃易爆性. 2、水溶性聚合物粘结剂为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸铵等去离子水溶剂.目前这种材料已被广泛采用.它的优点是没有强烈气味,不污染环境、不影响工人健康,成本低、来源广. 3、粘结剂从涂层中分解后荧光粉在玻璃上的粘着力会减小许多倍,为使荧光粉涂层具有良好的质量,就要在荧光粉悬浮
