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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12—15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,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190—220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1—1.5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,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10—15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1/300—500,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.
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