Технологический процесс изготовления кварцевой галогенной малогабаритной лампы типа КГМ 220-500

Различным для разных типов ламп является и давление наполняющих газов. Для одного и того же состава газа, чем больше давление наполнения, тем выше при неизменном сроке службы могут быть световые параметры ламп. Однако имеются пределы давления, при превышении этих давлений лампы становятся взрывоопасными.

Галогенные лампы очень чувствительны к составу и состоянию газового наполнения. При одинаковых геометрических размерах и конструктивном оформлении тела накала и других элементов лампы световые и электрические параметры источников света, а также стабильность во времени определяются газовым наполнением. Отклонения состава и давления газового наполнения влияют на параметры ламп и, прежде всего на срок службы.

Методы и способы введения галогенных соединений должны удовлетворять следующим требованиям:

-- постоянство концентрации галогена в лампах;

-- из-за чрезвычайно малых количеств вводимого галогена, точная дозировка с минимальными отклонениями от нормы;

-- технологичность процесса наполнения в промышленных условиях и гарантия их воспроизводимости.

Имеется большое количество методов введения галогенов, причем каждый из авторов по-своему обосновывает преимущества и достоинства своих методов. Предложены методы нанесения различных твердых соединений непосредственно на внутренние детали ламп, а также введения в лампы определенных порций твердых веществ. Имеются описания ряда способов введения жидких растворов галогенных соединений путем их впрыскивания в лампы определенными дозами. Однако как показали многочисленные экспериментальные данные, наиболее технологичными в работе оказываются газообразные соединения. Их можно точно дозировать, и, что очень важно, в таком виде они пригодны для механизации процессов откачки и наполнения ламп.

В газообразном состоянии галогенные соединения можно вводить в лампу двумя способами: индивидуальным дозированием каждой лампы в отдельности и применением готовых нормированных газогалогенных смесей.

На сегодняшний день общепринятым является метод введения галогена путем предварительной заготовки соответствующей смеси инертного газа с галогенной добавкой.

Схема установки для подготовки такой газогалогенной смеси показана на рисунке 2.3.

1 - емкость с галогенным соединением; 2,3,5 - вакуумные краны; 4 -образцовый мановакуумметр: 6 - газовый редуктор; 7 - вакуумный насос; 8 -баллон с готовой газогалогенной смесью; 9 - баллон с инертным газом.

Рисунок 2.3 - Схема установки для приготовления газогалогенной смеси.

Порядок работы следующий: баллон 8 тщательно откачивают и из емкости 1 подают расчетное количество галогенного соединения. Перекрывая трехходовым краном 3 емкость 1, открывают кран 5 и добавляют в баллон 8 из баллона 9 расчетное количество инертного газа. Такую газогалогенную смесь приготовляют обычно в маленьких 5 - 10-литровых баллонах и наполняют до давления (10 ч15)*105 Па, что вполне достаточно для изготовления большого количества ламп. Составленную смесь положено выдерживать 2-3 суток для полного выравнивания концентраций газов. Ввиду того, что количество вводимой в лампу готовой газогалогенной смеси сравнительно велико, ее дозировка по давлению не составляет трудности и, что очень важно, чревата меньшей погрешностью, так как относительные отклонения давления значительно меньше сказываются на количестве галогена, попавшего в лампу. Метод смеси технологичен, и это позволяет его использовать при механизированном изготовлении ламп. Введение в лампу смеси по сути не отличается от общепринятой технологии наполнения инертными газами обычных ламп накаливания.

Смешивать пары галогенных соединений нужно только с одним, как правило, инертным газом - аргоном, криптоном или ксеноном. Второй инертный компонент (когда это необходимо) - азот - вводится в лампу отдельно, в чистом виде.

Основной параметр, по которому контролируется дозировка галогенной добавки, - это давление, определяемое по образцовому манометру. Контрольную проверку проводят методами химического анализа готовых ламп, разбиваемых в закрытых объемах, и сравнением полученных результатов с данными анализа газовой смеси, отбираемой непосредственно из баллонов.

Нужно всегда иметь в виду, что если количество галогенных соединений и состав смеси выбраны правильно для ламп данной конструкции, стенки оболочки остаются практически чистыми в процессе эксплуатации.

2.12 Откачка и наполнение ламп

Операции откачки и наполнения являются последними в технологическом процессе вакуумной обработки ламп. Откачку и наполнение газами производят через штенгельный отросток по технологии, принятой во всей электровакуумной технике. Эти процессы выполняются как на ручных постах, так и на механизированном оборудовании. Назначение и последовательность выполнения всех операций в принципе одинаковы.

Установка откачки и наполнения ламп состоит из двух частей -откачной (вакуумной) и наполняющей (газополной), соединенных между собой системой трубопроводов и снабженных кранами (вентилями), измерительными и контрольными приборами. Трубопроводы и соединительные элементы изготовляют из нержавеющей стали, устойчивой к действию галогенных соединений. Желательно применение стеклянных деталей, однако они ломкие и менее практичны в серийном производстве. Не допускается использование резиновых шлангов.

К установке должны быть подведены трубопроводы с подачей осушенного водорода, кислорода и горючего природного газа. Инертные газы подаются из баллонов, находящихся непосредственно на рабочем месте.

Установка должна быть снабжена емкостью для заливки жидкого азота.

Вакуумная система установки включает в себя механический вращательный насос для создания предварительного низкого вакуума в лампе (1,33 0,133 Па) и диффузионный паромасляный насос для откачки до давления (1,33 0,13)*10 Па.

Наполняющая часть установки содержит баллон с заготовленной газогалогенной смесью, баллон с чистым газообразным азотом и систему подводящих трубопроводов с детандерами, регулирующими крапами, натекателями и приборами контроля давления. Вся система должна быть вакуумно-плотной и газонепроницаемой.

Особое внимание следует обращать на места сочленения металлических деталей, коммутирующих элементов и узла откачного гнезда, в которых должны применяться фторопластовые или металлические уплотнители. Соединения трубопроводов между собой должны быть жесткими и выполнены с помощью сварки. Очень важным является обеспечение того, чтобы фактическое количество газов, поданное и поступившее непосредственно в лампу, соответствовало расчетным данным. Для этого необходимо точно замерить, постоянно выдерживать и учитывать геометрические размеры трубопроводов, рабочие объемы откачного гнезда и измерительных приборов. Используемый способ введения газов в лампу называется методом ступенчатого наполнения, при котором обязательным является учет полезного объема всех соединительных элементов системы. Зная объемы лампы V1 соединительных элементов V2, можно рассчитать «подаваемое» давление р2, обеспечивающее нужное давление P1 в лампе. В процессе изготовления ламп необходимо постоянно обращать внимание на следующее: при длительном использовании баллонов с готовыми газогалогенными смесями, находящимися в вертикальном положении, возможны конденсация и некоторое фракционирование парообразных галогенных соединений, что может нарушить состав смеси. Чтобы избежать этого, необходимо систематически контролировать состав газовой смеси.

Отличительной чертой галогенных ламп является необходимость наполнения ламп газами при давлении выше 10 Па (в холодном состоянии). Применительно к технологии изготовления галогенных ламп с кварцевыми оболочками наиболее приемлемым оказался метод вымораживания наполняющих газов жидким азотом. Он позволяет вводить в лампу практически любое количество газа, и при этом отпайка штенгеля в нормальных атмосферных условиях не представляет никаких трудностей. Впоследствии в готовой лампе после отпайки штенгеля ожиженный газ испаряется, создавая при этом необходимое давление газа в газообразном состоянии. При работе лампы в результате большого повышения температуры газа внутри лампы его давление соответственно также сильно возрастает. Последовательность процессов откачки и наполнения приведена на рисунке 2.4.

Рассмотрим их подробнее. Заваренную лампу вставляют штенгелем в центральный канал откачного гнезда и поворотом рычага плотно зажимают. Затем начинают откачивать воздух механическим насосом.

Известно, что на поверхности кварцевой оболочки имеется большое количество адсорбированных газов и паров воды, которые, если их не удалить, приведут к загрязнению внутреннего объема, к нарушению галогенного цикла и преждевременному выходу ламп из строя. Поэтому уже на первой стадии следует тщательно обезгаживать оболочку путем ее разогрева пламенем ручной газовой горелки. Необходимо иметь в виду, что в рабочем состоянии оболочка лампы разогревается до высоких температур, поэтому и температура обезгаживания должна быть такой же. Обычно оболочку разогревают до красного свечения кварца, что соответствует температуре 1170--1270 К.

Необходимо также освободить от газов и внутреннюю арматуру ламп и в первую очередь тело накала от адсорбированных газов. Для этого лампу наполняют водородом при (0,8ч0,9)·105 Па и прямым пропусканием электрического тока разогревают тело накала в течение 50--60 с примерно до номинальной температуры. Такая операция тренировки очень важна для ламп, для которых требуются высокая стабильность параметров в течение срока службы и высокая надежность работы. Чтобы поглощенные газы не накапливались в лампе в результате большого газовыделения, температура тела накала повышается медленным увеличением подаваемого напряжения.

После выключения напряжения и остывания лампы водород откачивают и производят так называемую промывку ламп очищенным газообразным азотом. Она заключается в подаче азота до давления (0,8ч0,9)*105 Па и последующей его откачке. Такой процесс повторяется 2--3 раза, что обеспечивает значительное уменьшение парциального давления вредных остаточных газов в лампе, так как при каждом наполнении азотом вредные газы смешиваются (разбавляются) с промывочным газом и вместе откачиваются.

Следующей операцией является окончательная откачка ламп сначала механическим, затем диффузионным паромасляным насосами. Имеется в виду, что все детали ламп обезгажены, удалены все возможные загрязнения и лампа подготовлена для наполнения.

Если лампу нужно наполнить смесью двух газов, то сначала подается в лампу смесь инертного газа с галогеном при более низком давлении. Затем из другого баллона вводят газообразный особо чистый азот.

Создание в лампах давления наполняющего газа выше 105 Па достигается путем вымораживания газов в объеме газоподводящей системы и в самой лампе. В ожиженном состоянии давление паров низкое, что обеспечивает возможность беспрепятственной отпайки ламп в нормальных атмосферных условиях. Для проведения этой операции лампы погружают в емкость с жидким азотом и выдерживают определенное время в зависимости от объема лампы и давления наполняющих газов.

После окончания вымораживания газов и их осаждения в жидком виде в нижней части лампы ее отпаивают. Для этого штенгель разогревают двусторонней газовой горелкой до размягчения кварца, в таком виде лампу оттягивают и заплавляют образовавшийся капилляр. Стекло штенгеля во время его разогрева и размягчения выделяет определенное количество примесных газов; поэтому отпайку нужно проводить быстро. Для крупных ламп со штенгелями больших диаметров предварительно необходимо провести перетяжку штенгеля в месте будущей отпайки для уменьшения внутреннего отверстия, что позволит быстрее произвести отпайку. Чтобы место отпайки штенгеля (носик) у лампы не получилось острым, его дополнительно прокаливают пламенем горелки и в размягченном виде прижимают к плоской металлической поверхности.

Качество отпайки и форма носика в большой степени определяют внешний вид лампы. В зависимости от конструкции ламп он расположен либо на купольной части (малогабаритные лампы), либо на боковой поверхности (линейные лампы), либо в нижней части, в месте цоколевки (прожекторные лампы). По своим очертаниям размеры носика должны соответствовать установленным, он должен быть правильной формы без наплывов, не выступать за определенные оговоренные пределы и не мешать нормальной эксплуатации ламп.

Отпаянные лампы проверяют по внешнему виду и на включение при номинальном напряжении для предварительной оценки качества и отбраковки некондиционных ламп.

2.13 Типы применяемых цоколей и цоколевание

Галогенные лампы после откачки, наполнения и отпайки имеют свободно выступающие выводы. Некоторые типы малогабаритных ламп не подвергаются больше каким-либо сборочным операциям и в таком виде предназначены для использования. Концы свободно выступающих прямолинейных молибденовых выводов лишь заостряют и зачищают для лучшего вставления в патроны. Как правило, они имеют длину 10 - 20 мм, что обеспечивает хороший контакт лампы с патроном и арматурой. При вставлении таких ламп в патроны нельзя сгибать или каким-либо иным способом изменять прямолинейную форму выводов, так как при этом можно нарушить целостность стеклянной лопатки и вывести лампу из строя.

Большинство типов галогенных ламп снабжено специальными цоколями, с помощью которых лампы крепятся к патронам и подключаются к источникам питания. Имеется большое разнообразие типов и конструкций применяемых цоколей, что определяется конструкцией ламп, назначением и условиями их эксплуатации, конструктивным оформлением лопатки и узла герметизации токовых вводов. Немаловажное значение имеют и параметры ламп, в частности потребляемый ток.

Цоколи ламп должны обеспечивать прочное скрепление с кварцевой оболочкой и создавать надежный контакт с токоподводящими деталями патронов. В некоторых лампах, работающих в сочетании со светотехнической арматурой, используются фокусирующие цоколи, определенным образом юстированные по отношению к телу накала и обеспечивающие однозначное размещение лампы по отношению к оптическим элементам световых приборов. В некоторых типах ламп для обеспечения определенных габаритных размеров источника света и высоты светового центра тела накала используются специальные переходные, промежуточные детали между лампой и цоколем.

Во многих типах ламп цоколь не является токоведущей деталью, а служит лишь для удержания и крепления ламп в осветительной арматуре. В этом случае к цоколю приваривают дополнительные гибкие провода с наконечниками для подключения к источникам питания.

Ввиду того, что с помощью цоколей лампы сочленяются с приборами и установками, выпускаемыми серийно и применяемыми в различных отраслях народного хозяйства, необходимо строго выдерживать размеры цоколей и их составных частей, особенно посадочных мест. Как правило, цоколи галогенных ламп тестированы. Для ламп особо широкого применения (автомобильных, проекционных), являющихся предметом международной торговли, конструкция и размеры цоколей стандартизованы в международном масштабе и содержатся в различных рекомендациях МЭК и СЭВ.

Имеются цоколи одноконтактные для софитных ламп и двухконтактные для ламп с односторонним расположением выводов. Конструктивно они состоят из одной или нескольких составных деталей. Корпуса цоколей изготовляют как металлическими, так и керамическими. Для каждого типа цоколя характерен определенный метод крепления к кварцевой оболочке и соединения с выводами ламп.

Рассмотрим процессы цоколевание трубчатых ламп софитной конструкции с двусторонним расположением выводов. Для таких ламп с диаметром трубки до 12 мм и током до 10 А используются два вида цоколей -- металлические пластинчатые и керамические торцовые типа R7s/15 (международное обозначение).

Металические цоколи изготовляются из никелевой ленты. Процесс цоколевания заключается в надевании цоколя на плоскую штампованную лопатку лампы и приварке ввода к нему. Цоколь к кварцу крепят ленитовой цоколевочной мастикой. Деталь цоколя -- пластина загибается вокруг лопатки и скрепляется замком, что улучшает прочность крепления к лампе.

Прочность крепления цоколя к лампе должна быть такой, чтобы выдерживалось действие растягивающей силы 10--12 Н. Лампы с такими цоколями обеспечивают надежный контакт с патронами и хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации.

Для более мощных софитных ламп приведенное выше оформление керамического цоколя непригодно. В данном случае лампы к источникам питания подключают с помощью гибких многожильных проводов в виде канатиков с наконечниками.

Для линейных ламп большой мощности (свыше 2 кВт), изготовляемых с токовыми вводами на переходных стеклах, применяют металлические цоколи цилиндрической формы, с разрезными рантами и прижимным кольцом.

Размеры цоколей для мощных ламп стандартизованы в международном масштабе и должны строго выдерживаться, поскольку они служат держателями ламп в светильниках и по размерам должны сочленяться с патронами и осветительной арматурой. Отдельную группу составляют мало- и крупногабаритные проекциионные и прожекторные лампы, для которых используют цоколи типа «бипост». Для них характерным является наличие толстых латунных или медных выводов (штифтов), непосредственно вставляемых в охлаждаемые патроны. Такие выводы обеспечивают надежный контакт ламп с токоподводяшими деталями патронов. Для ламп некоторых типов с целью их фиксированного вставления в патроны штифты цоколей имеют разные диаметры. Это позволяет одинаково ориентировать тело накала по отношению к оптической системе светового прибора.

Крепление фокусирующего кольца должно быть прочным и выдерживать осевую силу до 36 Н. Выводы ламп необходимо припаивать таким образом, чтобы лампы можно было беспрепятственно вставлять в патроны и калибры для проверки размеров и расположения контактов цоколя.

Готовые лампы проверяют на зажигание (на включение), наносят маркировку на оболочку или на цоколь и упаковывают в индивидуальные коробки.

2.14 Приготовление и применение технохимических материалов

К технохимическим материалам, применяемым при изготовлении галогенных ламп, относятся цоколевочные и маркировочные мастики, светозащитные покрытия, припои.

Цоколевочные мастики или цементы, служащие для крепления цоколей к кварцевой оболочке, должны удовлетворять следующим требованиям:

-- сохранять в оговоренных температурных условиях прочность крепленая в течение срока службы ламп;

-- не затвердевать быстро в процессе цоколевания и обладать необходимыми технологическими свойствами;

-- практически не изменять своих физических свойств в процессе срока службы ламп, не выделять веществ, вредно влияющих на свойства стекла или материал цоколя;

-- обладать определенными диэлектрическими свойствами как в нормальных, так и в оговоренных климатических условиях.

При использовании любой цоколевочной мастики необходимо предварительно очистить поверхность стекла от влаги и жировых загрязнений, так как они ухудшают прочность крепления цоколей. В зависимости от конструкции, назначения и параметров ламп применяют различные виды цоколевочных мастик. Это объясняется различными условиями эксплуатации ламп и разной температурной нагрузкой на цоколи.

Для цоколевания линейных ламп как с металлическими плоскими цоколями, так и с торцевыми керамическими применяется цоколевочная мастика на основе жидкого натриевого стекла с мраморным порошком. Такая мастика быстро схватывается с поверхностями цоколя и лопатки и обладает высокой климатической устойчивостью, но она вспучивается. Поэтому ее применяют только в местах, где нельзя наносить большой слой мастики. В условиях линейных ламп ее наносят тонким слоем на лопатку, что позволяет избежать влияния вспучивания.

Температурные нагрузки на цоколи в линейных лампах невелики.

Для этой же группы ламп нашла применение ленитовая мастика, состоящая из смеси полевого шпата, очищенного каолина, молотого талька и жидкого стекла. Основное ее достоинство -- быстрое затвердевание на воздухе в течение 15--20 мин.

Маркировку на лампу наносят либо на цоколь, либо на кварцевую оболочку. Она должна быть четкой, ясной, не должна изменять своего вида в течение требуемого времени в условиях эксплуатации ламп. В производстве галогенных ламп применяют методы маркировки как механические--накатывание и выдавливание знаков на металлические цоколи, так и химические -- использование маркировочных мастик. Для нанесения маркировки на кварцевую трубку используется мастика, состоящая из окиси серебра, борнокислого свинца и глицерина. С помощью резинового штампа наносят маркировку на трубку, после чего это место слегка прогревают водородокислородной горелкой.

Для прикрепления выводов к цоколям применяют различные припои.

Если паяные изделия имеют рабочую температуру ниже 470--520 К, используют, как правило, оловянно-свинцовые припои. Некоторые мощные лампы изготовляются с применением серебряных припоев, которые выдерживают температуру до 870--970 К.

2.15 Методы измерения электрических и световых величин

Контроль параметров ламп и испытания их на соответствие требованиям стандартов и технических условий являются последними завершающими операциями, удостоверяющими качество и пригодность ламп для эксплуатации. Электрические и световые параметры являются основными, определяющими критериями оценки и ценности ламп, характеризующими их как источники оптического излучения. Требования к лампам определяются их конкретным назначением и условиями применения. Например, для осветительных ламп основным световым параметром является световой поток. Лампы, служащие для облучения или технологических целей сушки, нагрева, должны обладать определенными спектральным составом и светораспределением. К лампам, используемым в прожекторах, предъявляются требования к габаритной яркости тела накала.

Методы измерения световых и электрических величин в основном стандартизованы, что обеспечивает единство способов и воспроизводимость полученных результатов.

Электрические и световые величины измеряют на электрических схемах с применением источников питания как постоянного, так и переменного тока промышленной частоты 50 Гц. Как установлено экспериментально, род тока не влияет на параметры галогенных ламп. Однако когда необходима особая точность измерения, рекомендуется использовать источники постоянного тока. В некоторых случаях допускается применение источников переменного тока частотой 40 Гц. Система питания должна обеспечить напряжение на лампе с погрешностью не более ±0,5%, применяемые приборы должны быть не ниже класса 0,5 для переменного тока и 0,2 для постоянного. Практически измерение электрических величин всегда совмещают с измерением некоторых световых величин.

Световой поток измеряют путем поочередного сравнения освещенностей фотометрического отверстия светомерного шара при горении светоизмерительной лампы (с известным световым потоком) и измеряемой лампы. Схема такой установки представлена на рисунке 2.5.

1 - светомерный шар; 2, 9 - экраны; 3 - светорассеивающее стекло; 4 - диафрагма; 5 - нейтральный поглотитель света; 6 - корригирующий поглотитель света; 7 - приемник излучения; 8 - шунт; Л1 - измеряемая лампа; Л2 - вспомогательная лампа.

Рисунок 2.5 - Схема фотометрической установки для измерения светового потока.

Измерение силы света проводится на фотометрической скамье.

Измеряют силу света, так же как и световой поток, методом сравнение путем поочередного освещения приемника излучения светоизмерительной и измеряемой лампами.

Для ламп ряда типов необходимо определять распределение силы света в пространстве. Такие измерения проводят на распределительных фотометрах либо с помощью поворотной головки, смонтированной на обычной фотометрической скамье и позволяющей поворачивать измеряемую лампу в нужном положении.

Измерения световых и электрических величин требуют высокой квалификации исполнителей; они должны проводиться в специализированных лабораториях, на аттестованных установках и с помощью приборов, регулярно подвергаемых периодическим поверкам.

2.16 Механические и климатические испытания

Большинство типов галогенных ламп в процессе эксплуатации подвергается воздействиям определенных механических и климатических факторов. Естественно, для того чтобы лампа, удовлетворяла необходимым требованиям и могла полностью выполнять свои функции, она должна сохранять свои параметры как в процессе, так и после воздействия указанных факторов. Для проверки работоспособности ламп в реальных условиях эксплуатации их подвергают специальным испытаниям на специализированном технологическом и испытательном оборудовании, позволяющем имитировать и воспроизводить в стендовых условиях реальные условия эксплуатации. Надежность работы ламп предполагает сохранность и стабильность параметров в условиях таких испытаний.

К механическим факторам относятся вибрационные, ударные, транспортные -нагрузки, к климатическим -- воздействия пониженных и повышенных температур в различных условиях влажности, состава и состояния окружающей среды.

Механические воздействия способны в большой степени влиять на параметры и характеристики ламп. Под их влиянием может нарушиться целостность конструкции лампы и ее отдельных составляющих узлов и деталей, могут появиться микротрещины в стекле и спаях, что вызовет нарушение герметичности оболочки, могут изменяться расстояния между элементами конструкции арматуры. К механическим нагрузкам особо чувствительно тело накала: оно может коробиться, провисать в моноспиралях и особенно биспиралях; опасным является возможное замыкание отдельных витков спиральной нити. Крайне нежелательным является смещение тела накала от нормируемого положения. В оптических лампах со строго юстированным телом накала по отношению к посадочным местам цоколя такие явления выводят лампу из строя. Отдельные элементы конструкции лампы в процессе воздействия периодических колебательных нагрузок сами совершают колебания как с вынужденной, так и с собственными частотами. Когда эти частоты совпадают, наступает резонансное состояние, которое, как правило, оказывается гибельным для лампы.

Вибрационные нагрузки предполагают испытания ламп на вибропрочность и вибростойкость. Под вибропрочностью понимают способность ламп сохранять свои параметры после воздействия вибрационных нагрузок, причем лампы можно испытывать как в рабочем, так и в выключенном состоянии. Цель этого вида испытаний-- обнаружить более слабые места конструкции и оценить прочность конструктивного исполнения лампы и ее отдельных элементов. Вибростойкость характеризует сохраняемость параметров в процессе воздействия нагрузок, причем также во включенном или выключенном состоянии.

Испытания на вибропрочность и вибростойкость проводят на механических или электрических стендах. Лампы прочно крепят к платформе стенда с помощью специальных колодок и приспособлений, причем особое внимание обращают на равномерное распределение нагрузки на платформе. Всегда желательно размещать испытуемые лампы поближе к центру платформы или на одинаковом расстоянии от него. Этим гарантируется более точная передача на лампы истинных вибрационных нагрузок, создаваемых стендом. Таким испытаниям лампы подвергаются в различном положении.

Испытания на ударопрочность и удароустойчивость проводятся на механических или электродинамических ударных стендах. Ударные нагрузки характеризуются количеством ударов в минуту, ускорением и, что особенно важно, длительностью ударного импульса. Последнему фактору необходимо уделить особое внимание, так как длительность импульса очень сильно влияет на результаты испытаний. Испытания на удар и крепление ламп производят аналогично виброиспытаниям.

Испытания на транспортную тряску заключаются в проверке способности конструкции ламп, выдерживать нагрузки, возникающие при транспортировании ламп, упакованных в нормируемую тару. Такие испытания проводят на вибрационных и ударных стендах по специальной программе, имитирующей условия перевозки различными видами транспорта.

Климатические факторы могут оказывать неблагоприятное воздействие на внешний вид ламп, на прочность крепления цоколей к кварцевым оболочкам, на физические свойства цоколевочной мастики и других деталей ламп. Для оценки степени влияния климатических нагрузок испытывают лампы в специальных климатических камерах, в режимах, по возможности близко имитирующих условия эксплуатации. Практикуются также испытания ламп на термоудар последовательным воздействием на лампы быстро сменяющихся отрицательных и положительных температур. Цель климатических воздействий -- определение работоспособности ламп при испытаниях на тепло-, холодо- и влагостойкость в условиях, оговоренных нормативными документами.

Следует отметить испытания ламп на воздействие факторов, имитирующих тропический климат. Для этого лампы изготовляются в специальном тропическом исполнении, при котором предусматриваются более жесткие требования к защитным покрытиям металлических деталей, изоляции, пайке выводов и составу цоколевочной мастики.

2.17 Испытания на продолжительность горения и надежность

Одним из основных свойств любого изделия является его долговечность, т. е. свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния. Применительно к источникам света это -- продолжительность горения лампы. Пользуются также термином «срок службы» (физический срок службы), который является средней продолжительностью горения ламп.

На продолжительность горения испытывают любые типы ламп, они предназначены для проверки сохраняемости параметров в течение определенного времени горения, указанного в стандартах и технических условиях. Как правило, лампы испытываются на стендах, в стационарном режиме питания, при подаче на лампу номинального напряжения с колебаниями не более ±2%. Однако многие типы ламп испытывают не на стендах, а в приборах, в которых они применяются при эксплуатации. При таких испытаниях создаются более тяжелые условия для ламп, связанные с ограниченным объемом прибора и как следствие повышенными температурами, Самым «узким» местом для галогенных ламп являются лопатка и место заштамповки токовых вводов; поэтому в таких условиях необходимо строго следить за соблюдением требуемых режимов эксплуатации. В необходимых случаях нужно предусматривать принудительное охлаждение.

Продолжительность горения характеризуется двумя величинами--средней продолжительностью горения (сроком службы) определенного количества ламп из партии и минимальной продолжительностью горения каждой лампы в отдельности. В нормативных документах указываются обе эти величины. Учитывая, что по правилам приемки допускается определенное количество отказов, для получения необходимой средней продолжительности горения лампы испытывают в течение времени, как правило, превышающего номинальную продолжительность горения на 20--25%. Распределение ламп по долговечности (но продолжительности горения) обычно близко к нормальному закону.

Очень важным параметром ламп является их надежность, т. е. способность выдержать положенную продолжительность горения в реальных условиях эксплуатации при воздействии всего комплекса нагрузок, предусмотренных нормативными документами. Надежность является комплексным параметром ламп и может быть определена в результате длительных испытаний большого количества партий ламп, выпускаемых постоянно в условиях серийного производства. Имеется несколько показателей надежности. Применительно к лампам используют вероятность безотказной работы--вероятность того, что за предусмотренную продолжительность горения не произойдет выхода какого-либо параметра за установленные пределы.

Для ламп с большой продолжительностью горения (1000 ч и более) допустимо проводить испытания на продолжительность горения при повышенном напряжении. При этом исходят из того, что пользуются известным соотношением, согласно которому повышение напряжения на 1 % (против номинального) снижает продолжительность горения на 13--14%. Отметим, однако, что эти значения для галогенных ламп могут рассматриваться лишь как первое приближение и для каждого типа ламп в зависимости от ее конструкции и параметров следует (принято) пользоваться уточненными выражениями. Необходимо иметь в виду, что испытания на продолжительность горения при повышенном напряжении не всегда позволяют получать истинную картину работоспособности ламп.

Испытания на продолжительность горения и надежность относятся к так называемым периодическим испытаниям. Такие испытания трудоемки и длительны и проводятся 1 раз в год, в квартал или в какой-либо иной промежуток времени, указанный в стандартах и технических условиях.

Применительно к источникам света под отказом обычно понимают спад светового потока ниже допустимого предельного значения, нарушение целостности ламп (например, отвал цоколя) и перегорание или разрушение тела накала. Первые два фактора для галогенных ламп не являются критическими, ибо галогенный цикл обеспечивает практически стабильный световой поток на протяжении срока службы ламп. Нарушение же целостности конструкции ламп -- явление довольно редкое. Основные причины выхода ламп из строя связаны с целостностью и формоустойчивостью тела накала -- наиболее чувствительного элемента конструкции ламп ко всем перегрузкам. Узким местом галогенных ламп является место впая.

Основной задачей изготовителей ламп является строгое соблюдение установленных технологических режимов и конструктивных требований к лампам. Только в таких условиях могут быть гарантированы высокое качество галогенных ламп и полное соответствие их параметров установленным нормам.

3. Расчетная часть

3.1 Расчет галогенной смеси

В отечественных лампах используют бромистый метил и бромистый метилен .

Смесь рассчитывают с использованием уравнения состояния газов, которое при определенных допустимых приближениях пригодно для определения параметров паров галогенных соединений:

, (1)

где Q - общее количество галогенного соединения в единицах pV,

р - давление (парциальное) галогенной смеси, Па;

V - объем лампы, см;

m - общая масса паров, г;

М- молекулярная масса галогенного соединения, моль;

n - количество галогенного соединения, моль;

R - универсальная газовая постоянная, 8,3143*10 Дж/(кмоль*К);

Т - абсолютная температура, К.

Количество галогенного соединения рассчитывается по формуле (2):

,

где - давление галогена, - объем лампы.

Молярная концентрация:

, (3)

Общая масса паров галогенного соединения:

, (4)

Массовая концентрация в лампе:

, (5)

Составим пропорцию:

;

, (6)

где - давление галогена в лампе, - давление инертного газа, - давление галогена в баллоне, - давление смеси.

Количество галогенного соединения, поданного в баллон, рассчитывается по формуле (7):

, (7)

где - объем смеси.

Масса галогенного соединения, вводимая в баллон:

, (8)

Массовая концентрация галогенного соединения в баллоне равна:

, (9)

Данные, необходимые для расчета галогенной смеси для лампы КГ 220-500 представлены в таблицах 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1 - Расчетные значения рабочего давления газов в лампе.

Таблица 3.2 - Расчетный состав галогенной смеси

Произведем расчет галогенной смеси:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

Заключение

В этом курсовом проекте были рассмотрены конструкция и технологический процесс изготовления кварцевой галогенной малогабаритной лампы типа КГ 220-500. Курсовой проект содержит три части: конструкция, технологическая часть и расчетная часть.

В первой части курсового проекта представлено описание устройства лампы, а также рассмотрены принципиальные особенности работы галогенных ламп накаливания с использованием галогенного цикла.

Во второй части поэтапно разбирался технологический процесс изготовления кварцевой галогенной лампы, включающий изготовление стеклянных деталей, изготовления электродов, цоколей и другие, а также были рассмотрены этапы испытания ламп.

В третьей части были произведены расчеты галогенной смеси с использованием уравнения состояния газов. Нужно всегда иметь в виду, что если количество галогенных соединений и состав смеси выбраны правильно для ламп данной конструкции, стенки оболочки остаются практически чистыми в процессе эксплуатации.

В настоящее время лампы накаливания получили широкое распространение. Они используются для осветительных установок жилых зданий, применяются для местного освещения и освещения взрывоопасных помещений.

Появление кварцевых галогенных ламп накаливания явилось большим прогрессом в области тепловых источников света. Они являются высокоинтенсивными источниками излучения (с малыми габаритными размерами), благодаря чему нашли широкое применение во многих областях науки, техники и быта. Имеется много примеров того, как использование кварцевых галогенных ламп накаливания позволило найти принципиально новые технические решения многих интересных задач, которые ранее либо вовсе были невозможны, либо не давали должного эффекта.

В настоящее время начали широко применяться газоразрядные лампы, во многих областях применения лампы накаливания заменяются люминесцентными лампами. Тем не менее, лампы накаливания являются наиболее распространенными в виду того, что они отличаются простотой конструкции, простотой в обращении, непрерывным спектром света, могут работать при любых внешних условиях и не требуют для включения специальных пускорегулирующих аппаратов.

Список использованных источников

1. Абрямян А.А., Восканян С.А. Дозировка брома в лампы накаливания - Светотехника, 1976, №6, С. 23.

2. Вугман С. М., Волков В. И. Галогенные лампы накаливания. - М.: Энергия, 1980. - 136с.

3. Денисов В. П. Производство электрических источников света. - М.: Энергия, 1975. - 488с.

4. Любимов М.Л. Спаи металла со стеклом. - М.: Энергия, 1968. - 280с.

5. Ульмишек Л. Г. Производство электрических ламп накаливания. -М.: Энергия, 1966. - 636с.

Страницы: 1, 2, 3