Способ изготовления тел накала для тепловых источников света

 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может найти широкое применение в производстве тепловых источников света разного назначения. В способе изготовления тел накала для источников света, включающем спирализацию вольфрамовой проволоки, обезжиривание спирали, отжиг для снятия напряжений в спирали, резку спирали, травление спирали для удаления керна, изготовление тел накала, дополнительно введена операция ионно-плазменной обработки тел накала, которую осуществляют в рабочей камере в тлеющем разряде инертного газа. Ионно-плазменную обработку тел накала осуществляют в рабочей камере в тлеющем разряде инертного газа при токе анода от 1 до 2 A, напряжение анода от 400 до 600 В, давлении инертного газа от 2·10^-5 до 3·10^-4 мм. рт. ст., время выдержки в тлеющем разряде от 3 до 10 мин. Техническим результатом является увеличение срока службы, уменьшение спада светового потока, повышение надежности эксплуатационных характеристик тепловых источников света. 6 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может найти широкое применение в производстве тепловых источников света разного назначения.

Известны тепловые источники света, состоящие из колбы, наполненной смесью инертных газов, ножек с телом накала [1] Недостатком таких источников света является относительно малый срок службы и большой спад светового потока к его концу, в основном из-за напыления вольфрама с тела накала на колбу в течение всего срока эксплуатации.

Известные существующие способы производства тел накала не позволяет избавится от перечисленных недостатков ламп накаливания.

Наиболее близким к предложенному является способ изготовления тел накала для источников света, включающий в себя спирализацию вольфрамовой проволоки, обезжиривание спирали, отжиг для снятия напряжений в спирали, травление спирали для удаления керна, препарирование спирали, изготовление биспиралей [2] Основным из недостатков указанного способа изготовления тел накала является повышенное значение массы испарившегося вольфрама с работающего тела накала в ходе срока эксплуатации источников света.

Цель изобретения увеличение срока службы, уменьшение спада светового потока, повышение надежности эксплуатационных характеристик тепловых источников света.

Поставленная цель достигается тем, что в способ изготовления тел накала для источников света, включающий спирализацию вольфрамовой проволоки, обезжиривание спирали, отжиг для снятия напряжений в спирали, травление спирали для удаления керна, препарирование спирали, дополнительно введена операция ионноплазменной обработки тел накала, которую осуществляют в рабочей камере в тлеющем разряде инертного газа, при токе анода от 1 до 2 А, напряжении анода от 400 до 600 В, давлении инертного газа от 2·10^-5 до 3·10^-4мм рт.ст. время выдержки в тлеющем разряде от 3 до 10 мин.

На фиг. 1 и 2 представлены вид спереди и вид сверху экспериментальной установки; на фиг. 3 схема рабочей камеры экспериментальной установки; на фиг. 4 блок-схема технологического процесса ионно-плазменной обработки тел накала; на фиг. 5 и 6 диаграммы начальных и конечных значений светового потока контрольных и экспериментальных партий ламп мощностью 100 и 40 Вт.

Общепринятая модель испарения твердых тел "терраса-изломпар" предполагает, что поверхностные атомы вольфрама, в отличии от объемных, могут находиться в различных энергетических состояниях и наиболее связанные с решеткой атомы имеют большую вероятность испарения. Предварительное модифицирование поверхности тел накала при обработке низкоэнергетическими ионами аргона, обладающей достаточной энергией для "обдирки" поверхностных атомов приводит к уменьшению скорости испарения материала в нагретом состоянии.

На фиг. 1 и 2 показана экспериментальная установка, рабочая камера 1 которой и блок откачки 2 установлены на станине 3. Электропитание и управление установкой осуществляется через выпрямители 4 и шкафы управления 5, 6, 7. В камеру 1, через дверцу 8, на вращающийся столик 9 (фиг.3), соединенный с механизмом вращения 10, загружают формы с телами накала. После загрузки, производится откачка воздуха из рабочей камеры 1 с помощью блока откачки 2. При достижении в камере 1 давления примерно 10^-6 мм рт.ст. производится напуск инертного газа, аргона, до давления 2·10^-5мм рт.ст. При подаче напряжения более 60 В на катоды 11, происходит термоэмиссия электронов, за счет которой ионизируются атомы аргона, находящегося в объеме рабочей камеры. Образовавшиеся ионы инертного газа, вследствие разности потенциалов между анодом (где и располагаются тела накала) и катодами 11, бомбардируют поверхность тел накала.

Согласно предложенному способу были изготовлены партии тел накала, бомбардировка поверхностей которых ионами аргона продолжалась в течение 4 мин, т. к. именно этот промежуток времени позволяет обрабатывать поверхность тел накала при напряжении анода 500 В, не затрагивая их внутреннюю микроструктуру.

Предложенные режимы ионно-плазменной обработки тел накала являются оптимальными для тепловых источников света.

При обработке тел накала ионами инертного газа происходит удаление слабосвязанных поверхностных атомов за счет упругих столкновений с атомами вольфрама, что позволяет получить более однородную структуру поверхности тел накала. По истечение указанного срока обработки производится снятие вакуума, выгрузка форм с уже обработанными телами накала через дверцу 8. На промышленных линиях АО "Лисма-СЭЛЗ" были изготовлены, а затем испытаны согласно стандартной методике контрольные и экспериментальные партии ламп мощностью 100 и 40 Вт.

На фиг. 5 представлена диаграмма начальных и конечных значений светового потока контрольной 0 и экспериментальных 1, 2, 3 партий ламп мощностью 40 Вт. На фиг. 6 представлена диаграмма начальных и конечных значений светового потока контрольной 0 и экспериментальных 1, 2, 3 партий ламп мощностью 100 Вт. Как видно из диаграмм все экспериментальные партии ламп имели завышенные значения начальных световых потоков и меньший, около 3% спад светового потока после 300 ч горения, при напряжении 110% от номинального.

Предложенный способ изготовления тел накала позволяет уменьшить спад светового потока в течение срока эксплуатации источников света примерно на 3% и повысить срок службы на 10%

Формула изобретения

Способ изготовления тел накала для тепловых источников света, включающий спирализацию вольфрамовой проволоки, обезжиривание спирали, отжиг для снятия напряжений в спирали, резку спирали, травление спирали для удаления керна, препарирование спирали, отличающийся тем, что после препаривания спирали дополнительно введена операция ионно-плазменной обработки тел накала, которую осуществляют в рабочей камере в тлеющем разряде инертного газа, при токе анода 1 2 А, напряжении анода 400 600 В, давлении инертного газа 2 · 10^-5 3 · 10^-4 мм рт.ст. время выдержки в тлеющем разряде 3 10 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6