СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ НА СТЕКЛЯННЫЕ КОЛБЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК H01K1/32 H01K3/00 H01J61/35 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует процесс нанесения порошковых покрытий на колбы электрических ламп.

Известен способ нанесения порошковой смеси люминофоров на стеклянные колбы электрических источников оптического излучения, заключающийся в принудительной подаче жидкой фазы люминофорной суспензии внутрь колб, равномерном распределении ее по внутренней поверхности колб за счет сил смачивания с последующим закрепляющим отжигом путем нагрева до определенной температуры (1).

При использовании этого способа нанесения люминофора излишки жидкой его фазы убираются в специальную тару для последующего многократного использования.

Недостатком способа по техническому решению-аналогу является большой расход дорогостоящей люминофорной суспензии. Это объясняется тем, что значительная часть жидкой фазы люминофора, многократно контактируя с трущимися деталями и узлами соответствующего устройства, загрязняется и безвозвратно теряется.

Наиболее близким по технической сущности является способ нанесения порошковой смеси на стеклянные колбы электрических источников оптического излучения, заключающийся в нагреве колбы до определенной температуры, придании частицам порошковой смеси электрического заряда путем подачи на распылитель соответствующего устройства электрического напряжения, распылении дозы порошковой смеси на поверхность колб, равномерном ее распределении под действием электростатических сил (2).

В техническом решении-прототипе в значительной мере обеспечивается безотходная технология использования порошковой смеси, так как на поверхность колбы распыляется доза порошковой смеси, которая и закрепляется на ней под действием электростатических сил.

Недостатком способа-прототипа, тем не менее, является повышенный расход порошковой смеси вследствие низкой адгезии ее к поверхности колб и низкого выхода годных технологического процесса нанесения покрытия. Происходит это потому, что отсутствует механизм оптимизации режимов технологического процесса и их практический подбор происходит стихийно. Это не позволяет обеспечить высокий выход годных колб с нанесенным порошковым покрытием.

Кроме того, известный способ не обеспечивает ровной границы покрытия на горле колбы, что ухудшает товарный вид ламп. Последнее подтверждается тем, что даже у ламп зарубежных фирм, таких как “Филипс” “Осрам”, граница люминофорного слоя, наносимого электростатическим способом, достаточно неровная и размытая.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение адгезии покрытия, уменьшение расхода порошковой смеси и получение равномерной границы покрытия на горле колбы.

Технический результат достигается тем, что в способе нанесения порошковой смеси на стеклянные колбы электрических источников оптического излучения, заключающемся в предварительном нагреве колбы, придании частицам порошковой смеси электрического заряда путем подачи на распылитель соответствующего устройства электрического напряжения, распылении дозы порошковой смеси на поверхность колб, равномерном ее распределении под действием электростатических сил, отношение температур предварительного нагрева колбы (Тн, °С) и размягчения стекла колбы (Тр, °С) выбрано равным 0,2-0,35, диапазон напряжения, подаваемого на распылитель, находится в пределах 17-50 кВ, а в колбе в процессе нанесения поддерживается разряжение в пределах 50-400 Па.

В способе по предлагаемому изобретению путем анализа большого количества экспериментальных данных удалось отыскать такое соотношение параметров способа нанесения порошковой смеси, при котором обеспечивается минимальный расход порошковой смеси, хорошая адгезия ее на колбах источников оптического излучения и получение равномерной границы нанесенной смеси.

Сущность изобретения пояснена чертежами.

На фиг.1 изображена технологическая схема нанесения порошковой смеси на стеклянные колбы источников оптического излучения, на фиг.2 - устройство, реализующее способ нанесения порошковой смеси.

Как видно из чертежа фиг.1, смесь порошкового покрытия 1 поступает на операцию нанесения, подготовленная по качественному и гранулометрическому составу. Сюда же поступает колба источников излучения 2, предварительно нагретая до температуры Тн. Нанесение порошковой смеси на стеклянные колбы источников излучения 3 производится с помощью специального устройства, на распылитель которого подается высокое электрическое напряжение 5. При прохождении через распылитель порошковая смесь электрически заряжается и под действием электростатических сил равномерно распределяется по поверхности колбы, Т_р. В колбе в процессе нанесения поддерживается разряжение в пределах 50-400 Па.

Устройство, реализующее способ нанесения порошковой смеси на стеклянные колбы электрических источников оптического излучения, состоит из газовой горелки 2, с помощью пламени которой происходит заземление колбы 1, ионизационного электрода 3, трубки подачи порошковой смеси 4, позиции для удержания и вращения колбы 5, и высоковольтного преобразователя напряжения 6.

Устройство работает следующим образом.

Частицы порошковой смеси подаются в трубку подачи порошковой смеси 4 под давлением Р с помощью сухого сжатого воздуха или азота. Для равномерного заземления поверхности колбы 6 с целью более равномерного осаждения порошковой смеси держатель колбы вместе с колбой 1 вращается вокруг оси.

Нейтральные молекулы воздуха ионизируются и насыщают объем вблизи ионизационного электрода 3, при прохождении через который частицы порошка заряжаются одноименными зарядами и осаждаются на стенки колбы 1, ставшей электропроводной, благодаря пламени горелки 2 веерообразно охватывающей колбу 1. В этом случае заземленным электродом служит газовая горелка 2. Не осевшие на колбу во время нанесения частицы порошковой смеси частично выходят через щель между держателем 6 колбы 1 и трубкой подачи 4 порошковой смеси.

Материал колбы может быть различным: стекла марок СЛ 40, СЛ 97, СЛ 49. Температура начала размягчения их соответственно 620; 550; 585°С, при этом температура нагрева колбы должна находиться соответственно в пределах 124-217, 110-192,5, 117-204,7°С.

Состав порошковой смеси может быть самый разный: люминофорные смеси, диффузно-отражающие и матирующие смеси.

Температура нагрева колбы Т_н, должна составлять 0,2-0,35 температуры начала размягчения стекла колбы. Это определено экспериментально.

Влияние температуры нагрева колбы, по нашему мнению, связана с изменением удельного сопротивления стекла.

При температуре меньше 0,2 температуры начала размягчения стекла электрическое сопротивление стекла колбы велико для равномерного распределения порошковой смеси на ее поверхности.

При температуре, большей 0,35 температуры размягчения стекла, электрическое сопротивление стекла колбы незначительно и заряженные частицы разряжаются, не успевая равномерно распределиться по поверхности колб, что снижает адгезию, выход годных и повышает расход порошковой смеси.

Диапазон напряжения, подаваемого на распылитель устройства для нанесения покрытия, составляет величину, находящуюся в пределах 17-50 кВ.

При напряжении менее 17 кВ составляющие части смеси получают слабый заряд и неравномерно распределяются по колбе.

Напряжение более 50 кВ не дает каких-либо дополнительных преимуществ, но возникает необходимость специальной защиты от пробоя изоляции токоведущих частей высоковольтной установки и значительно повышаются затраты при изготовлении высоковольтного блока.

Разряжение во время распыления должно находится в пределах 50-400 Па. Разряжение менее 50 Па - края нанесенного покрытия получаются неровные. При разряжении более 400 Па происходит частичный сдув смеси нанесенного покрытия и увеличивается ее расход.

Примеры конкретного исполнения приведены в таблице.

Внедрение предлагаемого изобретения для нанесения люминофорной смеси на внутреннюю поверхность колб ламп типа ДРЛ 250 позволит более чем в два раза уменьшить нормы расхода смеси, что при цене люминофорной смеси порядка 2000 руб /кг, расходе смеси на уровне 1,0 г на одну лампу (вместо 2,1 г ), плане производства ламп - 2,5 млн. шт./г. обеспечивает экономический эффект в размере 7 млн руб. Кроме того, исключается операция чистки горла колбы и улучшается внешний вид ламп.

Источники информации

1. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. М.: Энергоатомиздат, 1991, с 503.

2. Патент США №5362524, 1995 (прототип).

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности усовершенствует процесс нанесения порошковых покрытий на колбы электрических ламп. Техническим результатом является уменьшение расхода порошковой смеси при обеспечении хорошей адгезии покрытия на колбах источников оптического излучения. Технический результат достигается тем, что в способе нанесения порошковой смеси на стеклянные колбы электрических источников оптического излучения, заключающемся в предварительном нагреве колбы, придании частицам порошковой смеси электрического заряда путем подачи на распылитель соответствующего устройства электрического напряжения, распылении дозы порошковой смеси на поверхность колб, равномерном ее распределении под действием электростатических сил, откачка колб, отношение температур предварительного нагрева колбы (Тн, °C) и размягчения стекла колбы (Тр, °C) выбрано равным 0,2-0,35, диапазон напряжения, подаваемого на распылитель, находится в пределах от 17-50 кВ, а в колбе в процессе нанесения поддерживается разряжение в пределах 50-400 Па. 2 ил., 1 табл.

Способ нанесения порошковой смеси на стеклянные колбы электрических источников оптического излучения, заключающийся в предварительном нагреве колбы, придании частицам порошковой смеси электрического заряда путем подачи на распылитель соответствующего устройства электрического напряжения, распылении дозы порошковой смеси на поверхность колб, равномерном ее распределении под действием электростатических сил, откачке колб, отличающийся тем, что отношение температур предварительного нагрева колбы и размягчения стекла колбы выбрано равным 0,2÷0,35, диапазон напряжения, подаваемого на распылитель, находится в пределах 17÷50 кВ, а в колбе в процессе нанесения поддерживается разряжение в пределах 50÷400 Па.