Способ термообработки галогенных ламп накаливания Советский патент 1983 года по МПК H01K3/22 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротехнической промышленности для производства галогенных ламп накаливания. В современной электротехничеркой промьийпенности применяемые способы термообработки конструктивных элементов галогенных ламп не позволяют с достаточной степенью достоверности утверждать об их эффективности. Известен способ термообработки тела накала смонтированной галогенной лампы в газогалогенной смеси с целью его обезгаживания от загрязнения 1. Недостаток данного способа заключается в большом расходе галогенов, в которых происходит отжиг нити иакала, так как после термообработки тела накала каждой лампы пары галогена откачиваются, в определенной степени ухудшая рабочие параметры масла в ва куумном насосе и загрязняя атмосферу К недостатку следует также отнести и введение дополнительной операции, связанной с отжигсни и откачкой паров в которых производился отжиг. Известен также способ термообработ ки тела накала в атмосфере, содержащей фторные соединения, с целью устр нения дефектов диаметра тела накала, очистки от загрязнений и обезгаживания 2 . К недостаткам указанного способа можно отнести необезгаженности колбы кварцевого стекла; использование специального помещения и оборудования для работы с фторсодержащими соединениями; повьапенную опасность при работе с ними. Наиболее близким к изобретению является способ термообработки галогенной лампы, включающий обезгаживание в течение -.4 ч конструктивного элемента - кварцевого стекла, из Которого изготовляется оболочка галогенной лампы 3. При термообработке при ЭОО-ЮООс происходит обезгаживание кварцевого стекла с целью предупреждения газовыделения в процессе эксплуатации лгалп, Недостатком нэвестного способа является использование дополнительного энергоемкого технологического оборудования в течение длительного времени - 4 ч. того, прошедшее термообработку кварцевое стекло вновь адсорбирует пары воды поверхностью, которые диффундируют в объем-лампы, сводя на нет термообработку. И, наконец, в процессе заштамповки, в результате обработки кварцевого стекла водородно-кислородньам пламенем, вода вторично диффундирует в объем-кварце вого стекла с дальнейшим проникновением Б объем лампы, что может вызват коррозию тела накала вследствие протекания -цикла Ленгмюра. . Все эти факторы являются причиной недостаточной эффективности вьниеизложенной термообработки. Цель изобретения - повьпыениа эффективности и надежности, а также сокращение длительности технологичес кого процесса термообработки. Поставленная цель достигается тем что согласно способу термообработки галогенных ламп накаливания, заключающемуся в обезгаживании конструктивных элементов лампы путем их нагрева, обезгаживание осуществляют путем пропускания через тело накала го товой лампы в течение 1-2 мин электрического напряжением, повышенным до значения, обеспечивающего разогрев стенок колбы лампы в течение указанного интервала времени до ЮОС-ИООО С. В данном случае обезгаживание осн вано на обратимом поглощении паров воды кварцевым стеклом при высоких (1000-1100с) температурах. При этих температурах пары воды, которые могут быть в газе-наполнителе адсорбированы не конструктив нЕз1х элементах и в капиллярах кварцевой оболочки, час тично диссоциируют на кислород и во- дород. Водород может диффундировать через кварцевую стенку колбы благода ря хорошей проницаемости, аналогичным образом может диффундировать вода посредством гидроксильных групп. ТаКИМ образом, вода как бы загоняется в объем кварца, вследствие чего прекращается цикл Ленгмюра, оказываю щий разрушающее действие на тело накала. Вышеуказанное подтверждается проведенным опытом. В кварцевую трубочку с помощью мик рошприца, вводят воду, замораживают ее и запаивают в ампулу. Ампулу помещают, через штенгель в галогенную лампу типа КГМ 75x630, после чего лампу откачивают, наполняют и отпаивают. Ампулу разбивают и ставят лампу на испытания, при этом тело накала просматривается через бинокулярный микроскоп. Через некоторое время, после подачи напряжения, на теле накала появляются дефектообразования. Кратковременно, на 1-2 мин, увеличивают напряжение так, температура тела накала достигает , а стенок колбы ЮОО-ИОО С, при этом дефектообразования на теле накала исчезают и в дальнейшем их рост не наблюдается, а это подтверждает тот факт, что пары воды в атмосфере ламп отсутствуют. Механизм физико-химических явлений при этом сводится к следующему: в интервале рабочей температуры тела накала 2500-2700°с при наличии паров воды происходит интенсивное испарение вольфрама в виде .образующихся окислов Wo, Woj. Согласно циклу Ленгмюра окислы частично восстанавливаются в холодныхобластях до чистого вольфрама и затем образуют вместе с оставшимися окислами летучие соединения галогенов и оксигалогенов. Перемещаясь в области спирали, эти соединения термич ески диссоциируются с образованием паров вольфрама, пересещение которых в различных температурных зонах вызывает зарождение и рост кристаллов (дефектообразований) на теле накала, а впоследствии вызывает его разрушение за 15-20 мин. В процессе термообработки согласно изобретению при появлении зародышей на теле накала увеличением напряжения на лампе, т.е. увеличением температуры тела накала до 3200-3250 с, а стенок колбы до lOOO-llOO C и выдержкой в этом режиме в течение 1-2 мин добиваются исчезновения зародышей. После термообработки напряжение на лампе снижается до номинала и-при дальнейших испытаниях в рабочем режиме рост кристаллов на теле накала не наблюдается. Механизм вышеизложенного сводится, во-первых, к обратному поглощению воды кварцевьам стеклсм. Это явление заключается в том, что при температурах 100О-1100 С, близких к температуре размягчения кварцевого стекла, скорость диффузиии воды и водорода через кварц высока, в несколько раз больше, чем при температуре 500-600 С, поэтому концентрация паров воды в объеме быстро уменьшается за счет ее диффузии в объем кварцевого стекла. Вовторых, одновременно с этим процессом часть паров воды в области спирали термически диссоциирует при 3200 С; в результате чего зародыши кристаллов попадают в область интенсивного газового травления кислородом, а водород в это время диффундирует через кварцевое стекло. Величина пересыщения паров вольфрама при таких температурах становится недостаточной для роста кристаллов и они стравливаются. Лроводят испытания, при которых заготовки ламп КГМ 75-630 наполняют газом, предварительно пропущенным через воду. После этого половина ламп лроходит термообработку, а оставшаяся половина не проходит. ставят на срок службы, при этом лампы из первой половины, прошедшие термообработку, вы59971держивают испытания на срок службы, а лампы второй серии выходят из строя вследствие разрушения тела накала. Таким образом; данный способ термообработки обеспечивает надежность работы лампы благодаря гарантированному поглощению паров воды, которые могут содержаться в газе-наполнителе или в микротрещинах кварцевого стекла, Использование данного способа тер- Ю мообработки галогенных ламп по срав- . нению с известными удешевляет процесс термообработки вследствие устранения необходимости использования специальных помещений и тегянических печей; 15 сокращает длительность процесса; гарантирует стабильность эксплуатациейных параметров; упрощает суадествухадую технологию. . . Формула изобретения .- 20 Способ термообработки галогенных ламп накаливания, заключающийся в 38 . 4 обеэгаживании конструктивных элементов лампы путем их нагрева, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, а также сокращения длительности процесса, обезгаживание осуществляют пу-тем пропускания через тело накала готовой лампы в течение 1-2 мин электрического тока с напряжением, повышенным по сравнению с номинальньм до значения, обеспечивающего разогрев стенок колбы лампы в течение указанного интервала времени до температуры 1000-1100 С. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии 47-28000, , кл. Н 01 К, 1972. 2.. Патент Японии 47-27999, кл. Н 01 К, 1972. . 3. Патент Японии № 48-15907, кл. Н 01 К, 1973.