 |
 |
 |
 |
Рис. 9.8. Электроды ламп дугового разряда низкого давления различных
конструкций:
а-д - электроды ртутных люминесцентных ламп; / - оксидированная спираль из вольфрамовой проволоки: 2 - внутренние звенья вводов (никель); 3 - лопаточки; 4 - отверстие штенгеля для откачки н наполнения лампы; 5 - тарелочка; 6 - внешние звенья вводов (медь, платинит); 7 -штенгель; 8 -экраны (никель); 9 - гетерортутный дозатор; 70 -слой, содержащий соединения ртути; 7/ -слой нераспыляемого гетера; 12 - шаровидное утолщение для размещения амальгамы; е - триспиральный оксидный катод бифнлярного типа; №С -оксидный катод блочного типа (е и ж -в увеличенном масштабе по сравнению с а-д)
КИ, покрытые слоем оксида щелочноземельных металлов (ЩЗМ). Концы спиралей присоединены к двум выводам стеклянной ножки (рис. 9.8,с-д).
Такая конструкция дает возможность предварительного накала электродов путем пропускания тока, обеспечивает достаточно больщой запас активатора, надежное сцепление активатора с проволочным каркасом и способствует быстрому нагреванию отдельных участков катода, благодаря чему ускоряется переход тлеющего разряда в дуговой. Катоды этого типа обеспечивают больщой срок службы ламп не только в схемах с предварительным накалом, но и в схемах с «холодным» зажиганием.
Многие типы электродных узлов ЛЛ имеют экраны различной конструкции (рис. 9.8,6-5). В конструкциях на рис. 9.8,6-г экраны электрически соединены с вводами. В анодный полупериод они принимают на себя часть тока и уменьша-
ют нагрев электрода. В катодный полупериод при соответствующей конструкции они могут предохранить активный слой оксида от ионной бомбардировки в стадии тлеющего разряда. Изолированные экраны, окружающие электрод, предотвращают оседание продуктов распыления электродов на слой люминофора. В последнее время подобные экраны применяют в качестве геттерортутных дозаторов (рис. 9.8,д).
Геттерортутный дозатор (ГРД) для ЛЛ представляет собой металлическую ленту из никелированной нержавеющей стали, на которую с одной стороны нанесен тонкий слой интерметаллического соединения ртути с меркуридом титана (TisHg), а с другой - тонкий пористый слой нераспыляемого геттера (газопоглотителя) типа циаль [Zr (84%),-!-А1 (16%)] или циаль-}--Ь (Ti-1-Zr-l-Al). Толщина слоев составляет 0,03-0,08 мм. Из этой ленты делаются экраны, окружающие катоды, как показано на рис. 9.8,d Слой, содержащий соединение ртути, должен находиться на внутренней стороне экрана, а геттера - на внешней.
При температурах до 500 °С ртуть прочно связана с соединениями Ti,., и только при нагреве до 600 °С и выше начинается заметное термическое разложение, в результате которого необратимо выделяется ртуть. Процесс разложения заканчивается при температуре около 900 "С.
Выделение ртути в лампе производится после ее откачки и отпайки путем нагрева экранов ВЧ индукторами до температуры 900 °С в течение 30 с, при этом из ленты с шириной покрытия 3,5-4 мм выделяется от 2,5 до 3,5 мг ртути на 1 см длины ленты при общем содержании ртути 4,2-4,8 мг/см. Как показывают исследования, для нормальной работы ЛЛ мощностью 40 Вт в течение (15-20)-10 ч достаточно 15-20 мг ртути. Для выделения такого количества нужно, следовательно, около 6 см упомянутой ленты.
При нагреве одновременно с выделением ртути происходит активация геттера, сопровождающаяся усиленным выделением из него газов, преимущественно Нг. Эти газы частично сорбируются слоем люминофора. При снижении температуры геттера до оптимальной (200-500°С) они вновь поглощаются им вместе с другими остаточными газами. Во время работы лампы геттер нагрет до температур, близких к оптимальным, и постепенно поглощает вредные остаточные газы.
Существуют способы раздельного размещения в лампе геттера и дозатора ртути, что позволяет провести предварительное обезгаживание геттера.
Применение ГРД позволяет значительно точнее воспроизводить количество дозируемой ртути, резко снизить опасность загрязнения окружающей среды в производстве и при утилизации отработавших ламп, улучшить стабильность светового по-
тока и снизить напряжение зажигания в процессе горения и в несколько раз сократить расход ртути. Более подробно см., например, в [9.12].
В качестве активатора для катодов ЛЛ применяют тройной карбонат ВаСОз: СаСОз: SrCOs (50:30:20 массовых долей), из которого приготовляют суспензию. В нее добавляют около 5% ZrOa или MgZrCOs, что приводит к увеличению термоэмиссии и срока службы. Суспензию наносят только на спиральную часть электрода, причем так, чтобы она заполняла витки первичной спирали у биспиральных электродов и витки первичной и вторичной спиралей у триспиралей, но не образовывала мостиков между витками последней спирали. Суспензия не должна попадать также на края спирали, подводящие электроды и экраны, так как на этих участках ее не удается отактивировать, что приводит к большому распылению.
Нанесение суспензии на катоды осуществляется в производстве катафорезным способом, который обеспечивает получение плотного и равномерного слоя. При откачке ламп катоды подвергаются нагреву и специальной активировке, в результате чего резко повышаются их термоэмиссионные свойства (технологию см. в [9.13]).
Активирование оксидных катодов [9.3, 9.13]. Оксидный катод представляет собой полупроводник, состоящий из оксида ВаО, СаО, SrO и включенных в них свободных атомов Ва, Са, Sr. Эмиссионные свойства катода определяются в основном наличием свободных атомов Ва, растворенных в кристаллах оксида. Оксид бария образуется путем разложения карбонатов при их нагревании, а свободный барий - преимущественно путем химических реакций с керном и некоторыми примесями в керне и оксиде при нагревании и протекании тока.
Для получения катода с высокими эмиссионными свойствами и обладающего больщой долговечностью, необходимо создавать такие условия его обработки, при которых из карбонатов наиболее эффективно образуются ВаО и Ва и обеспечивается пополнение запаса Ва в процессе работы катода. Установлено, что наилучшими являются следующие реакции:
BaC03=FtBaO-fC02 (9.48)
6BaO--W=f±Ba3W06--3Ba. (9.49)
Аналогичные реакции происходят и с участием Са и Sr. Они наиболее активно протекают при температурах порядка 1100-1300°С. При более низких температурах (600-800 °С) преобладают нежелательные реакции, сопровождающиеся образованием только BasWOe и других побочных продуктов. СОг должен быстро откачиваться, чтобы он не вступал в нежелательные реакции. Образующаяся на керне прослойка BasWOe препятствует прохождению W в оксидный слой и затрудняет образование Ва. По мнению Д. Уэймауса, онг играет очень важную роль, ограничивая образование свободного Ва. Если бы
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 [ 109 ] 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239