Технология производства неона.

Как работает неоновая трубка?

Неоновая трубка - это очень простое устройство. Трубка состоит из откачанной стеклянной трубки, на концах у которой припаяны металлические элементы, названные электродами. В трубке находится небольшое количество высоко очищенного инертного газа. Электроды связаны с источником высокого напряжения. Когда подается ток на концы электродов, трубка начинает светиться равномерным установившимся светом.

Человек может научиться гнуть стекло, припаивать электроды, откачивать из трубки воздух, закачивать в трубку неон или другие газы, перепаивать трубку, соединять лампу с высоковольтными источниками питания и монтировать готовую трубку на вывеску. Все эти процедуры могут быть проделаны без понимания того, как или почему трубка работает.

Но что происходит, если недавно изготовленная трубка недели через две выходит из строя, или если трубка с люминофором чернеет и тускло горит? Этого можно избежать, если знать некоторые простые особенности тлеющего разряда, что он собой представляет и при каких условиях он не будет причинять проблем.

Искровой и тлеющий разряды.

Уже привычное свечение неоновой вывески имеет родство со свечением молнии. Красное свечение неона и синяя вспышка молнии - это электрические разряды в газе. В неоновой вывеске газ - неон. В молнии газ - воздух (смесь кислорода, азота, двуокиси углерода, других редких газов и водяного пара). В неоновой трубке давление очень низкое. Фактически, присутствует неполный вакуум. Молния возникает при нормальном атмосферном давлении. Но неоновое свечение и вспышка молнии электрически очень схожи. Эти явления объясняют тот факт, что когда электричество проходит сквозь газ, то испускается свет.

Если молния и неоновое свечение во многом схожи, то что же делает их свет настолько разным? Различия лишь в факторах, описанных выше. А именно: различие в давлении и в виде использованного газа. Искровой разряд молнии имеет большую температуру и по цвету сине-белый. Он потребляет и преобразовывает огромное количество энергии. Используя определенный газ при низком давлении в стеклянной трубке, можно получить установившееся свечение при использовании небольшой мощности, причем температура разряда будет небольшой.

Сочетание яркого света, высокой экономии электроэнергии и гибкости разработки делает неоновую трубку очень эффективным источником света для наружной продвижения, архитектурной подсветки и оформления интерьеров.

Что происходит в трубке?

Газ в трубке состоит из материальных тел - молекул. В обычном состоянии эти молекулы электрически нейтральны; то есть они не имеют заряда. Чтобы разряд в газе произошел, молекулы должны быть разбиты на электрические заряды. Когда это происходит, ток может протекать через газ, образуя свечение.

Когда молекула теряет или приобретает один или более электронов, она больше не электрически нейтральна и принимает или положительный, или отрицательный заряд. Эта заряженная молекула называется ионом, а процесс получения или потери электронов - ионизацией. В любом газе есть всегда очень малый процент молекул, которые ионизированы естественным путем.

Эта естественная ионизация следует из таких источников, как космические лучи от Солнца, и естественное фоновое излучение, которое существует на земле. Излучение смещает электроны с их внешних орбит, окружающих ядро газовой молекулы. Если электрон удаляется, остальная часть молекулы становится положительно заряженной, и как результат - происходит деление небольшого процента газа на положительные ионы и отрицательные электроны.

Поскольку одинаковые электрические заряды отталкиваются, а разноименные заряды притягиваются друг к другу, свободный электрон притягивается к любому близлежащему положительному иону. Это притяжение приводит к быстрому слиянию положительных ионов и отрицательных электронов в одну нейтральную молекулу. В течение этого процесса остающиеся электроны в пределах молекулы перестраивают себя, тем самым, заставляя молекулу испускать свет. Свет, который мы хотим получить, и его цвет зависят от вида молекулы (или газа).

Таким образом, чтобы произвести газовый разряд, электроны должны быть достаточно удалены от нейтральных молекул и должны рекомбинироваться с положительными ионами для того, чтобы формировать другие нейтральные молекулы. Практический способ произвести эту ионизацию - пропустить ток через газ.

Как ток производит свечение?

Когда напряжение подается на электроды, один электрод становится на мгновение положительно заряженным, см. Рис. 2.1. Электрод притягивает любые свободные отрицательные электроны, которые могут присутствовать в газе. Если напряжение достаточно высоко, электроны будут притягиваться с огромной силой и ускоряться к положительному электроду, достигая скорости несколько тысяч км/ч в секунду. Прежде чем один из электронов отлетает достаточно далеко, он сталкивается с нейтральной газовой молекулой, находящейся на его пути. Он ударяет эту молекулу с большой силой, при этом один или несколько электронов высвобождаются. Эти электроны, будучи свободными, начинают двигаться к положительному электроду. Вскоре они сталкиваются с другими нейтральными молекулами, высвобождая большее количество электронов, которые в свою очередь разбивают другие молекулы.

Вскоре после подачи напряжения на трубку, весь объем газа в трубке начинает двигаться. Электроны высвобождаются из молекул, свободные электроны объединяются с положительными ионами, испуская свет, и процесс повторяется.

Ток, поданный на трубку электронным преобразователем, полностью изменяет направление протекания много раз в секунду. В США для обычных электроприборов изменение направления протекания тока происходят до 60 раз в секунду, а для более новых источников питания направление меняется до 20 000 раз (или более) в секунду.

Каждый электрод за счет перемены направления протекания ток становится положительным, и в результате свечение распределяется равномерно по всей трубке. Если использовать постоянный ток, то один электрод будет всегда положительно заряженным, и произойдет ситуация, показанная на Рис. 2.2. (a, b) Поэтому для равномерного свечения используют переменный ток.

Причина для использования высокого напряжения.

Если не использовать высокое напряжение, то электроны не будут вовлечены в процесс ионизации. Без ионизации ток не будет протекать, и свечение не появится. Следовательно должно использоваться высокое напряжение. Для газосвета применяются трансформаторы с напряжением на вторичной катушке от 2 до 15 кВ. В системах балластного сопротивления с холодным катодом вторичное напряжение бывает 750 или 900 вольт.

Как только тлеющий разряд начался, требуется меньше напряжения для поддержания тлеющего разряда. Если поддерживается высокое первоначальное пусковое напряжение, то ток становится слишком большим, и газ сильно нагревается. Трубка будет потреблять много энергии, вследствие чего будет очень неэффективной, и ее срок службы сильно сократится. Поэтому должны приниматься меры для понижения напряжения после начала свечения.

Был разработан специальный трансформатор для работы с газосветом. Он был назван трансформатором высокой реактивности рассеяния. Он автоматически понижает пусковое напряжение. Этот тип трансформатора будет описан в Главе 4.

Рабочий ток.

Электрический ток, проходящий через неоновую трубку, определяет яркость лампы. Если ток относительно небольшой, то свечение будет тусклым; если ток слишком большой, то трубка будет перегреваться и быстро выйдет из строя. Рабочий ток зависит от диаметра тюбинга, электродов, типа газа и его давления. Каждый из этих факторов должен быть направлен на то, чтобы рабочий ток был оптимален.

Ток неоновых вывесок и тюбинга с холодным катодом измеряется в миллиамперах. 1 мА=0,001А. Ампер является стандартной единицей измерения тока. Рабочие токи стандартных вывесок - от 15 до 60 мА. В системах трубок с холодным катодом ток может доходить до 120 мА.

Ток, проходящий через трубку, сопровождается прохождением свободных электронов от газа к электродам. Чем выше ток, тем больше электронов будет двигаться к электродам в данное время. Каждый раз, когда электрон ударяет электрод, энергия удара преобразуется в теплоту, в результате чего электрод нагревается. Если ток очень большой , то электрод начнет распадаться, вплоть до расплавления. Следовательно, электроды должны быть изготовлены и разработаны так, чтобы работать при достаточно большой температуре.

Эффект газового давления.

Мы уже рассматривали тот факт, что установившееся свечение возможно только в том случае, если газ в трубке находится при определенном давлении. Давление в данном случае- это сила, с которой газ в трубке давит на стенки стеклянной трубки. Давление может быть выражено в фунтах на квадратный дюйм (пси). (Нормальное давление воздуха, или «атмосферное давление» - приблизительно 14.7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря (1 атм.)). В неоновых трубках давление выражается в миллиметрах ртутного столба.

На уровне моря давление воздуха поддерживает колонку ртути приблизительно на отметке в 760 миллиметров или 29.9 дюйм. Таким образом, атмосферное давление равняется 760 мм.рт.ст. Когда трубка откачена, малое количество газа, которое все еще остается в трубке, производит меньшее давление по сравнению с заполненной воздухом трубкой. Например, давление газа в трубке обычно где то между 3 и 20 мм.рт.ст. Для большего диаметра тюбинга требуется давление ниже. Вакуумное давление в неоновых трубках перед заполнением газа часто снижается до 0.001mm.рт.ст. и более.

Количество тока, протекающего через трубку, зависит в значительной степени от давления. Для того, чтобы понять почему это так, мы должны вспомнить, что в газе при низком давлении присутствует меньше атомов на кубический сантиметр, чем в газе при более высоком давлении. То есть в газе с низким давлением атомов меньше по количеству, и они расположены дальше друг от друга. Поэтому в газе при низком давлении свободный электрон имеет бо`льшую дистанцию для разгона перед ударом о нейтральную молекулу. Как следствие, когда свободный электрон ударяет молекулу, его удар намного сильнее, и при этом высвобождается больше свободных электронов; общий процесс ионизации происходит более интенсивно. Следовательно, чем ниже давление, тем больше ток. Это общее правило давления в неоновых трубках. Однако если давление очень низкое (практически вакуум находится в трубке), то в трубке присутствует слишком мало атомов, и ток уменьшится из-за отсутствия электронов и ионов, даже притом, что электронные скорости очень высоки. Следовательно, после того, как давление понижается до определенного уровня, ток опять начинает уменьшаться. Воздействие давления на ток показано графически на Рис. 2.3.

Эффект диаметра трубки.

Наружный диаметр стеклянной трубки в вывесках обычно колеблется от 7 до 15mm. С этими размерами удобно работать. Во многих странах вывески выполняются с применением б`ольших диаметров. Вообще, трубки больше, чем 15mm в диаметре, редко используются, потому что ток стандартного трансформатора ограничен 60-ю миллиамперами (mA). Этот ток может эффективно осветить 15-миллиметровую трубку при стандартном давлении. Если ток в 60 мА применить к трубке большего диаметра, то свечение будет не ярким и аннулируется ее эффективность как источника света.

Вообще, чем меньше диаметр трубки, тем ярче свет. Чтобы получить максимальную яркость при применении большого диаметра, иногда необходимо использовать повышенные рабочие токи. Чем меньше диаметр трубки, тем выше сопротивление и требуется более высокое напряжение для работы газосвета. Рис. 2.4 показывает зависимость между напряжением и диаметром трубки.

Предшествующие замечания применимы к трубкам флуоресцентного типа освещения с холодным катодом. Во флуоресцентном освещении часто используются трубки большого диаметра, до 25mm в диаметре с холодным катодом и до 54mm с термокатодом.

При использовании большого диаметра флуоресцентных трубок свет очень интенсивен, и поверхностная яркость в трубки распространяется по большей площади. Это особенно важно для белых трубок, использующихся для освещения в интерьере, т.к. слишком большая поверхностная яркость может раздражать глаза во внутренних помещениях.

Газы.

В этом параграфе не описаны подробности использования газов в неоновых трубках. Газы будут полностью описаны в следующей главе. В этом введении будут подчеркнуты только их электрические характеристики вместе с другими электрическими свойствами.

Благородные газы - неон, аргон, гелий, ксенон и криптон - идеально подходят для использования в вывесках. При использовании этих газов необходимо меньше напряжения на общую длину трубок для полноценного свечения, чем при использовании таких газов, как азот или двуокись углерода. Но газы с самым низким сопротивлением - это не те газы, которые производят самый яркий свет.

Например, аргон имеет очень низкое сопротивление, ниже, чем у неона, но его свет сравнительно слаб. Чтобы получить преимущества низкого сопротивления и хорошего свечения, газы иногда соединяют вместе. Газы малого сопротивления смешивают с газами, дающими хороший свет, для того чтобы добиться наилучшего результата. Самый частый случай, это когда объединяются ртутный пар и газ с низким сопротивлением.

Использование ртути.

Самый эффективный способ для получения различных цветов свечения - это использование ртутного пара и рабочего газа. Пар отличается от газа тем, что пар может существовать только благодаря испарению жидкости, в то время как газ сам по себе уже существует.

Поэтому, чтобы получить ртутный пар, необходимо закачать жидкую ртуть в трубку. Как будет рассказано в следующих главах, свет от ртутного пара не только эффективен для его видимого спектра, но также и для его невидимого ультрафиолетового спектра. Ультрафиолетовая часть спектра может использоваться возбуждения химических элементов - фосфоритов, которые в возбужденном состоянии излучают весь спектр цветов, которые сегодня используются в вывесках.

Пропустить ток через ртутный пар не так легко, как через газ. И по этой причине газ (обычно аргон или неоново - аргоновая смесь) смешиваются с паром для облегчения протекания тока. Этот смешанный газ также немного влияет на свечение разряда, но его главная функция - это проводить ток. Ртутный пар, подобно другим парам, сильно реагирует на изменения в температуре; он будет конденсировать, если температура будет понижаться. Таким образом, если вывеска нагревается, свечение становится более интенсивным.

При холодной погоде вывеска никогда не будет гореть ярко, если ее не разработать должным образом. В инсталляциях, подвергающихся экстремальному холоду, часто используются специальные газы, содержащие гелий или неон. Теплота этих газов или смесей сохраняет давление ртутного пара. Все эти факторы должны быть приняты во внимание при проектировании вывески. Вообще, чем меньше диаметр тюбинга, тем выше сопротивление на общую длину трубки, и трубка имеет более высокую температуру, что позволяет ртути испаряться более интенсивно. Однако при холодной погоде ртутные трубки малого диаметра часто теряют яркость, в то время как трубки большого диаметра остаются яркими. Это происходит в результате более высокой теплоотдачи трубок меньшего диаметра.

Химические эффекты в трубке.

Действие неоновой трубки в воспроизводстве света заданной яркости и цвета полностью зависит от электрической ионизации газа в трубке. Если бы действие вывески могло бы быть ограничено просто электрикой, не было бы беспокойств о том, что вывеска функционирует нормально. К сожалению, существует много всевозможных химических реакций, которые могут начаться в трубке, если не принять специальных мер предосторожности. Эти химические реакции понижают эффективность (КПД) трубки. Если в трубку попало загрязнение, типа грязи, смазки, или нечистого газа, то после их герметизации они под действием теплоты и электрического напряжения становится химически активными. Поскольку они объединяются в химические соединения, то они могут чернить стекло, могут объединяться с металлом электродов. Если трубка работает при повышенной температуре, примеси могут превратиться в газ внутри трубки. Если последнее действие происходит, то "чужеродный" газ будет ионизироваться и испускать свет и избыточную теплоту, которая далее приведет к разложению загрязнений, и трубка прогрессивно станет ухудшаться, вплоть до отказа. Например, неоновые лампы часто при ухудшении работы светятся синеватым цветом. Очень много выходов из строя работы трубки происходит из-за недостатка принятых мер предосторожности при устранении примесей в течение откачки и заполнения. Газ в трубке, стекло, электроды должны быть полностью чистыми во избежание нежелательных химических эффектов. Прежде всего ртуть должна быть самой высокой очистки.

Бомбардировка - важный процесс при создании лампы.

Удаление химических загрязнений - не столь легкая задача, как может показаться. Электроды, стекло и благородный газ могут казаться чистыми, хотя они фактически загрязнены многими примесями, которые остаются на поверхности стекла или находятся непосредственно в стеклянной структуре. Они не могут быть удалены путем простой откачки. Лучший способ избавления от них состоит в том, чтобы нагреть трубку перед или в течение времени откачки. Температура превратит в газообразное состояние любые примеси стекла и металла. Если процесс нагревания протекает достаточно долго, то основное количество примесей превратится в газообразное состояние, и вакуумный насос быстро удалит эти газы. После этого трубка может быть заполнена благородным газом и загерметизирована.

Самый простой способ нагрева трубки и электродов - пропустить ток сквозь трубку, из которой вакуумным насосом выкачено немного воздуха. Нагрев может быть выполнен, если давление воздуха в трубке достаточно низкое, что дает возможность протекать большому току. Этот ток намного больше рабочего тока, который проходит через разряженную атмосферу в трубке. Он дает много света и нагревает трубку. Свет не играет никакой роли в процессе нагревания, просто он имеет место быть. Нагревание приносит желаемый эффект освобождения трубки от загрязнений. Бомбардировка - это самый важный и требовательный процесс. Глава 9 будет посвящена полностью этому процессу.

Электроды, срок службы трубки и распыление.

Электрод предназначен для переноса тока от источника питания до благородного газа. Так как он непрерывно подвергается бомбардировке электронов и ионов, то он нагревается, и поэтому должен быть разработан с учетом этого фактора. Так как металл электрода горячий, то он химически очень активен, и может объединяться с газами или примесями в трубке. Но самая большая проблема с электродами возникает от так называемого «распыления». Распыление происходит тогда, когда электрод под ударом тяжелых ионов постепенно разваливается на части. Металл электрода постепенно отлетает и покрывает внутреннюю часть стеклянной трубки. Этот эффект сам по себе не причиняет никакого вреда, пока почернение от металлической залежи не охватит концы трубок около электродов. В процессе использования электрода это действие происходит очень медленно, и электрод будет работать до нормального срока службы. Однако распыление сопровождается уменьшением газового давления в трубке. Эта потеря давления выводит трубку из строя.

Распыленный металл электрода поглощает часть газа в трубке. Поскольку газ поглощается, давление в трубке понижается. Это приводит к тому, что называется «закаливанием» трубки. Низкое газовое давление означает, что присутствует меньше газовых молекул в трубке. Электроны и ионы могут летать на большие расстояния перед ударом друг об друга или об газовую молекулу. Поэтому они могут развивать большую скорость перед ударом об электрод. Высокое энергетическое соударение с электродом выделяет много теплоты в стекле около электрода. В конечном счете, стекло вокруг электрода нагревается до тех пор, пока относительный вакуум в трубке не засосет горячее стекло и в трубке не появится утечка. В ранние годы применения неона этот вид неисправности был очень распространен. Фактически, короткий срок службы трубок был одним из самых главных факторов, который мешал применению неона в коммерции.

Управление распылением.

Логическое решение проблемы распыления - это сделать электроды, которые не будут распыляться при нормальных условиях. Незначительное распыление всегда будет происходить, и, таким образом, срок службы вывески всегда будет ограничиваться. Но если распыление контролируется, то срок службы трубки будет предсказуем, а следовательно и гарантии на обслуживание, и затраты на ремонт могут прогнозироваться.

Во-первых, электроды должны иметь большую площадь для рассеивания теплоты. При нормальной температуре работы электрод рассеивается значительно меньше. Во-вторых, электрод должен быть выполнен из металла, который будет противостоять действию распыления. В истории развития неоновой промышленности пробовались специальные и общераспространенные металлы. Лучшие электроды для использования с определенными газам, при соответствующем давлении, при номинале рабочего тока - это те электроды, которые присутствуют в промышленности. Они известны и более или менее стандартизированы. В-третьих, изготовители с недавнего времени производят электроды с керамическими кольцами. Керамическое кольцо не разрушается и предотвращает металл от распыления на внутренней части оболочки электрода. Наконец, необходимо точно дозировать благородный газ в трубку. Слишком низкое давление вызывает распыление, так как при этом увеличивается дистанция между молекулами, что позволяет молекулам набирать большие скорости перед ударом друг о друга или об электрод.

Электроды можно обработать химически для того, чтобы понизить распыление. При этом на металлическую часть электрода наносится эмиссионное покрытие. Иногда используются специальные запатентованные процессы для этой цели. Покрытие обеспечивает более совершенный источник свободных электронов по сравнению с чистым металлом. Эта обработка иногда просто необходима для того, чтобы гарантировать разумный срок службы вывески. Обработанные эмиссией электроды обязательно нужно применять для заполненных гелием трубок. Специальные механические особенности в конструкции электродов также понижают эффект распыления.

Механические требования к трубке.

Сохранению нормального газового давления в трубке может угрожать механическое повреждение. Если стеклянная оболочка не вакуум-плотная, то воздух обязательно просочится, и знак выйдет из строя. Чтобы быть уверенным в полной герметизации трубки, мы должны использовать стекло, которое является механически прочным, устойчивым к трещинам и другим поломкам. Требуется много опыта при выдувании и гибки стекла, потому что если стекло охлаждается слишком быстро или неравномерно, оно будет оставаться очень ломким и хрупким. В отличие от стекла, произведенного для других отраслей промышленности, неоновый тюбинг имеет внутреннее напряжение, оставленное после вытяжных работ горячего стекла. Эти работы оставляют деформацию в стекле, которая может привести к поломке знаков, если их подвергнуть быстрым перепадам температуры или грубой обработке. Особенно для вывесок, установленных на улице, такая остаточная деформация в стекле приносит неприятности. Ведь именно на улице вывеска подвергается холоду и перепадам температуры.

Второе требование по механической прочности для вакуум-плотной трубки относится к вводными проводам, которые соединяют провода, идущие от трансформатора, с электродами. Провода должны обязательно быть выполнены из металла и должны проводить ток. Чтобы сделать хорошее соединение между стеклом и проводом, стекло должно твердо прилипнуть к нему. Расплавленное стекло и провод не цепляются друг с другом, если провод не является медным или не содержит медное покрытие.

Когда провод и стекло нагреваются (а это происходит при герметизации провода со стеклом или при работе вывески), то они расширяются. Если провод расширяется больше, чем стекло, то он давит на стекло с достаточной силой. Если эта сила не раскалывает стекло сразу, то она подвергает стекло деформации. Она может расколоть его позже или создать малые утечки вокруг соединения металла со стеклом. Важно, чтобы стекло и провод расширялись с одинаковым коэффициентом в течение нагрева. Если это происходит, то не будет никакого напряженного состояния, и соединение будет прочным. Для соединения металла со стеклом используется провод из специального сплава («dumet»). Этот провод имеет коэффициент расширения, почти равный коэффициенту расширения стекла в полном температурном диапазоне эксплуатации вывески и изготовления трубки. Стык останется вакуумно- плотным и пригодным для эксплуатации. Для боросиликатного стекла - Пирекса ® - используется провод из вольфрама для герметичного соединения. При этом используются ряд переходных стекол для согласования коэффициента расширения Пирекс-стекла с коэффициентом расширения вольфрама.

Электрическая защита.

Неоновая трубка - потенциально очень опасная часть электроаппаратуры. Когда она грамотно изготовлена и смонтирована, она не представляет никакой опасности. Но если не принять определенных мер безопасности, то высокое напряжение станет определенно опасным. Так как в большинстве случаев ток ограничен до 30 - 60 мА, неоновая вывеска не может током убить взрослого человека. Но шок от удара неоновой вывески достаточно сильный. Он может вызвать падение и в результате убить или покалечить человека. Поэтому нельзя давать возможность людям входить в контакт с высоким напряжением. Это слишком опасно!

Инсталляции внутреннего освещения с трубками с холодным катодом, особенно системы высокого напряжения, должны быть разработаны и выполнены с особой осторожностью, так как возможность возникновения контакта с напряжением или пожара больше, чем на уличных вывесках. Для таких установок важно, чтобы изготовитель выполнял правила и инструкции руководств ПЭУ или др., инструкции местных властей и следовал им. С помощью этих правил вывески могут быть выполнены и установлены с обеспечением безопасности, и будут представлять собой обычную электроустановку.

В высоковольтной цепи все металлические части должны быть изолированы диэлектриком. Размещать провода и электроды вне досягаемости от людей недостаточно, потому что провода могут войти в контакт с металлическими деталями, элементами витрины и т.д., до которых могут дотронуться люди или провода могут образовать дугу с близлежащем проводником с последующим возможным возгоранием. Чтобы предотвращать такие возможные происшествия, в лаборатории разработали полный набор деталей для изолирования стыков и соединительных проводов, которые полностью защищают электропроводку высокого напряжения не только от людей, но также и от погодных воздействий. Предохранение электропроводки от погодных факторов очень важно в наружной продвижении.

Провода, идущие от трансформатора до вводных проводов электрода, полностью покрыты изоляцией высокого сопротивления, которая способна противостоять воздействию напряжения более чем в 15кВ. Специальные стаканы из керамики, Пирекса или пластмассы используются для того, чтобы соединить вводные провода электрода с кабелем высокого напряжения. Соединение кабеля высокого напряжения с источником питания защищено керамическим бушингом. Таким образом, полная цепь высокого напряжения полностью защищается изоляцией от начала и до конца. Когда присутствует такая защита, то вывеска менее опасна простого лампового патрона в доме.

Операции, сопутствующие создание неоновой трубки.

Посредством подведения итогов предшествующего краткого введения основных принципов создания неоновых трубок, представлена следующая схема методов изготовления.

Большое рабочее место с пожарной защитой для работы по гибке стекла. Требуется подача газа и иногда устройство для повышения или понижения его давления. Необходима также подача воздуха; это обеспечивает воздушный компрессор (воздуходувка). Для того, чтобы согнуть стекло до желаемой формы необходимо иметь несколько типов газовых горелок, связанных с газом и подачей воздуха. Горелки нагревают стекло трубки до пластичной («мягкой») точки.

После изгиба трубки до нужной формы на трубку напаиваются электроды с двух концов, и трубка подсоединяется к насосной системе, называемой манифолдом. Хорошо разработанная насосная система способна создать нужный вакуум в трубке. Также необходима подача инертных газов типа неона и аргона (или их смесь для холодной погоды). В дополнение к газам требуется жидкая ртуть и способ для того, чтобы вводить ее в трубку. Манифолд также должен быть оборудован несколькими датчиками хорошего качества для того, чтобы измерять уровень вакуума в трубке перед закачкой и точно определять давление закачки инертного газа. Необходима также катушка искрения (течеискатель) для проверки манифолда и трубки на вакуумные утечки.

Наконец, нужен запас стекла различных диаметров и соответствующих их размерам электродов.

Изготовление неоновой вывески.

Неоновая вывеска обычно начинается с наброска. Набросок выполняется в виде рисунка с показом точной формы трубки, поскольку впоследствии инженерам предстоит гнуть ее из стекла. После создания эскиза следует увеличить его до полномасштабного проекта, совпадающего по размерам с будущей трубкой. Большинство неоновых моделей все еще производится вручную, хотя также используются компьютерные и оптические проекционные методы. Изображение, имеет ли оно шрифт или графику, зеркалится и переносится на тяжелую бумажную или теплостойкую ткань. Шаблон зеркалится, потому что стеклодув фактически работает с задней стороной вывески, в то время как стекло принимает форму модели.

Когда стеклодув нагревает стекло на горелке, одновременно он гнет трубку. Если вывеска состоит из больших отрезков трубок, то проще всего выполнять их по отдельности и впоследствии соединять. Два электрода припаиваются на концы трубки, по одному с каждой стороны. Обычно один конец имеет открытый электрод со штенгелем, который используется для того, чтобы откачать воздух и закачать инертный газ.

Когда трубка согнута, она присоединяется к неоновому манифолду через штенгельный электрод. Открывается главный кран вакуумного насоса, и давление в трубке приводится к давлению, при котором бомбардирующий трансформатор сможет формировать разряд сквозь трубку. Высокий бомбардирующий ток, проходя через воздух низкого давления, быстро нагревает трубку. Перед выключением бомбардера стекло нагревается приблизительно до 230°С, и металл электродов раскаляется до ярко-красного цвета. Бомбардер выключается, открывается главная магистраль манифолда и происходит откачка всех выпаренных газов.

После полного вакуумирования, которое обычно определяется вакуумметром, главная вакуумная магистраль закрывается, и инертный газ дозированными порциями поступает в трубку вплоть до достижения необходимого давления. После этого трубка перепаивается ручной горелкой и тем самым герметизируется. Теперь трубка готова к тренировке.

Тренировка относится к начальному периоду горения трубки, в течение которого будут абсорбированы нежелательные примеси. Это позволит трубке достичь нужных цвета и яркости. В течение процесса тренировки газ в трубке химически очищается от небольшого количества примесей, хотя это и не может служить заменой должной обработки и откачки трубки.

Тренировка в принципе не должна занимать больше нескольких минут. Если это не так, бомбардировка и процесс откачки были проведены с нарушениями технологии.

Итак, после удачной тренировки трубка готова к эксплуатации. Осталось лишь закрасить участки трубки (соединения между буквами и словами, которые не должны светиться) блокирующей свет краской.

Монтаж трубки - процесс, который в значительной степени зависит от особенностей проекта. Типичная уличная неоновая вывеска показана на рис. 2.5. Фоном этой типовой вывеске служит металл, поверх него горит трубка. Фон служит для того, чтобы подчеркнуть каждую букву. Короб служит для того, чтобы спрятать трансформатор. Стойки установлены на фоне, они держат стеклянную трубку в нескольких точках. Два утопленных стакана или бушинга служат для отделения электродов от металла вывески. Кабель, который соединяет электроды с источником питания высокого напряжения, тщательно армирован проволокой для того, чтобы не проходить слишком близко от заземленного металлического короба. Вся вывеска собирается в мастерской и отправляется с неоном или без него к месту установки и эксплуатации. На месте вывеска монтируется, к ней подводится первичное напряжение. Также в первичную цепь могут быть добавлены флешеры, реле времени и дистанционные выключатели.

При правильном изготовлении вывески она должна непрерывно гореть от 3 до 5 лет.

Задача обслуживания.

Изготовителям нельзя забывать об ограниченном сроке службы даже хорошо выполненной вывески, если они намерены делать деньги в этом бизнесе. Изготовитель вывески должен знать, как долго его вывески могут работать при различных условиях, и с учетом этого давать гарантию. Клиент должен понять, что существует потребность периодического обслуживания и замены изношенных частей. Цена вывески должна быть рассчитана таким образом, чтобы в цену включалось обслуживание в течение некоторого периода времени. Одно из самых трудных деловых решений - то, на сколько времени давать гарантию и как обращаться с отношениями относительно обслуживания вывесок.

Источник: propel.ru,
Книга "Неон: Технология Производства".