При конструировании следует стремиться к тому, чтобы напряжения, возникающие из-за нагрева проволоки, по возможности компенсировали существующие напряжения в стекле, а не складывались в одном направлении.
Для сохранения работоспособности стержневого спая вольфрамовая проволока, впаянная в стекло и являющаяся токовым вводом, не должна чрезмерно нагреваться в процессе эксплуатации ламп. Если в одну ножку впаяны два токовых ввода, расположенные близко , температурные условия ухудшаются и диаметр каждого из них можно увеличить до следующего за ним в таблице.
Любой токовый ввод в лампах состоит из трех частей, внутреннего звена-ввода, среднего вакуумного звена, впаиваемого в кварц и обеспечивающего вакуумноплотное соединение, и наружного звена –вывода.
В отдельных типах ламп в зависимости от их конструкции роль этих частей могут выполнять только двухзвенные токовые вводы.
2.4 Токовые вводы с ленточными спаями
Ленточные спаи по своей конструкции способны выдерживать значительно меньшие токовые нагрузки, чем стержневые. Они применяются для изготовления всех малогабаритных галогенных ламп, а также линейных и прожекторных ламп на максимальный ток 18—20 А. Ленточные спаи обеспечивает хорошую вакуумную плотность и высокую надежность ламп благодаря тому, что возникающие растягивающие напряжения очень малы и не превышают 1/20 сопротивления кварца на разрыв.
В зависимости от конструкции и параметров ламп в качестве вакуумного звена для таких спаев используется плоская молибденовая фольга в виде полоски толщиной 15-35 мкм, различной ширины и длины. При выборе геометрических размеров молибденовой фольги следует учитывать не только физические характеристики самого токового ввода, но конструктивное исполнение ламп, их габаритные размеры, параметры и назначение. При изготовлении ламп с двусторонним расположением токовых вводов (софитные) каждый спай является однофольговым. Условия работы фольги в этом случае более легкие, отсутствует дополнительное прогревание от соседних токовых вводов, практически нет ограничения на линейные размеры фольги. Ее можно изготовить любой необходимой по расчету ширины.
При изготовлении ламп с односторонним расположением токовых вводов (пальчиковые) рядом размещают два токовых ввода, что не позволяет в больших пределах варьировать ширину фольги. Длина фольги обоих случаях регламентируется конструкцией ламп. Большое значение для качественного исполнения спаси имеют правильные соотношения линейных размеров плоской штампованной кварцевой лопатки, молибденовой фольги и проволочных отрезков, служащих в качестве внутренних и внешних звеньев токовводов. Должно быть выдержано определенное расстояние между фольгой как с точки зрения взаимного перегревания, так и с учетом соблюдения условий электрической изоляции. В двухфольговых токовых вводах не всегда возможно выдерживать требуемые по расчету размеры фольги, приходится оптимальные компромиссные решения.
Наилучшие спаи получаются при использовании ленты, которая имеет в сечении эллиптическую форму. Для этого ее подвергают химическому травлению в смеси азотной и серной кислоты в соотношении 4:1 и затем электрическому травлению в 20%-ном растворе щелочи. Травленая лента должна иметь толщину в середине около I5—35 мкм и по краям не более 2 мкм. При травлении достигается также определенная шероховатость поверхности, что улучшает ее адгезию со стеклом.
Технологический процесс изготовления токовых вводов содержит ряд заготовительных и сборочных операций.
В качестве наружных звеньев — выводов используется молибденовая проволока диаметром 0,3—1,5 мм в зависимости от конструкции и параметров ламп.
Порядок их изготовления следующий: проволока нарезается на отрезки определенной длины, затем проволоки диаметром менее 0,8—1 мм расплющивают с одного конца. Проволоки диаметром более 1 мм труднее поддаются расплющиванию, поэтому один из концов стачивают на определенную длину до половины диаметра. Плоский конец необходим для облегчения последующей приварки молибденовой фольги и улучшения электрического контакта между свариваемыми деталями.
Для определенных типов ламп, работающих при больших токовых нагрузках либо при высокой температуре окружающей среды, используют двойные выводы. Фольгу вэтом случае приваривают к месту закругления, которое также предварительно расплющивают. Возможно использование одного вывода с петлеобразным концом. Для ламп, которые изготовляются без токоведущих цоколей, применяют молибденовые выводы с прикрепленными к ним медными или никелевыми контактами.
Фольга, предназначенная для изготовления среднего вакуумного звена токового ввода, также проходит ряд операций. Молибденовую ленту толщиной 50—70 мкм разрезают на узкие полоски такой же ширины, как фольговая часть, и длиной обычно 180—200 мм. Нарезанные полоски травят в смеси азотной исерной кислот для уменьшения толщины до 40 мкм и образования шероховатости. Поверхность молибдена после травления должна быть чистой, светлой, блестящей, без пятен и загрязнении. Размеры проверяют микрометром.
Затем полоску разрезают на заготовки определенной длины и подготавливают их для соединения с наружными выводами. Эту операцию производят на монтажно-сварочном столе путем сварки фольги с выводом в двух-трех точках. Высокое качество сварки и надежность соединения получают благодаря использованию промежуточной танталовой ленты (в виде маленького отрезка, помещенного между фольгой и выводом). Для ламп ряда типов с целью улучшения механической прочности соединения молибденовую фольгу загибают в месте будущей сварки.
Качество приварки наружного звена токового ввода к молибденовой фольге имеет большое значение для надежной работы лампы.
Заготовленные соединения вакуумного и наружного звеньев токовых вводов поступают на операции сборки и монтажа тела накала.
Внутреннее звено изготовляют отдельно из вольфрамовой или молибденовой проволоки. По технологическое схеме его сначала соединяют с телом накала и потом припаривают к молибденовой фольге.
Технология изготовления внутренних звеньев следующая. Сначала проволоку очищают от аквадага перемоткой через водородную печь. Толстые проволоки диаметром 1—1,5 мм очищают электролитически. Затем проволоку рихтуют, устраняют изгибы и придают ей прямолинейный вид. После рихтовки ее разрезают на отрезки необходимой длины и зачищают концы от заусенцев. Нарезанные, отрихтованные и очищенные отрезки молибденовых проволок расплющивают в местах будущей сварки с фольгой. Так же как внутренние звенья, концы толстой проволоки сошлифовывают. Вольфрамовые проволоки применяют обычно малых диаметров, и их концы не расплющивают.
Необходимость использования для вводов вольфрама или молибдена диктуется требованиями обеспечения нормального протекания галогенного цикла в лампах. Соединение таких вводов с вольфрамовым телом накала сваркой вызывает трудности. Использование промежуточной танталовой фольги внутри объема ламп нежелательно, потому что она быстро разрушается под действием галогенных соединении и прочность сцепления ввода с вольфрамом нарушается. Поэтому ввод с телом накала для большинства типов соединяют механическим креплением, что в свою очередь вызывает необходимость придачи присоединительным элементам внутреннего звена специальной конфигурации. Заготовленные отрезки проволок формуют определенным образом и частично навивают спирали на постоянном керне. Навитые участки вводов впоследствии вручную навинчивают на спиральное тело накала; поэтому внутренний диаметр и шаг этого навитого участка ввода должны быть равны наружному диаметру тела накала и его шагу витков.
Вводы имеют различную конфигурацию в зависимости от типа и конструктивного оформления лампы. Для ламп, тело накала которых изготовляют из тонкой вольфрамовой проволоки с большой токовой нагрузкой, на конец, ввода, подлежащий соединению с фольгой, надевают вспомогательную спираль. Такая конструкция увеличивает механическую прочность ввода, способствует лучшей свариваемости с молибденовой фольгой и обеспечивает лучший режим работы ввода в месте контакта с фольгой.
Поверхность отформованного ввода затем очищают путем кипячения в щелочи и выдержки в соляной кислотой с последующей промывкой в воде. Последней операцией подготовки вводов является их отжиг в препарировочной печи при температуре 1100— 1200 К в течение 10—15 мин для окончательной очистки поверхности от возможных загрязнений, закрепления формы и снятия внутренних напряжений в проволоке.
Вводы являются внутренними деталями ламп, поэтому при изготовлении и обращении с ними следует соблюдать правила вакуумной гигиены.
2.5 Токовые вводы со стержневыми спаями
Для ламп, работающих при токе выше 18—20 А, ленточные спаи непригодны. Такие лампы изготовляются только со стержневыми или проволочными спаями. Они надежно работают при токе до 130— 150 А. Такие спаи являются несогласованными и изготовляются с применением переходных стекол, обеспечивающих надежный вакуумно-плотный спай кварцевой оболочки с вольфрамовым вводом. Для этого приходится пользоваться различными конструктивными приемами для максимальною уменьшения вредного воздействия несогласованности температурных коэффициентов линейного расширения разных материалов и получения ненапряженных спаев.
В качестве металла для стержневых спаев применяют шлифованные вольфрамовые прутки диаметром 1,5-5 мм с тщательно очищенной поверхностью.
Прутки разрезают на отрезки необходимой длины. Резка толстых вольфрамовых проволок и прутков — трудоемкая операция и производится дисковыми алмазными кругами. Затем концы отрезков зачищают. Это делается для того, чтобы можно было легко надеть на токовый ввод смонтированное тело накала. Для мощных линейных ламп с двусторонним расположением токовых вводов используют прямолинейные отрезки проволок. Для мощных прожекторных ламп с односторонним расположением токовых вводов отрезки проволок формуют определенным образом и придают им конфигурацию, соответствующую конструкции ламп.