于   冰（河南省照明学会）

    陈大华（复旦大学电光源研究所）

    蔡祖泉（复旦大学电光源研究所）

1、引言

随着我国经济的发展及繁荣，城市夜景照明的日益发展促进了我国霓虹灯制造业的发展。近年来，城市的建筑装饰夜景艺术照明，已经实现了七彩渐变霓虹灯图案技术，所用的尺寸是相同的霓虹灯管；同时城市建筑物及立交桥的轮廓装饰照明所用的也是尺寸相同的（冷阴板）霓虹灯管。这就引发了两个问题：一是传统的霓虹灯制造（排气）技术不能适应市场发展的需求，生产效率低下的手工制造技术要寻求自动化生产；二是传统的霓虹灯制造（排气）技术的产品性能一致性差，也要求研发霓虹灯排气工艺自动化程度的生产装备。基于此，一种新型的工作原理与荧光灯园排机相同的霓虹灯排气机应运而生。该机的成功研发使霓虹灯排气的自动化程度大大提高，达到每小时产量700只以上，排气质量水平也大为提高，寿命一致性有了改善。

2、传统的霓虹灯排气机

传统的霓虹灯排气机示意图如图1、图2所示。图中的真空系统主要由三个部分组成：真空获得部分，排气部分及充气部分。

  图1霓虹灯排气系统示意图　              图2实用的霓虹灯排气机结构图　

2.1真空获得部分

真空获得部分由机械泵、扩散泵、真空测量（Ｕ型硅油表）及真空活塞Ｋ2，构成。其工作过程：关闭放气阀活塞Ｋ2，将Ｋ1指向扩散泵，机械泵为扩散泵的前极泵。实现真空获得高于10-2pa的真空度。

2.2排气部分

接排灯管时，首先关闭Ｋ1及充气系统的所有活塞，打开活塞Ｋ2使真空系统与大气相通，接上待排气灯管后关闭活塞Ｋ2，使之与大气隔绝，并开启活塞Ｋ1，依次进行灯管的粗抽与精抽，实现灯管的玻壳除气，电极轰出除气与激活。

2.3充气部分

充气部分分为两个供气系统：氩气及氖气贮气瓶。充气前应将Kar-1及Kne-2活塞全部打开精抽。并确信真空度上去之后使之闭合，手持磁铁贴近瓶颈玻璃外壁将瓶颈内装的铁棒（外套玻璃）吸收到一定高度，然后移开磁铁，则铁棒会下落将气瓶毛细玻璃砸开，瓶内气体逸出，则可为真空系统排好气的灯管提供气源。

2.4传统排气机仍将是霓虹灯排气的主流设备

传统的排气机在近百年霓虹灯的发展史中一直扮演着重要的角色。新型霓虹灯园排机的研发是霓虹灯技术发展的必然，但有一点是清楚的，新型园排机不可能全部取代传统的排气机。这是因为制造霓虹灯图案的复杂性决定了在排气时离不开基本的传统排气机，这只能进行尺寸相同的直管型霓虹灯管的排气。

3、霓虹灯园排机工作原理及机构

3.1工作原理

园排机是转盘式自动排气机。园排机的电机通过减速箱，凸型轮转位机构驱动工作盘作为间歇转位运动。它的主要部分是两块阀盘，又称中心盘。其次是两个转盘，下转盘可作上下调节，以适应不同规格（长度）的灯管排气。下中心盘为定盘，上中心盘为动盘，两盘接触面经过精细的研磨，并用蓖麻油密封，如图3所示。定盘固定于基架上，其上的动盘各支管与对应的抽气机构联动。动盘上的各支管则与装在上转盘周围的排气头相通，排气头是用来夹持灯管、排气及充气的关键部件，其结构如图4所示。转动排气头上的手柄，可以锁紧或打开排气头。

图3园排机上、下中心盘及油封示意图             图4排气头结构

在两个转盘的一定排气头范围内，分别装有多对上下对应阴极除气轰击激活高压辉放用的通电夹具。工作时，动盘上的48个（或60个，36个）排气头作间隙转位运动，各种真空泵与动盘相连、当动盘不动时，动盘与定盘的孔相重合，灯管通过中心盘与相应的抽气机构成一真空系统进行排气，每转动一档，停留一定时间，完成相关工作设定的相关动能。这样旋转一周后，霓虹灯管分别在各工位上依次经过了霓虹灯管加热除气、阴极辉放轰击除气激活、检漏、充入工作气体（惰性气体）等排气工序。与荧光灯排机不同的是，需要在霓虹灯管上排气机之前预先接上一个汞泡室 ，因此设备结构相对简单些，无需在排气机上设置专门的注汞机头装置。

3.2转动系统

霓虹灯园排机采用凸轮间隙转动机构，蜗型凸的转位角为72°，定位与转位之比为4：1，工作周期为5秒。

3.3真空系统

真空系统由真空泵、真空管道，静盘，动盘排气头等组成。对于转动节拍为5秒的排气机，用单泵是难以达到规定的真空度的。因此，采用了大型十室泵用于前段部分烘烤时抽真空，罗茨泵则用于抽速较大的后段部分的抽真空，扩散泵用于精抽真空后定量充惰性气体前的抽真空。

3.4电极轰击除气激活系统

在排气机上进行阴极高压辉放、除气激活是园排机的一个重要设置功能。阴极高压辉放轰击除气激活的工艺特性同传统的霓虹灯轰击除气激活工艺特性。

3.5定量充惰性气体系统

霓虹灯的工作气体为氖或氩惰性气体，在完成灯管的粗抽、加热玻壳除气、电极高压辉放除气激活、精抽过程之后，确认灯管玻壳及电极的除气彻底性（检漏），则进行定量压力充入惰性气体。

4.霓虹灯园排机的工位排列

4、1霓虹灯排气工艺。

实现在园排机上的霓虹灯排气工艺应依据霓虹灯的工艺特点。其工艺依次为：预接汞泡室→上管→检漏→灯管烘管与排气→阴极高压辉放轰击除气激活→氧气冲洗→定量充惰性气体→霓虹灯管封离。

4、2园排机工位排列

以48位园排机为例，将霓虹灯排气工艺过程的工位分配如下表所示：

工位代号
 工位功能
 
1-2
 上灯管
 
3
 锁紧排气头
 
4
 预抽真空、检漏
 
5~13
 烘烤、玻壳除气、抽真空
 
14
 检漏
 
15
 氩冲洗、提高真空度（无有害气体）
 
16~41
 阴极高压辉放除气、激活、检漏、氩冲洗
 
42-44
 抽真空（高真空）
 
45
 定量充惰性气体
 
46-48
 霓虹灯管封离，下灯管
 

5、结语

霓虹灯园排机的研发，是对传统霓虹灯排气机的革新与发展，它的研发成功可使霓虹灯生产成本大大降低，增强了霓虹灯产品的市场竟争力。谨以此文抛砖引玉，能对我国的霓虹灯事业的发展起到推波助澜作用。

参考文献

1、霓虹灯原理与制造技术  于冰、陈大华、何开贤、蔡祖泉著   1992中国轻工业出版社

2、霓虹灯制造技术与应用　陈大华、于冰、何开贤，蔡祖泉著   1997中国轻工业出版社

3、叶雷、吕家东、尹偕   霓虹灯排气机的研制     2005第16卷第一期照明工程学报