长寿命霓虹灯制作工艺的研究 

 摘　要：经过多年实验跟踪,摸索出适应北方长寿命的霓虹灯制做的关键工艺方法,从而提高了北方霓虹灯的使用寿命。

 关键词：长寿命霓虹灯充气排气阴极溅射。

1、引言

为了适应我国经济建设的迅速发展,建设国际化大都市的需要,城市的规划建设也越来越受到人们的重视。霓虹灯饰,对于美化城市夜间景色,繁荣市场经济,起着非常重要的作用。我省地处北方,冬季气候寒冷,在这样恶劣的环境下使用霓虹灯饰,寿命和质量都得不到保证。经过多年实践研究,摸索出适应北方环境下长寿命霓虹灯制做的工艺方法。

1、霓虹灯的工作原理

在气体放电过程中,当加在气体放电管两端电极的电压达到一定数值时,气体开始发光,此时若减小外电阻,电流会迅速增加到很大数值,俗称气体放电着火,着火时所必需的电压称为着火电压,满足着火电压的条件是:γ(ead - 1) = 1其中a 是电子对气体的体积电离系数,它表示:由于气体的原子或分子碰撞,一个电子在沿着阴极到阳极方向每一厘米的路程上所形成的自由电子数目。A 也称为汤生第一系数,γ表示在阴极上的表面电离系数,即表示平均每一个击中阴极的正离子使阴极放出的电子数目。γ也称汤生第三系数,d 是阴极阳极间距离。当γ(ead - 1) = 1 时的电压值v 为着火电压。

气体放电的形式有好几种,辉光放电、弧光放电、火花放电。大多数霓虹灯是采用正常的辉光放电形式工作的。这意味着它一定是冷阴极放电,具有辉光放电的所有基本特征。它依靠正离子轰击阴极,使阴极发射二次电子来维持放电,因此阴极电流主要是由正离子所贡献的。由于是正常辉光放电,所以在一定范围内,阴极的电流密度不变,阴极位降的大小约为100～200 伏。工作电流依赖于灯管直径,电极种类、气体种类及充气压强。当充入适量的Ne 或Ar ,在上万伏的电源激励下,可发出橙红色、淡兰色的光。依照气体放电理论,它主要是靠正柱区来进行发光的。

霓虹灯管发光形式分为二种,一种是直接充入Ne 气发光,另一种是将涂有各种荧光粉的灯管内充入Ar 气,放入适量的汞后,产生的紫外线让荧光粉吸收后,产生斯托可斯荧光而发光的。霓虹灯所使用的电源,通常为15KV 的交流电源。

2、影响霓虹灯寿命的主要因素

霓虹灯在使用过程中,影响其寿命的主要因素是阴极溅射。由气体放电理论可知,辉光放电霓虹灯的阴极电子发射,是靠放电过程产生的正离子在阴极位降加速下轰击阴极打出来的。当正离子以很大的速度打到阴极上时,一方面将引起阴极发射二次电子,同时也会造成阴极表面的溅射。阴极溅射使霓虹灯的寿命严重受损。尽管溅射出来的阴极物质积储于电极室的内壁,不致于影响气体的放电,但溅射的同时总伴有气体被溅射颗粒的吸收,从而导致灯管工作气体压强下降。当气体压强降到一定程度,霓虹灯管便彻底损坏,也就是说灯内的工作气体被溅射所“耗尽”了。既然溅射是影响霓虹灯寿命的主要因素,怎样才能避免由于溅射所带来的问题,经过多年来的实践发现,在霓虹灯电极选定之后,排气过程中真空度保持在133. 332Pa ×10 - 4以上,霓虹灯管内的充气压强是决定霓虹灯寿命