Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом

в 9:01, , рубрики: ruvds_статьи, самодельные лампы, стекло, стеклодувное дело, хобби и развлечения гиков

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 1


Основная цель работы — изучение возможности изготовления имеющимися скромными любительскими средствами простого, экономного варианта газоразрядных ламп, в первую очередь — декоративно-сувенирных, со светящимися символами. Здесь, изготовление прототипа из дешёвого легкоплавкого стекла платиновой группы и с упрощёнными электродами.

Известно, что у любой газоразрядной индикаторной лампы светится катод (-). На токе переменном электроды светятся по очереди, переключаясь с удвоенной частотой питающей сети — глаз человека воспринимает это мельтешение как одинаковое ровное свечение обоих электродов. При этом газоразрядные индикаторные лампы с одинаковыми электродами принято относить к «работающим на переменном токе», с выражено разными — «на постоянном». Для ламп крупных, работа на постоянном токе как будто бы выгоднее — потребляемый ток и нагрев электродов ниже, меньшим может быть и токоограничительный резистор. Прохладная лампа проработает дольше.

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 2

Фото 2. Самодельная лампа с аргоновым наполнением и одинаковыми электродами-полудисками [1] на переменном токе промышленной частоты. Затвор камеры запечатлел момент работы одного из полупериодов

Лампы, светящиеся не просто так, а со смыслом — сувенирные или декоративные, могут иметь электроды причудливых очертаний. Часто удобно один из них выделить — включить его катодом на постоянном токе, тогда анод следует делать максимально незаметным, например, сетчатым, немешающим наблюдению. Изготовим прототип такой лампы — сплошной светящийся прямоугольник-катод и возможно более тонкая и невидимая сетка-анод перед ним. Стеклянную часть возьмём аналогичную [1] — тонкостенное платиновое стекло от трубчатых ламп дневного света (ЛДС) типоразмера Т5 и Т8.

Колба

Как и у нескольких предыдущих ламп, выполнена из тонкостенного стекла от ЛДС типоразмера Т8, Ø26 мм. Лампы разрезал накалённой нихромовой проволокой, чиркнув предварительно риску алмазным надфилем, стёр люминофор с внутренних стенок трубок, несколько раз продёрнув тампон из х/б ветоши на верёвочке, промыл в тёплой воде с моющим средством, протравил 5% плавиковой кислотой от впитавшейся в стекло ртути. Все работы выполнил на открытом воздухе — пары ртути и HF ядовиты.

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 3

Фото 3. Стекло ЛДС от старых работ — разрядных трубок, с впаянным боковым штенгелем. На одном из концов сделал перетяжку, переплавил её тонкую часть и поддув, выровнял «пробирочное дно»

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 4

Фото 4. Резка трубок накалённым нихромом [2]. Ребром алмазного надфиля сделал коротенькую риску, приложил её к горячей петле — термоудар раскалывает стекло

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 5

Фото 5. Отрезание короткой части тонкой трубки (штенгеля) на стальной призме — та же риска алмазом, приложить место разреза к призме, смоченной чертой вверх, тюкнуть по свободной части заготовки нетяжелой железкой, например, ножом

Проволочные выводы, гребешковая ножка

Здесь мы используем стекло платиновой группы. В него надёжно впаивается платина и нетолстая проволока из специального биметалла — платинита — железоникелевого сплава с нормированным слоем гальванической меди поверх. Платинит не слишком стоек в пламени и разряде — лучше всего его полностью прятать в стекло. Выполним проволочные выводы трёхзвенными — внутри лампы нержавеющая сталь или никель, в стекло вакуумплотно впаян платинит, снаружи лампы никель.

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 6

Фото 6. Нарезка проволок для выводов. Внешне одинаковый никель и нержавеющую сталь часто можно различить магнитом

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 7

Фото 7. Перед сваркой проволочек внахлёст и в линию, их концы лучше слегка расплющить на чистой наковальне

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 8

Фото 8. Сборка выводов контактной сваркой [3]

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 9

Фото 9. Группу электродов для одной ножки сварил концами для удобства сборки. На фото — восемь пар выводов для двухэлектродных ламп. Сорок восемь отмеренных проволочек, 40 сварных точек

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 10

Фото 10. Заготовка гребешковой ножки перед впаиванием группы выводов. Выполнена из трубки от колбы ЛДС типоразмера Т5, обработанного аналогично Т8 — отмывка, вскрытие и резка на части, удаление люминофора, травление. Воронку изготовил раздуванием и скалыванием крупного пузыря с оплавлением остатков. Щель на втором конце — след от воткнутой в размягчённое стекло лопатки из нержавеющей стали. Практически выяснено [1] — запаивание неостеклованной проволоки в ножку из капризного платинового стекла благоприятно — размер и масса образующейся детали меньше, брака немного. Впаи при этом удаются хорошего качества, да здравствует платинит!

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 11

Фото 11. Впаивание выводов в гребешковую ножку. Заготовка на державке — стеклянной трубке с намоткой из стеклоткани на конце, разогрев в сильном горячем пламени, размягчённое стекло, в несколько приёмов сплющил гладкой частью губок крупного пинцета, тщательно проплавил и уложил деталь замедленно остывать в базальтовое одеяло

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 12

Фото 12. Несколько заготовок-колб и ножек подверг полному печному отжигу для снятия внутренних напряжений. Для стекла платиновой группы режим «с запасом» — нагрев со скоростью 0,02 гр/сек до 515 ̊ С, выдержка 1 час, охлаждение до комнатной температуры со скоростью 0,01 гр/сек

Электроды

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 13

Фото 13. Сетку выполнил с ячейкой ~5х5 мм, проволока для неё нашлась из Ni Ø 0.3 мм. Такой электрод, конечно, слишком мягок для жизни самостоятельной — снабдил его рамкой из нержавеющей проволоки Ø 0,8 мм. Мой аппарат для контактной сварки [3] справился и с той и с другой. Проволочины сетки переплёл

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 14

Фото 14. Электроды, гребешковая ножка. Колечки внизу электродов для приваривания их к выводам в двух точках

Сборка лампы

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 15

Фото 15. Приваривание электродов к выводам ножки

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 16

Фото 16. Проволочины торчащие сверху, связал стеклянным изолятором — разогрел их в пламени горелки, тут же расплавил кончик стеклянного штенгеля в каплю, обмотал стеклом обе проволоки, оплавил. Подгибая проволочки, выровнял и отрегулировал межэлектродный зазор — около 3 мм

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 17

Фото 17. Уточнив длину оставшихся сверху проволочек, по месту, обрезал лишнее и сформовал в S-образную распорку, облегчающую сборку лампы

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 18

Фото 18. Поместил ножку в сборе с электродной системой в заготовку колбы

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 19

Фото 19. Заварка лампы — разогрел в мягком пламени низ колбы (на фото), на жёстком горячем факеле размягчил место чуть пониже юбочки ножки, сделал перетяжку, тщательно пропаял место стыка колбы с ножкой

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 20

Фото 20. Хорошо закоптил спай в светящем пламени, это первичное замедленное охлаждение, уложил в базальтовое одеяло для дальнейшего плавного остывания

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 21

Фото 21. Остывшей лампе нарастил и изогнул штенгель, чтобы та смогла поместиться в узкую рабочую камеру технологической печи откачного поста [4]. Суставы на штенгеле — места спаев — чтобы тонкий канал не заплавился в пламени, на концах соединяемых трубочек удобно делать небольшие расширения-вороночки

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 22

Фото 22. Собранную лампу вместе с другими текущими заготовками и деталями отжёг в электропечи для снятия внутренних напряжений

Откачка-наполнение лампы

Выполнена упрощённым способом, промывкой рабочим газом — аргоном [4] — лампа нагрета со скоростью 0,02 гр/сек до 400 ̊ С, выдержана час при давлении внутри ~200 Па, для условного обезгаживания, сделано 17 циклов наполнения Ar-откачки, рабочий газ оставлен в горячей лампе при давлении ~200 Па, прибор отпаян и охлаждён до комнатной температуры со скоростью 0,01 гр/сек. Откачка — ручным вакуумным насосом Комовского.

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 23

Фото 23. Лампа со штенгелем, пропущенным через дверь-заслонку печи. Отверстие уплотнено несколькими комочками базальтовой ваты, заслонка — половина строительного блока из вспененного бетона

Что получилось

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 24

Фото 24. Готовая лампа, внешний вид

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 25

Фото 25. Работа лампы на постоянном токе, катод (светится) — пластина

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 26

Фото 26. Область свечения вокруг катода широкая и распространяется в том числе и на обратную сторону электрода-пластины

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 27

Фото 27. Работа лампы на постоянном токе, катодом (светится) включён электрод-сетка

Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом - 28

Фото 28. Работа лампы на переменном токе. Во всех случаях напряжение на лампе было около 330 вольт, ток в цепи — 4 мА

Выводы

Лампа получилась вполне экономной (4 мА), хотя и несколько более высоковольтной, чем ожидалось. Пропускание через неё тока 6…7 мА заметно увеличивает яркость свечения, колба спустя время теплеет. Распыления электродов не обнаружено. Характерное приэлектродное свечение получилось несколько размытым и менее выраженным, чем обычно, вероятно, из-за большой погрешности при наполнении лампы рабочим газом. Собственно, здесь [4] оно выполняется почти что наугад.

Электрическая разница между работой лампы на постоянном и переменном токе, паче чаяний, оказалась незначительной, вероятно, из-за малой площади электрода-сетки.

Сетчатый электрод предложенной конструкции трудоёмок и неточен при ручном изготовлении, его лучше выполнять намоткой тонкой проволоки на рамку, как сетки в лампах приёмно-усилительных, изготовить и применять шаблоны-оснастку.

Уточнённая технология работы с тонким платиновым стеклом от ЛДС [1], снова показала хорошие результаты, несмотря на общий скверный характер стёкол этой группы из-за высокого коэффициента теплового расширения (КТР).

Дополнительные материалы

1. Несколько газоразрядных индикаторных ламп из платинового стекла. Конспект автора.
2. Резка стеклотрубки. Конспект автора.
3. Аппарат для мелкой и точной контактной сварки. Конспект автора.
4. Упрощённая откачка-наполнение самодельных газоразрядных ламп. Конспект автора.

На благо всех разумных существ, Babay Mazay, март, 2025 г.

© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»

Автор: BabayMazay

Источник

* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js