【文章內(nèi)容簡介】 。電極要能經(jīng)受質(zhì)量相當(dāng)大的正離子轟擊而不致升溫過高，不熔化和減少陰極濺射。金屬電極外有云母片，其作用一是支撐電極，二是隔熱，防止在真空除氣過程中，電極升溫過高導(dǎo)致外玻璃管炸裂。電極作為霓虹燈管的核心部件，其質(zhì)量與性能的優(yōu)劣將直接影響燈管的壽命。質(zhì)量好的燈管除了對真空度有較高的技術(shù)要求外，更重要的是必須有一對發(fā)射性能良好的電極，因為電極殼的表層通過轟擊加熱的過程中，能形成一層非常有利于電子發(fā)射激活層。若在轟擊中，完全喪失了這一激活層，那么 真空度再高，其壽命也不會超過 1000 小時的。實驗也證明了燈管壽命不是跟真空度成正比關(guān)系。霓虹燈的電極發(fā)射電子是由正子轟擊陰極表面而產(chǎn)生二次電子發(fā)射的。它取決于陰極的材質(zhì)及陰極的表面狀態(tài)。實驗證明，當(dāng)陰極表面被其它單層低逸出功金屬原子覆蓋時，其二次電子發(fā)射系數(shù)變大，逸出功降低，發(fā)射性能好，濺射少。霓虹燈電極材料大都使用銅、鐵、鍍鎳鐵等金屬制作的，這些金屬的逸出功較高，電子發(fā)射性能相對較差。如果燈管使用這些純金屬發(fā)射電子勢必造成其陰極壓降大，陰極濺射得快，從而使燈管很快因濺射失效，特別是銅電極5 濺射得更快。實驗證 明，純金屬容易濺散，但在金屬表面氧化一層有益的氧化膜或涂一層其它逸出功較低的金屬或其氧化物，這樣做可以大大降低其逸出功的，提高了電子發(fā)射性能，從而減緩了陰極濺散，起到了延長燈管壽命的作用。于是人們在制造電極時，大都把電極進(jìn)行預(yù)處理。 常見的霓虹燈變壓器有兩種：漏磁變壓器和電子變壓器。漏磁變壓器既是變壓器，與普通變壓器有同樣的結(jié)構(gòu)，在鐵芯上繞上初級和次級線圈，同樣在鐵芯窗口的中間部位增加了一個普通變壓器所沒有的磁分路，這個磁分路用小的硅鋼片疊合而成，且與鐵芯之間有空氣隙，有意讓鐵芯中的磁通能通過這一分路漏出鐵 芯。其作用相當(dāng)于在變壓器上安裝了一個安全閥，當(dāng)次級電流增加時，鐵芯中的磁通就會被這磁分路所旁路，只有少數(shù)磁通與次級線圈相聯(lián)系，使次級的感應(yīng)電動勢減小，從而使漏磁變壓器獲得了霓虹燈變壓器所需的保持燈管電流不變的特性。實際上，燈管的壽命與電極的性能和結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系著的。漏磁變壓器通過長期的使用和改進(jìn)，設(shè)計及制作工藝都已達(dá)到完善和成熟。它的性能可靠，工作穩(wěn)定，被廣泛使用。漏磁式霓虹燈變壓器功率高 450vA ，重量大于 10 公斤，雖然具有工作穩(wěn)定可靠，負(fù)載能力強(qiáng) (可帶 1米到 12 米霓虹管 )，但是漏磁變壓器需耗費(fèi)大量 的銅和鋼，笨重且價高，安裝困難，而且功率因數(shù)僅為 左右。在電力資源日益緊張的今大，傳統(tǒng)的漏磁式霓虹燈變壓器正被能低、體積小、重量輕的電子式霓虹燈變壓器所取代。 電子式霓虹燈變壓器一般 6 米的功耗不大于 80W， 12 米的功耗不大于 105W，大型霓虹燈工程中能大幅度節(jié)約電力資源，且方便安裝維護(hù)，但也有缺點，主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱，其中以可靠性問題最為突出。電子變壓器原理并不復(fù)雜，所用之電經(jīng)過整流濾波后得到 3OOV 左右的直流電壓，然后通過逆變電路，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電，再經(jīng)升壓變壓器升壓到很高 的電壓供霓虹燈啟輝工作電路通常設(shè)置有保護(hù)電路，以保證霓虹燈管開路或短路等異常情況時電路的安全。用電子技術(shù)制成的霓虹燈電子變壓器，在霓虹燈工程中得到廣泛應(yīng)用，相當(dāng)大范圍內(nèi)取代了傳統(tǒng)的漏磁變壓器。變壓器通過霓虹燈專用高壓絕緣線、杜美絲與玻璃管內(nèi)電極相連。常見的高壓線有兩種：一是普通高壓線即塑料高壓線，這種高壓線價格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化易引起拉火等，安全性較差。另一種是硅橡膠絕緣高壓線，是目前較理想的霓虹燈連接線，安全性強(qiáng)，可靠性好。 6 第三節(jié) 高可靠性霓虹燈的設(shè)計 針對霓虹燈電子變壓器可 靠性差的問題，本文從性價比及可靠性兩方面研究市場上逐漸成為主流的 6 到 8 米電子式霓虹燈變壓器，主要考慮關(guān)鍵部件設(shè)計、器件優(yōu)選和易損器件的保護(hù)，以期提高可靠性和性價比。 電子變壓器的線路及工作原理霓虹燈電子變壓器電子線路見圖 。 圖 霓虹燈電子變壓器線路圖 工作原理為 :220V 交流電經(jīng) DlD4 整流、 C2 和 C3 濾波后變成直流電，供給后面的振蕩線路， C2 和 C3 聯(lián)接點的電壓在 15V 左右， R R2 穩(wěn)定 155V 電壓。 A1 是按的保險絲，起短路及大電流保護(hù)作用。 R C1 消除交流電高頻干擾。振蕩起振線路由 R R C D6 和 D7 構(gòu)成， 220V 直流電經(jīng) R R6 對 C4 充電，當(dāng) C4 電壓上升到某一個值時，觸發(fā)二極管 D7 導(dǎo)通，使得三極管 T2 基極與發(fā)射極得到正向偏置電壓而導(dǎo)通，注意 R5 的功率要有 2W。振蕩主線路由 T T L L L R8 和 R9 組成，由于起振線路的觸發(fā)使得 T2 導(dǎo)通，一旦 T2 導(dǎo)通， C3 通過 B 初級、 L3 和 T2 放電。7 L L2 和 L3 繞在同一個高頻鐵氧體磁芯上，且同名端如圖 1 所示，由于有電流流過L3， L1 和 L2 上感應(yīng)電壓使得 T2 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，?T1 由截止變?yōu)閷?dǎo)通。一旦 T1導(dǎo)通， C2 通過 T L3 和 B 的初級放電，此時通過 L3 和 B 的初級的放電電流的方向與先前正好相反，導(dǎo)致 T1 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，?T2 由截止變?yōu)閷?dǎo)通，如此周而復(fù)始，使電路產(chǎn)生振蕩。 R R9 分別是三極管 T T2 基極限流保護(hù)電阻， D6 的作用是把觸發(fā)起振后 C4 上依舊存在的充電電壓釋放掉， R10 和 C6 有保護(hù) T T2 三極管和改善波形的作用。 R C D R C R11 及 SCR 構(gòu)成過流及開路保護(hù)線路， R4 是過流電壓取樣電阻， C1 的作用是使得保護(hù)電路工作可靠， C5 可消除干擾信號及開機(jī)保護(hù)，一旦出現(xiàn)過流，保護(hù)線路工作， 單向可控硅 SCR 導(dǎo) 通，振蕩線路停振不工作，保護(hù)T1T2。保護(hù)線路一旦起作用，待故障排除后，重新開機(jī)才能恢復(fù)正常工作。 一、功率管的選擇 霓虹燈電子變壓器出現(xiàn)故障大多數(shù)原因是功率管損壞，功率管的選擇直接關(guān)系到霓虹燈電子變壓器的可靠性， 用圖 線路不同 T1T2 功率管帶不同長度霓燈管做比較試驗，結(jié)果見表 。表中負(fù)載是Ф 12 霓虹燈管，全亮電壓 /電流是指霓虹燈電子變壓器剛好使整個負(fù)載長度都點亮?xí)r的輸入交流電壓 /電流， 而正常亮度電壓 /電流指霓虹燈電子變壓器是整個負(fù)載長度都達(dá)到正常你正常亮度時的輸入交流電壓 /電流。 8 表 不同功率管點亮不同長度霓虹燈燈管比較試驗 從表 可以得到如下結(jié)論 :不同的功率管帶負(fù)載的能力是不一樣的，隨著負(fù)載長度的增加霓虹燈電子變壓器的全亮電壓 /電流及正常亮度電壓 /電流均增加， D140BU50 BUT11A 都具有帶 6 到 8 米負(fù)載的能力，即使 D1403 與 BU508 混合使用，其全亮及正常亮度電壓 /電流也沒有多大改變， 輸入電壓高達(dá) 220V 時電子變壓器也能正常工作。 二、保護(hù)線路的設(shè)計 保護(hù)線路的設(shè)計直接影響霓虹燈電子變壓器可靠性。霓虹燈在使用過程中難免會出 現(xiàn)燈管破裂、燈頭線脫落、潮濕天氣高壓對地打火等異?，F(xiàn)象，導(dǎo)致電子變壓器電流劇增，功率管發(fā)熱燒毀。所以保護(hù)線路必須在電流大于某閥值時及時工作，保護(hù)功率管。試驗中用增加工作電壓的方法模擬增加的異常電流。依然用圖 線路，輸出變壓器匝數(shù)為 100/2875，選擇 L1L2 匝數(shù)均為 5 匝， L3 匝數(shù)為 8 匝， R8R9 阻值均為 /W， 8 米負(fù)載，改變 R7 的阻值，在確定的 R7 阻值情況下，輸入交流電電壓逐漸增加，觀察記錄起始保護(hù)線路工作時的電流，結(jié)果見表 22。 當(dāng) R7 阻值確定后，起始保護(hù)動作僅與工作電流有關(guān)，與工作電壓及負(fù) 載管長沒有關(guān)系。 R7 阻值越大，起始保護(hù)線路電流越大。 R7 阻值取 ，此時 8 米負(fù)載輸入 電壓大于 240V，起始保護(hù)電流 500MA， 5 分鐘后起保。試驗中發(fā)現(xiàn)不同功率管對 R7 取值很不相同，表 9