НЕОН: Проблемы качества газосветных ламп — статья 3

Проблемы качества газосветных ламп, связанные с эксплуатацией газосветных ламп в составе световой установки (неоновой вывески).

Во-первых, в процессе работы газосветных установок могут возникать различные отклонения от нормального функционирования: снижение яркости световых элементов, прерывистое излучение и самопроизвольное гашение световых линий. Поэтому необходим анализ технического состояния рекламных установок.

Во-вторых, световые элементы имеют ограниченный срок службы (в среднем 10000 часов). Вследствие наличия параметрических дефектов различной тяжести лампы выходят из строя не одновременно. Одни функционируют 6000 часов, а другие живут более 10000 часов. Поэтому для поддержания работоспособности установки требуется замена отдельных световых элементов. Этот процесс называется технической эксплуатацией.

В-третьих, возможны массовые отказы элементов световой установки (преждевременные выходы из строя ламп и трансформаторов, ложные срабатывания устройств защиты и даже пожары). В этих случаях для выявления истинных причин аварий необходима техническая экспертиза.

Для обеспечения нормальной работы газосветных установок необходимо создание специализированных технических служб и наличие независимых технических экспертов в сфере производства наружной рекламы с применением неоновых технологий.

Изготовление и эксплуатация как направления деятельности производственных цехов и предприятий имеют разную специфику. К примеру, эксплуатация требует организации мобильных, технически оснащенных бригад. Ремонт установок — большого опыта и специальных навыков для быстрого и качественного поиска и устранения неисправностей. Для проведения поисковых и контрольных операций нужны приборы: тестер для поиска неисправных ламп; миллиамперметр для замера тока в световых линиях; вольтметр либо мультиметр для замера сетевого напряжения. Необходимы также специальные знания и навыки, которые не только позволяют быстро и качественно устранять неисправности, но и проводить осмотр установки с целью выяснения ее технического состояния и прогнозирования отказов. Лучше заранее заменить элемент, показывающий отрицательную динамику параметрического (постепенного) отказа, чем устранять последствия аварий. Так, к примеру, сильное уменьшение тока в световой линии сигнализирует о повышении напряжения горения отдельных ламп. Это может привести к гашению световой линии, к выходу из строя трансформатора и даже к пожару.

Не менее информативен простой визуальный осмотр элементов установки. Появление черных налетов на колбе лампы в районе электродов сообщает о распылении их активного слоя и о том, что лампа находится в конце своего жизненного цикла. Опытный работник службы эксплуатации знает, что если яркость разряда лампы, заполненной неоном, равномерна в радиальном направлении (от центра к стенке лампы), это означает, что в лампе мало давление неона и она скоро закончит работу. Такую лампу следует взять <на заметку> и внимательно следить за ее отрицательной динамикой. Неравномерная яркость <аргоновых> ламп по длине трубки свидетельствует о наличии катафореза, о котором подробно говорилось в двух предыдущих статьях цикла. Такую лампу необходимо срочно менять, не дожидаясь распространения этого процесса на другие.

Не менее важным является осмотр других элементов газосветной установки, таких как трансформаторы и высоковольтный кабель. Примером параметрического отказа трансформаторов является увеличение температуры его корпуса в условиях оптимальной нагрузки. Наличие этих симптомов означает, что могут иметь место перегрев сердечника и нарушение межвитковой изоляции. Такой трансформатор лучше всего немедленно заменить, пока его корпус не начнет трещать и вспучиваться.

Тщательно следует осматривать высоковольтный кабель. Характерный звук (потрескивание) и темные пятна на поверхности кабеля указывают на нарушения сопротивления изоляции и утечку тока. Следует замерить ток в световой линии и устранить касания проводов с металлическими частями установки.

Профилактика отказов является важнейшей частью работы служб эксплуатации. Однако эти работы могут производиться только в том случае, если установка принята в эксплуатационное обслуживание. Ремонтной организации невыгодно заботиться о <здоровье> установки, так как обычно ремонт производится только по факту выхода из строя отдельного элемента, что достаточно дорого стоит (в случае, если гарантийный срок истек). Владельцы световых установок, отказывающиеся от специализированного обслуживания, сильно рискуют. Экономия на обслуживании обходится дорого.

Мелкие эпизодические и плановые ремонты характерны для нормально работающих установок. Хуже обстоит дело с крупными авариями (массовые отказы элементов световой установки, пожары). В этом случае, прежде чем производить ремонт, необходимо ответить на два традиционных вопроса: кто виноват и что делать? Причем следует разделить техническую и юридическую составляющие этих вопросов. Для обоснования вины производителя, службы эксплуатации или владельца установки требуется проведение независимой технической экспертизы в вопросах, которые не регламентируются общероссийскими нормативными документами. Прежде всего, она включает анализ состояния элементов световой установки, выявление причин массовых отказов и выдачу рекомендаций для их устранения. Мнение независимого эксперта может быть важным также при заключении договора об эксплуатации, поскольку расценки на обслуживание зависят от начального состояния элементов световой конструкции.

Эксперт по газосветным установкам, прежде всего, должен обладать глубокими знаниями в области неоновой рекламы, иметь специальную аппаратуру для контроля отдельных элементов (газосветных трубок и трансформаторов) и соответствующие методики.

Суть работы эксперта проще всего показать на конкретных примерах. Поскольку деятельность экспертов носит, чаще всего, конфиденциальный характер, названия фирм-изготовителей и владельцев установок не будут указаны.

Пример 1

Световая линия составлена из трубок диаметром 18 мм, заполненных аргоно-неоновой смесью. Использованы электроды с рабочим током 80 мА. Рабочий ток трансформаторов — 50 мА. Нагрузка световой линии — оптимальная. Через две недели после начала эксплуатации разряд световых элементов стал прерывистым. Осмотр световых элементов выявил наличие распыления активного слоя электродов. При этом ток в линиях не превышал 18 мА. Анализ запасных ламп показал, что их электрические и световые характеристики лежат в пределах нормы. Напряжение горения демонтированных ламп выше нормы. Вывод: в лампах активно протекает процесс жестчения. Это ясно. Но в чем первопричина? В некачественном изготовлении ламп или монтаже? Условия монтажа ламп тяжелые — в металлической нише, причем электродные узлы расположены параллельно металлической поверхности, т.е. возможны емкостные потери. Однако в расчете световой линии эти потери учитывались. Ответы на многие вопросы дал осмотр электрических кабелей и замер сетевого напряжения. Оказалось, что измеренное значение сетевого напряжения составило 180В. Причиной снижения сетевого напряжения стали дуговые ртутные лампы (ДРЛ), подключенные к сетевому проводу установки после ее монтажа. Световые линии, вследствие пониженного сетевого напряжения, оказались перегруженными. В высоковольтной цепи возникли реактивные колебания, которые спровоцировали прерывистый режим работы ламп. Из теории газоразрядных ламп известно, что при этом прикатодное падение потенциала резко возрастает, увеличивая скорость распыления активного слоя электродов. Рассмотренный пример показывает опасность режима перегрузки газосветных трансформаторов.

Пример 2

Световые линии установки составлены из трубок диаметром 15 мм, заполненных аргоно-неоновой смесью К-4. Нагрузка световых линий соответствует общепринятым нормам (таблицы). Значения тока в линиях близки к рабочим токам трансформаторов. Яркость свечения ртутного разряда — нормальная. Яркость свечения люминофора — ослабленная, особенно при низких температурах. На поверхности трубки отчетливо видны темные пятна. Напряжение горения ламп в нормальных условиях оказалось несколько меньше среднестатистического для данной длины и диаметра. При пониженных температурах напряжение горения, напротив, больше среднестатистического на 50 В. Картина крайне запутанная. Для выявления природы темных пятен на люминофоре была проведена электровакуумная обработка нескольких ламп, снятых с установки. После нее пятна на люминофоре исчезли, а яркость частично восстановилась (в том числе при низких температурах). Анализ результатов осмотра установки и экспериментальных исследований показал следующее.

Снижение напряжения горения связано с естественным процессом уменьшения давления в лампе и деградацией электродов (механизм жестчения). Возраст установки (2 года) говорит об ускоренном темпе потери ресурса ламп, что, скорее всего, связано с тем, что в сложных погодных условиях лампы находились при временной перегрузке световых линий, которая была усилена низким качеством монтажных работ. Последнее выражалось в том, что монтаж ламп производился на металлическом основании (паразитные утечки тока), высоковольтные провода проложены без гофрированных трубок и изолирующих втулок, а в некоторых местах даже собраны в жгуты. Однако измерения электрических характеристик показали, что состояние газовой среды ламп не является причиной низкой яркости люминофора.

Образование зон пониженной яркости ламп, вероятнее всего, связано с процессом сорбции ртути люминофором, который представляет собой пористый слой высокодисперсного порошка. Степень сорбции обычно пропорциональна площади сорбирующей поверхности и возрастаете понижением температуры по механизму поверхностной сорбции (адсорбции).

Степень сорбции зависит от:

• химического и гранулометрического состава порошков;
• толщины и рыхлости слоя;
• наличия инородных включений.

К инородным включениям относятся пигменты, пыль, органические загрязнения и т.д. Особо негативную роль играют органические загрязнения и пыль (которая тоже на 40-60% состоит из органических веществ). При нагреве в плазме разряда указанные вещества способны подавлять центры люминесценции, а главное, они изменяют характер сорбции ртутных паров (механизм хемосорбции). При этом возрастает прочность сорбционной связи и начинается образование темных ртутных пятен на люминофоре. Это и наблюдалось в исследуемых лампах. Удаление таких пятен невозможно при рабочих токах даже в нормальных условиях. Более того, их нельзя восстановить при повышенных токах (80-100 мА). Опыты <реанимации> таких ламп путем вторичной электровакуумной обработки, к сожалению, дают положительные результаты только на начальных стадиях деградации люминофора. В рассмотренном случае эффект оказался слишком мал.

Итак, главный виновник массового брака — низкое качество люминофорного стекла. В какой момент это произошло, можно только предполагать. Возможен брак завода-изготовителя, превышение сроков хранения или несоблюдение условий хранения и транспортировки. Это не вина, а беда изготовителя газосветных ламп.

автор Марков В.
журнал «Вывески Реклама OUTDOOR» №10 2004 год