Самодельная газоразрядная лампа с «невидимым» электродом

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.

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.

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»

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

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.

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

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

Фото 8. Сборка выводов контактной сваркой [3]

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

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!

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

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

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

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

Сборка лампы

Фото 15. Приваривание электродов к выводам ножки

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

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

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

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

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

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

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.

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

Фото 24. Готовая лампа, внешний вид

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

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

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

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»

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT