автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Обеспечение качества производства нового поколения светотехнических изделий повышенной долговечности (свыше 60000 часов) на основе безэлектродных ВЧ-ламп

На правах рукописи УДК 621.387

Кохонов Алексей Александрович

804697262

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОИЗВОДСТВА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПОВЫШЕННОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ (СВЫШЕ 60000 ЧАСОВ) НА ОСНОВЕ БЕЗЭЛЕКТРОДНЫХ ВЧ-ЛАМП

Специальность: 05.02.23 - Стандартизация и управление качеством продукции

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 АВГ 2010

Москва 2010

004607262

Работа выполнена на кафедре «Технологические основы радиоэлектроники» в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Марин Владимир Петрович

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Дорошевич Казимир Казимирович кандидат технических наук, доцент Садковская Наталия Евгеньевна

Ведущая организация ОАО «Восход» - Калужский

радиоламповый завод

Защита состоится «23» 2010 года вчасов на за-

седании Диссертационного Совета № Д212.131.04 при ГОУ ВПО «МИРЭА» - Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики по адресу Москва, 117454, г. Москва, пр. Вернадского, 78, ауд. В-223.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре (заверенный печатью) просим направлять по адресу: Москва, 117454, г. Москва, пр. Вернадского, 78, ГОУ ВПО «МИРЭА».

С материалами диссертации можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «МИРЭА».

Автореферат разослан « / ^ » ¿7 2010г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета

кандидат технических наук Замуруев С.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время остро стоят проблемы увеличения долговечности, повышения световых параметров, энергосбережения и экономичности светотехнических изделий. Существующие источники света (лампы накаливания и люминесцентные лампы) обладают существенными недостатками - низкое КПД, недостаточная световая отдача, малый срок службы и наличие ртути как источника света (пары ртути являются сильнейшим ядом). Долговечность всех существующих источников света в большой степени зависит от качества электричества - из-за бросков тока и напряжения в сети перегорает нить накала.

Разрабатывамые в НИЦ «АТОМ» и МИРЭА, совместно с ОАО «ОКБ «МЭЛЗ», светотехнические изделия XXI столетия на основе люминесцентной безэлектродной индукционной лампы (БИЛ) лишены указанных недостатков, т.к. у них отсутствуют электроды, являющиеся наименее долговечными узлами, что может обеспечить предельно большие сроки службы (60000 и более часов горения) и подача электричества производится через электронный пуско-регулирующий аппарат (ЭПРА), который сглаживает всевозможные недостатки сетевого электричества. При этом, за счет применения новых узкополосных люминофоров, светоотдача составляет 70-80 лм/Вт. Новое поколение светотехнических изделий представляет собой сложное устройство, состоящее из трех элементов (ВЧ-лампа, ЭПРА и световой блок), что существенно усложняет обеспечения их качества. Нормативные документы для обеспечения качества таких изделий отсутствуют. Поэтому данная работа, направленная на обеспечение качества производства нового поколения светотехнических изделий повышенной долговечности, весьма актуальна и своевременная.

Цель работы - обеспечение качества производства нового поколения светотехнических изделий повышенной долговечности (свыше 60000 часов) на основе безэлектродных ВЧ-ламп.

Для достижения цели необходимо было решить ряд основных задач, включая определение основных технологических процессов изготовления новых светотехнических изделий и пробле-

мы обеспечения их качества на различных этапах производства, а именно:

- провести расчет и обеспечить разработку конструкции БИЛ мощностью 50, 75, 100 и 150 Вт для ртутного варианта и варианта с амальгамой, обеспечивающих наибольшую долговечность, светоотдачу и энергоэкономичность;

- провести разработку технологии откачки БИЛ с ртутным наполнением и с амальгамой для установления оптимальных параметров откачки;

- обеспечить методы контроля и измерение электрических и световых параметров БИЛ в процессе производства;

- определить состав контрольных испытаний для оценки качества изготовленных изделий;

- разработать систему оценки качества готовых изделий и правил их приемки.

Научную новизну результатов диссертационной работы представляют:

- конструкция и основные технологические процессы изготовления светотехнических изделий;

- методы контроля и оценки качества ВЧ-ламп в процессе производства;

- состав контрольных испытаний;

- система оценки качества готовых изделий и правила их приемки;

- возможные пути дальнейшего повышения качества изделий.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Создано новое светотехническое изделие, имеющее по сравнению с существующими источниками света следующие преимущества:

- отсутствие электродов, являющихся наименее долговечными узлами, что может обеспечить предельно большие сроки службы ламп (свыше 60 тысяч часов горения);

- повышение световой отдачи за счет применения новых узкополосных люминофоров;

- увеличение удельных нагрузок в разряде при вводе энергии высокочастотными полями и сокращение габаритных размеров ламп;

- отсутствие свободной ртути в колбе лампы;

2. Разработаны методика контроля и оценки качества БИЛ в процессе изготовления.

3. Разработаны правила и методы проведения испытаний готовых светотехнических изделий (приемо-сдаточные, периодические, квалификационные).

Основные научные результаты, выносимые на защиту:

1. Технологические процессы изготовления светотехнического изделия и методы контроля качества изготовления, в том числе технологии изготовления БИЛ двух вариантов (тороидальной формы и двух параллельных цилиндров), выбор люминофор-ной композиции и метод её нанесения в колбу БИЛ, методы измерения электрических и световых параметров БИЛ (ток лампы, напряжения зажигания на лампе, светового потока БИЛ).

2. Система обеспечения качества светотехнических изделий, которая включает в себя технические требования, требования к обеспечению качества, правила приемки, методы контроля, при этом, каждый из предложенных элементов системы обеспечения качества в свою очередь включает в себя более конкретизированные требования, которые позволяют обеспечивать качество изделий в процессе производства (например, требования к конструкции; требования к электрическим параметрам и электрическим режимам эксплуатации, требования стойкости к внешним воздействующим факторам, требования к надежности, требования к маркировке, требования к упаковке, которые в свою очередь еще больше конкретизированы применительно к светотехническим изделиям).

3. Методы и средства дальнейшего повышения качества изготовления светотехнических изделий для серийного и массового производства. Основными из них являются:

- разработка технических условий для производства и контроля качества каждого элемента;

- автоматизация технологических процессов изготовления;

- обеспечение ЭПРА современными изделиями электронной техники.

Апробация работы. Основные результаты, представленные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Международная релаксация в полиматериалах», ПОЛИМАТЕРИАЛЫ - 2003, 25-29 ноября 2003г., Москва; V Международной светотехнической конференции, 2-5 ноября 2003 г., Санкт-Петербург и на ежегодных научно-практических конференциях МИРЭА (20032009 г.г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ в соавторстве, при этом диссертанту принадлежит от 30 до 70%.

Достоверность научно-практических результатов диссертационной работы обоснованы теоретическими и практическими результатами, полученными диссертантом, и не противоречат известным положениям науки, согласуются с известным опытом.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы (69 наименований). Общий объем диссертации 136 страниц, включая 21 рисунка и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность создания безэлектродных ламп и светотехнических изделий на их основе, рассмотрены существующие источники света, их достоинства и недостатки. Показаны преимущества ВЧ-ламп, работающих за счет энергии высокочастотных электромагнитных полей, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, раскрывается ее актуальность, научная и практическая значимость.

В первой главе раскрыто назначение и область применения светотехнических изделий. Отмечено, что осветительные устройства с люминесцентными лампами длительное время используются для общего освещения служебных и жилых помещений, специальных и ремонтных производств, складов, ангаров, а также

специальных сооружений, в том числе и фортификационных сооружений Минобороны РФ и сооружений с долговременным пребыванием личного состава. Имеющаяся номенклатура люминесцентных ламп может давать световое излучение практически любого широкого спектрального состава и обеспечить высокие световые отдачи и срок службы, в несколько раз превышающие соответствующие параметры ламп накаливания и люминесцентных ламп. Вместе с тем серьёзным недостатком стандартных люминесцентных ламп трубчатой формы являются их большие размеры, (особенно длина) при сравнительно малых мощностях и, как следствие, малые получаемые яркости. В связи с этим в осветительных установках используются крупногабаритные, многоламповые светильники (до 4-х ламп).

В настоящее время, в связи с успехами электронной промышленности и созданием новой элементной базы для электронных устройств питания ламп (ЭПРА), стал возможным переход к люминесцентным лампам, работающим на новых физических принципах, а именно к люминесцентным безэлектродным лампам с высокочастотным возбуждением разряда (люминесцентным БИЛ).

Применение безэлектродных разрядов позволяет обеспечивать получение более высоких сроков службы источников света (свыше 60 тысяч часов), т.е. на порядок выше по сравнению с традиционными источниками света, соответствующее уменьшение частоты сменяемости ламп и снижение стоимости обслуживания осветительных установок. Возможно также повышение световой отдачи разрядов и варьирование спектральным составом излучения. Отсутствие электродов может обеспечить также возможность эксплуатации при более высоких уровнях механических воздействий.

В ФГУП «НИЦ «АТОМ» в период 2001-2007гг. в рамках конкурсных работ, заданных Минпромнауки и Минобороны России совместно с МИРЭА, были проведены научные исследования, показавшие ряд преимуществ люминесцентных БИЛ, в том числе:

- отсутствие электродов, являющихся наименее долговечными узлами, обеспечит предельно большие сроки службы ламп

(свыше 60 тыс. ч. горения);

- повышение световой отдачи и долговечности за счет применения новых узкополосных люминофоров;

- увеличение удельных нагрузок в разряде при вводе энергии высокочастотными полями и сокращение габаритных размеров ламп.

ВЧ-лампа должна иметь колбу в форме замкнутого витка, наполненную парами ртути и буферным газом. Катушки трансформатора расположены на колбе лампы и обмотка такого трансформатора подключена к источнику высокочастотных колебаний. В колбе под воздействием электромагнитного поля инициируется разряд с силой тока порядка нескольких ампер. На внутренней поверхности колбы нанесён слой люминофора, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. Схематичное изображение люминесцентной безэлектродной индукционной лампы приведено на рис. 1.

Расчетные исследования показали, что при использовании люминесцентных БИЛ возможен переход от схем многоламповых светильников к одноламповым при существенном уменьшении габаритов светильников. При этом на основе новых светотехнических систем светильников с отражательной оптикой возможна замена существующих люминесцентных светильников практически во всем диапазоне высот подвески светильников (от 2,5 м до 6 м), используемых в осветительных установках как на предприятиях промышленности, так и в различного рода других помещениях, к

Рис. 1. Схематичное изображение люминесцентной безэлектродной индукционной лампы с высокочастотным возбуждением разряда

Типы кривых сил света (КСС) для высот 2,5 - 6 метров представлены на рис. 2.

На основании приведённых рекомендаций по оптимальным параметрам систем общего равномерного освещения и теоретических соотношений для расчета освещённости в заданной точке от системы светящихся элементов осветительных установок в качестве основной световой характеристики должен быть принят требуемый световой поток светильника, который рассчитывается как:

1000-ЕК

К., = -

(1)

где Енор - нормируемая освещённость, лк,

1 ООО - условный световой поток светильника, принимаемый равным ЮООлм для относительного сопоставления образцовых КСС используемых световых приборов, лм, Кз - коэффициент запаса,

(д. - коэффициент, учитывающий дополнительное действие периферических светильников.

В связи с этим для объективной оценки сравнительной экономичности возможных осветительных установок одновременно с изменением световых потоков светильников при разных видах КСС необходимо учитывать количество светильников в установке, для чего целесообразно использовать величину энергетической эффективности, рассчитываемую на единицу площади освещаемой поверхности, как

Рис. 2. Зависимость требуемых световых потоков от высоты подвеса светильников при оптимальном относительном их размещении К = ~

* = ^Ц, (2)

1гН (K-hp) '

где ю - удельная энергетическая эффективность в осветительной установке, Вт/м2,

Fon, Р0п - световой поток и потребляемая мощность одного светильника, лм; Вт,

/ - расстояние между светильниками при их оптимальном размещении,

Н - световая отдача ламп, устанавливаемых в светильниках.

При нормируемой освещённости Енор=300лк высота подвеса светильников составит:

1 - высота подвеса hp=2,5 м;

2 - высота подвеса hp=4 м;

3 - высота подвеса hp=5 м;

4 - высота подвеса Ьр=6м;

I - уровень светового потока для создаваемой высокочастотной лампы мощностью 75Вт.

II - то же для лампы мощностью 100Вт.

III - то же для лампы мощностью 150Вт.

Вторая глава посвящена актуальности создания светильников нового поколения, а именно:

1. Существующие в настоящее время источники света обладают существенными недостатками - низкое КПД, недостаточная световая отдача и малый срок службы. Обыкновенные лампы накаливания имеют КПД всего 5% и максимальный срок службы -1000 часов. В действительности бытовые лампы накаливания работают гораздо меньше и требуют частой замены, т. к. из-за наиболее слабого элемента - нити накала - срок их службы находится в большой зависимости от качества потребляемого сетевого электричества.

Люминесцентные лампы работают более длительное время - 10 000 часов. У некоторых современных люминесцентных лампы срок службы составляет 25 000 часов. Однако, как и лампы накаливания, люминесцентные лампы имеют слабое звено, а именно, нить накала. В этой связи долговечность всех существующие бытовых источников света в реальности значительно

меньше значений, указанных в нормативной документации на них. И объясняется это в основном не только плохим качеством нити накаливания, но, также и недостаточным качеством сетевого электричества (скачки напряжения, броски тока и т.п.).

Предлагаемый источник света на основе люминесцентной безэлектродной индукционной лампы лишен указанных недостатков, т.к. у него отсутствуют электроды, являющиеся наименее долговечными узлами, что может обеспечить предельно большие сроки службы (60 ООО и более часов горения) и подача энергии производится через электронный пуско-регулирующий аппарат (ЭПРА), который сглаживает всевозможные недостатки сетевого электричества. При этом, за счет применения новых узкополосных люминофоров, светоотдача составляет 70-80 лм/Вт.

2. Современные источники света состоят из собственно источника света (лампы) и из арматуры. Для обыкновенной лампы накаливания арматура - электрический патрон, для люминесцентной лампы - соответствующуее устройство - световой прибор. Изготовителями ламп и светового прибора являются разные предприятия. Мало того, в советские времена это были даже разные министерства - Министерство электронной промышленности и Министерство электротехнической промышленности.

Предлагаемый источник света на основе БИЛ является изделием, включающим три элемента (ВЧ-лампу, ЭПРА и световой блок) и выпускается на одном предприятии. При этом каждый элемент изделия (ВЧ-лампа, ЭПРА и световой блок) могут быть также изготовлены и разными предприятиями-изготовителями, а вот источником света они могут стать только после сборки и настройки.

3. Существующие в настоящее время люминофорные источники света требуют специального оборудования для утилизации отработавших свой срок ламп. Это связано с тем, что все существующие люминофорные источники света для создания условий разряда содержат ртуть в свободном состоянии. Ртуть сама по себе является сильным ядом и даже в небольших количествах представляет собой большую опасность для здоровья человека. В предлагаемых световых источниках света на основе люминес-

центной безэлектродной индукционной лампы ртуть находится в связанном состоянии и, в этой связи, не создает угрозу здоровью человека при случайном нарушении целостности стеклянной колбы.

Третья глава посвящена обеспечению качества основного элемента светотехнического изделия - безэлектродной индукционной люминесцентной лампе. Разработка и производство ЭПРА и светового блока особой сложности не представляют, т.к. они изготавливаются по типовым технологическим процессам. Рассматриваются вопросы расчета и разработки конструкции БИЛ различных уровней мощности для разных вариантов заполнения, разработке основных технологических процессов изготовления ламп, в том числе и откачке, а также разработке методов измерения электрических и световых параметров ламп.

В третьей главе приведены расчеты и разработка конструкции БИЛ мощностью 50, 75, 100 и 150 Вт для ртутного варианта и варианта с амальгамой

Основные параметры БИЛ по требованию Заказчика должны быть следующие:

- мощность, потребляемая от сети комплектом БИЛ+ЭПРА не более 150 Вт, при этом КПД ЭПРА не менее 75%;

- световая отдача БИЛ при этих условиях 70 - 80 лм/Вт;

- спектр излучения в соответствующей цветовой температуре 3000К;

- у-процентная наработка до отказа - 60 000 часов;

- обеспечение работоспособности БИЛ при температурах от минус 25 до +45 °С;

Были проведены исследования ламп фирмы Osram (Endura), которые является аналогом наших ламп.

Исследования показали что при температуре минус 25 °С лампа зажигается устойчиво. В нашем эксперименте лампа находилась в металлическом корпусе объемом 150 х 400 х 200 мм и выходила на стабильный световой поток при температуре минус 25 °С через 15 минут. Световой поток лампы также мало зависит от расположения лампы.

Исследования образцов ламп Endura показало следующее:

1. Колба лампы изготовлена из трубчатого стекла типа Пи-рекс, с нанесенным на внутреннюю поверхность трехкомпонент-ным люминофором.

2. Источником ртути в лампе является рабочая амальгама.

3. В диапазоне изменения температур от минус 25 до +25 °С световой поток лампы относительно максимального уменьшается не более 10%.

Обследование образцов лампы-аналога "Endura" показали, что процесс изготовления колбы полностью механизирован. В настоящее время на наших предприятиях, в частности в ОАО ОКБ "МЭЛЗ" отсутствует оборудование для повторения операций, используемых при изготовлении колб ламп "Endura", а именно:

- штамповка стеклянных заготовок;

- электростатическое напыление люминофора;

- соединение двух стеклянных заготовок с нанесенным люминофором.

Процесс изготовления колбы вручную и особенности технологии нанесения водной суспензии определяют конструкцию заготовки колбы, размеры и количество технологических штенгелей.

При изготовлении безэлектродной отечественной ВЧ-лампы были использованы:

1. В качестве люминофора - стандартный отечественный люминофор марки ФЛКЦ-3500 производства НПК «Люминофор» (г. Ставрополь), который по своим технологическим и светотехническим параметрам не уступает люминофорам, применяемым ведущими фирмами-изготовителями ламп.

2. Проведенные испытания и расчеты показали, что лучшими характеристиками обладают амальгамы на основе индий-висмутовой эвтектики In-Bi-Hg, содержащие ~ 8% Hg, которая и была использована в нашей лампе. Рабочий температурный диапазон амальгамы от +55 °С до +125 °С.

Расчет геометрии БИЛ мощностью 50, 75, 100 и 150 Вт был выполнен на основе литературных данных и экспериментальных исследований.

Длина разрядного промежутка определялась по формуле:

£ = Рл/(1л Е), (3)

где: Рл - мощность лампы;

1л - ток лампы;

Е - градиент потенциала в столбе.

Для обеспечения допустимой нагрузки на люминофор плотность тока БИЛ должна быть 0,32 А/см (из отчета по ОКР "Гербицид"). Диаметр трубки выбирается, исходя из имеющегося стекла, т.е. для БИЛ 75 Вт, 100 Вт и 150 Вт - диаметр равен 52 мм, а для БИЛ 50 - диаметр равен 34 мм, тогда величина рабочего тока соответственно I л = 6,2 А и I л = 2,2 А (диаметры стекла определяются номенклатурой выпускаемых отечественной промышленностью тугоплавких стекол ТС (Пирекс).

Результаты расчетов приведены в табл. 1. Экспериментальные образцы, изготовленные по результатам расчета, по своим параметрам близки к расчетным.

Таблица 1

Тип Диаметр Давление Аг, С разрядного Е, 1л. Ш,

лампы трубки, мм мм рт. ст. промежутка, мм В/см А В

БИЛ 50 34 0,5 400 0,6 2,2 24

БИЛ 75 52 0,2 - 0,3 464 0,3 5,4 14

БИЛ 100 52 0,2 - 0,3 527 0,3 6,2 16

БИЛ 150 52 0,2-0,3 527 0,3 6,2 16

Конструирование ламп проводилось по двум направлениям: 1 В форме двух параллельных трубок с перемычками на

концах (рис. 3 а);

Измерение электрических и световых параметров БИЛ производилось на установке, схема которой приведена на рис. 4.

Четвертая глава посвящена исследованиям основных технологических процессов по обеспечению качества изготовления светотехнического изделия. Показана блок схема светотехнического изделия, приведенная на рис. 5.

Рис. 5. Блок схема светотехнического изделия

Электрическая принципиальная схема ЭПРА, одинакова для всех четырех вариантов мощности светотехнического изделия, приведена на рис. 6. Разработанная электрическая схема ЭПРА выполнена полностью на серийной отечественной элементной базе; все комплектующие (кроме одной позиции - КП770Д) име-

ют вариант исполнения с приемкой ВП.

ЭПРА расположено на внешней стороне светового блока. При этом корпус (размером 247x210x55 мм) состоит из 2-х частей - основания и крышки.

Основание является теплоотводом, на котором через эластичные изолирующие теплопроводящие прокладки крепятся основные тепловыделяющие (и массивные) элементы схемы - силовые транзисторы и индуктивности.

Для изготовления и сборки ЭПРА разработан комплект КД и ТД; аппараты испытаны на соответствие требованиям ТЗ.

Общий вид светотехнического изделия с уплотнительной крышкой и без нее приведены на рис. 7 и 8 для разных уровней мощности БИЛ.

Рис.7

Рис. 8

Основные технологические процессы изготовления светотехнического изделия состоят из следующих этапов:

1. Изготовление кварцевой колбы, ее откачка;

2. Изготовление люминофора;

3. Введение люминофора в колбу лампы;

4. Введение амальгамы;

5. Сборка лампы на технологической платформе и проверка ее светотехнических параметров (лампа на платформе приведена на рис. 9);

Рис. 9. Лампа на платформе

6. Изготовление ЭПРА и контроль параметров ЭПРА;

7. Изготовление и сборка светового блока;

8. Сборка светотехнического изделия в целом, настройка и контроль массо-габаритных и светотехнических параметров изделия;

9. Сдача светотехнического изделия в ОТК;

10. Проведение периодических и длительных испытаний светотехнических изделий с целью оценки качества их изготовления;

11. При получении положительных результатов испытаний светотехнические изделия подлежат упаковке и отгрузке потребителю.

Графически маршрут изготовления светотехнического изделия показан на рис. 10. В процессе изготовления деталей технологический контроль качества изготовления осуществляется после каждой технологической операции.

Рис. 10. Схема маршрута изготовления светотехнического изделия

Целью организации и проведения такого технологического контроля в производстве является обеспечение получения заданного уровня качества продукции при минимальном уровне затрат на организацию процесса производства. Для достижения этой цели необходимо управлять ходом технологического процесса. В процессе производственного контроля в технологической документации указываются:

- контролируемые параметры и характеристики, размеры и их нормы для каждой детали и узла;

- методы контроля;

- средства контроля;

- способ контроля (как правило, по альтернативному признаку);

- периодичность контроля;

- критерии оценки состояния технологического процесса

(точность, стабильность, настроенность);

- службы, осуществляющие контроль.

При этом, каждая изготовленная деталь, узел и изделие в делом должны быть проверены изготовителем на соответствие требованиям конструкторской и технологической документации.

Нормы на контролируемые параметры при проверке изготовителем указываются в технологической документации и должны быть более жесткими по сравнению с нормами, указанными для ОТК (т.е. должны быть установлены цеховые технологические запасы).

Каждая технологическая операция имеет вход и выход, также как и технологическая структура предприятия в целом (см. рис. 11). На входе - или материалы или деталь с предыдущей операции, а на выходе - готовая для данной операции продукция (это может быть заготовка, деталь, узел, изделие и т. п.). Управление должно решаться с точки зрения оптимального управления, т. е. выработки оптимальных управляющих воздействий, позволяющих добиться максимального результата при минимальных затратах. Такого эффекта можно получить, используя стандартные значения данного процесса.

Рис. 11. Типовая схема управления технологическим процессом

Сущность всякого контроля сводится к трем основным этапам:

1. Получение первичной информации о состоянии контролируемого объекта(контроль - К).

2. Анализ и сопоставление полученной информации с требованиями, установленными в нормативной документации (анализ - А). На основе полученной информации принимается решение о дальнейших действиях (или продолжить изготовление или

провести корректирующие действия для получения необходимого параметра продукции).

3. Управление технологическим процессом - У.

В этом случае типовая схема технологического процесса будет выглядеть следующим образом (рис. 12).

Контроль качества узлов (ВЧ-лампа, ЭПРА и световой блок) осуществляется в соответствие с требованиями конструкторской и технологической документацией на каждый из этих узлов. При этом все комплектующие изделия, полуфабрикаты, сырье и материалы перед запуском в производство проходят входной контроль на проверку соответствия параметров требованиям документации на поставку. В процессе изготовления технологи и работники ОТК проводят на рабочих местах регулярный контроль проверки соблюдения исполнителями требований конструкторской и технологической документации, как по утвержденным планам проверки, так и летучий (внезапный) контроль. После изготовления основных узлов светотехнического устройства осуществляется контроль качества в порядке, изложенным ниже.

Рис. 12. Типовая схема технологического процесса

Для БИЛ контроль качества проводится в следующем порядке:

1. Внешний осмотр;

2. Контроль геометрических параметров;

3. Контроль светотехнических параметров при питании технологическим ЭПРА.

Для ЭПРА контроль качества включает в себя:

1. Внешний осмотр;

2. Измерение геометрических размеров;

3. Контроль электрических параметров.

Для светового блока контроль качества заключается во внешнем осмотре и контроле геометрических размеров.

В случае соответствия узлов требованиям конструкторской и технологической документации, они поступают на сборку изделия в целом. После сборки изделия происходит осмотр его внешнего вида и проверка геометрических размеров. После этого изделие включают и проверяют его светотехнические параметры. Цеховому контролю качества подвергаются все изготовленные изделия (100% контроль). Проверенные цехом-изготовителем изделия предъявляются на предъявительские испытания службе контроля качества партиями, объем которых устанавливается в технологической документации. При этом цех несет полную ответственность за качество изготовленных изделий и объективность информации об их качестве.

Перед предъявительскими испытаниями изделия выдерживают в нормальных климатических условиях в течение не менее 5 суток (выдержка необходима для стабилизации параметров светотехнических изделий, особенно, параметров БИЛ).

OTIC проводит внешний осмотр изделия, контролирует геометрические размеры и проверяет его светотехнические параметры. ОТК осуществляет сплошной контроль качества изделий.

Затем из годных изделий методом случайной выборки ОТК отбирает необходимое количество изделий для проведения периодических испытаний.

В соответствие с требованиями ГОСТ РВ 20.57.413-97 для контроля качества светотехнических изделий установлены следующие категории испытаний:

- приемосдаточные;

- периодические;

- квалификационные;

- типовые;

- испытания на сохраняемость.

Приемку и отгрузку изделий проводят по положительным результатам приемосдаточных испытаний, а также периодических испытаний.

В пятой главе рассмотрен общий характер эволюционных

изменений в подходах к управлению качеством, представленный в таблице 2.

На современном этапе развития производства система обеспечения качества должна охватывать все стадии жизненного цикла изделий и включать в себя мероприятия, позволяющие постоянно улучшать все направления деятельности организации с целью удовлетворения и предвосхищения ожиданий потребителей.

Таблица 2

Название этапа Период проведения управляющих действий Содержание этапа

Контроль качества Управление качеством Обеспечение качества TQM Охватывает действия, проводимые после изготовления продукции Охватывает действия, проводимые в ходе и после изготовления продукции Охватывает действия, проводимые перед изготовлением, в ходе и после изготовления продукции Охватывает действия, осуществляемые постоянно и на всех направлениях деятельности Включает методы, позволяющие проконтролировать качество изготовленной продукции Включает методы, позволяющие управлять качеством в процессе изготовления продукции Включает методы, позволяющие гарантировать качество Включает все, что позволяет непрерывно улучшать все направления деятельности с целью удовлетворения и предвосхищения ожиданий потребителей

Качество и надежность ЭРИ закладываются в основном в процессе разработки и производства. Обеспечение качества - совокупность планируемых и систематически проводимых мероприятий, необходимых для создания уверенности в том, что изделия или услуга удовлетворяют определенным требованиям качества («Программа обеспечения качества» - ПОК).

Производство ЭРИ заданного уровня качества, его обеспечение и контроль в процессе производства в соответствии с требованиями, действующих в настоящее время нормативных документов, должно удовлетворять следующим требованиям:

1. Производство изделий должно быть аттестовано в соответствии с действующей НД.

2. Испытательное оборудование и средства измерений, применяемые для контроля технологических процессов, деталей, сборочных единиц и готовых изделий должны соответствовать стандартам или ТУ, и иметь соответствующую эксплуатационную документацию (техническое описание с электрическими схемами, инструкцию по эксплуатации, формуляр или паспорт).

3. Соответствие испытательного оборудования и средств измерений требованиям действующих на них НД должно периодически подтверждаться проверками (поверками) метрологической службы.

4. Для обеспечения качества выпускаемых изделий должна быть разработана программа повышения качества - планирование и систематическое проведение мероприятий, направленных на повышение качества изготовления изделий, совершенствование производства и системы качества.

Система обеспечение качества светотехнического изделия в процессе производства включает в себя следующие элементы:

- технические требования;

- требования к обеспечению качества;

- правила приемки;

- методы контроля;

По каждому из указанных элементов в диссертации изложены требования, правила и методы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Новое поколение светотехнических изделий в связи с отсутствием электродов, являющихся наименее долговечными узлами, может обеспечить предельно большие сроки службы ламп (свыше 60 ООО часов), а за счет применения новых узкополосных люминофоров, светоотдача источника света на основе люминесцентной безэлектродной индукционной лампы составляет 70-80 лм/Вт, что позволяет использовать одну высокочастотную лампу взамен многоламповых светильников с линейными люминесцентными лампами, что обеспечивает существенное снижение

габаритов осветительных устройств.

2. За счет увеличения долговечности реализуется установка светильников в труднодоступных для обслуживания местах и меньшая сменяемость ламп, что снижает эксплуатационные затраты на обслуживание осветительных установок и значительное энергосбережение;

3. Предлагаемый источник света на основе люминесцентной безэлектродной индукционной лампы является изделием, включающим в себя три элемента (ВЧ-лампу, ЭПРА и световой блок) и может выпускается единым комплектом как на одном предприятии, так и на разных предприятиях, но источником света эти три элемента могут стать только после сборки и отладки.

4. В предлагаемых источниках света на основе люминесцентной безэлектродной индукционной лампы ртуть находится в связанном состоянии и, в этой связи, не создает угрозу здоровью человека при случайном нарушении целостности стеклянной колбы.

5. На основании расчетных данных разработаны БИЛ мощностью 50, 75, 100 и 150 Вт, удовлетворяющие требованиям заказчика по светотехническим параметрам.

6. Разработана технология откачки БИЛ с ртутным и амальгамным наполнением и методы измерения электрических и световых параметров БИЛ (ток лампы, напряжения зажигания на лампе, светового потока БИЛ) в процессе изготовления.

7. Разработана принципиальная блок схема светотехнического изделия, принципиальная схема ЭПРА, а так же конструкция и технология изготовления светотехнического изделия.

8. Разработаны основные технологические процессы изготовления светотехнического изделия и основные методы контроля качества изготовления.

9. Разработана система обеспечения качества светотехнических изделий, которая включает в себя технические требования, требования к обеспечению качества, правила приемки, методы контроля.

10. В разделе «Требования к обеспечению качества» указывается, что система обеспечения качества светотехнических изделий на стадии производства должна быть приведена в соответст-

вие с требованиями комплекса государственных военных стандартов «Климат-7» и раскрыты эти требования применительно к светотехническим изделиям.

11. В разделе «Правила приемки» раскрыты особенности приемки светотехнических изделий применительно к требованиям действующего комплекса государственных военных стандартов «Климат-7», в том числе относительно квалификационных, приемо-сдаточных, периодических и типовых испытаний, а также испытаний на сохраняемость.

12. В разделе «Методы контроля» указаны методы контроля светотехнических изделий по установленным техническим требованиям и критерии оценки результатов контроля.

13. Результативность предложенной системы обеспечения качества светотехнических изделий подтверждена результатами изготовления и испытания опытных образцов изделий (по 2 типономи-нала каждого изделия по мощности) на соответствие технических требований. Результаты всех проведенных испытаний положительные, отказов не было, что подтверждается протоколами испытаний.

14. Оценка требований светотехнических изделий по обеспечению работоспособности до 60 ООО часов подтверждена результатами испытаний на 2000 часов, а также расчетными данными.

15. Предложены пути дальнейшего повышения качества изготовления светотехнических изделий для серийного и массового производства. Основными из них являются:

- разработка технических условий для производства и контроля качества каждого элемента;

- автоматизация технологических процессов изготовления;

- обеспечение ЭПРА современными изделиями электронной техники.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах

1. Томилин H.A., Сергеев B.C., Кохонов A.A. Исследование импрегнированных катодов мощных СВЧ-приборов. Журнал «Наукоемкие технологии» № 3-4, 2005, т.6, с.26-27.

2. Марин В.П., Гродзенский С.Я., Кохонов A.A. Надежность электровакуумных приборов сверхвысоких частот в экс-

плуатации. Материалы научно-практической конференции «Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества», КБД - ИНФО - 2005, 1 - 10 октября 2005 г., Россия, г. Сочи, с. 102-104.

3. Поисковые исследования по повышению световой эффективности безэлектродных источников света с ВЧ-возбуждением разряда: Отчет по проекту РФФИ № 05-02-08041 офи-п./НИЦ «АТОМ». Руководитель проекта В.П. Марин. Исполнители То-милин H.A., Кохонов A.A., Водоватов Б.М. и др.-М., 2006.

4. Гродзенский С.Я., Кохонов A.A. Надежность ЭВП СВЧ в эксплуатации. Сб. Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий/ Материалы научно-практической конференции. М.: МИЭМ, 2006, с. 173-174.

5. Кохонов A.A., Гурко A.A., Марин В.П., Поляков Ю.В. Совершенствование контрольных операций технологического процесса изготовления магнетронов Материалы научно-технической конференции «Электроника и вакуумная техника. Приборы и устройства. Технология. Материалы». 24-25 сентября

2009 г., выпуск 3, Саратов, с. 68-70.

6. Марин В.П. Кохонов A.A., Обеспечение качества производства нового поколения светотехнических изделий повышенной долговечности (свыше 60000 часов) на основе безэлектродных ВЧ-ламп. Журнал «Наукоемкие технологии» № 7, 2010, т. 11, с. 31-36.

7. A.A. Кохонов Разработка изделий электронной техники и их производство. Требования и порядок выполнения. Москва: САЙНС-ПРЕСС, 2004 г., 72 с.

8. A.A. Кохонов, Гаценко В.П. Основы взаимозаменяемости. М.:МИРЭА, 2006 г., 192 с.

9. В.И. Капустин, A.A. Кохонов. Метрологическое обеспечение технологии в радиоэлектронике. М.:МИРЭА, 2007 г., 176 с.

10. A.A. Кохонов Методы и средства измерений, испытаний и контроля. М.: МИРЭА, 2009 г., 188 с.

11. A.A. КоХойов Основы взаимозаменяемости. М.: МИРЭА,

2010 г.,- 152 с.

Подписано в печать 22.06.2010. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,40. Усл. кр.-отт. 5,58. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 423

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)" 119454, Москва, пр. Вернадского, 78

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ "

ГЛАВА 2 АКТУАЛЬНОСТЬ СОЗДАНИЯ СВЕТИЛЬНИКОВ

НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

ГЛАВА 3 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО 30 СОЗДАНИЮ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

ЗЛ РАСЧЕТ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ БИЛ 30 МОЩНОСТЬЮ 50, 75, 100 И 150 ВТ ДЛЯ РТУТНОГО ВАРИАНТА И ВАРИАНТА С АМАЛЬГАМОЙ

3.2 РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ .40 ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ

3.3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОТКАЧКИ БИЛ С 44 РТУТНЫМ НАПОЛНЕНИЕМ И С АМАЛЬГАМОЙ

3.4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 47 АМАЛЬГАМ НА ОСНОВЕ СИСТЕМ Hg-In; Hg-In-Bi, Hg-BirSn-Pb

3.5 ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И СВЕТОВЫХ 51 ПАРАМЕТРОВ БИЛ

ГЛАВА 4 ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПО 59 ОБЕСПЕЧЕНИЮ КАЧЕСТВА

4.1 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ БЛОК СХЕМА

СВЕТОТЕХНИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ, ЕГО

КОНСТРУКЦИЯ

4.2 ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 64 ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ГЛАВА 5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ 71 ИЗДЕЛИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ ИЗДЕЛИЙ

5.1 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ГОТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ И 71 ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

5.2 РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИСПЫТАНИЙ 111 ИЗДЕЛИЙ

5.3 ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО

ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Всем известен факт вращения Земли вокруг своей оси. Период вращения равен 24 часам, т.е. суткам. В идеале, если бы Земля имела вертикальную ось вращения, то светлое (день) и темное (ночь) время суток были бы равны и составляли, примерно 12 часов. За счет наклонной оси вращения в течение года время дня и ночи изменяется и может составлять для дневного времени суток от. 6 до 18 часов для средней полосы.

Работать можно в основном в светлое время. Что бы увеличить светлое время человечество уже более 5 миллионов лет (а именно в течение стольких лет, по мнению ученых, живет на Земле человек) применяет в качестве освещения открытый огонь (костер, факел, лучина, свеча,.газовый фонарь, керосиновая или- масляная лампа). И только после изобретения электричества и электрической лампы накаливания появилось современное искусственное освещение.

Нои сама электрическая лампа накаливания, практически является также открытым огнем, только помещенного в колбу. При этом обычная электрическая лампа преобразует в свет только 5% электроэнергии, остальная уходит в тепло. Да, и долговечность современной электрической лампы составляет всего 750 - 1000 часов [1]. В лампах накаливания свет испускает вольфрамовая проволочка (нить), раскаленная добела проходящим по ней электрическим током.

Типичная бытовая лампа накаливания (общего назначения) состоит из следующих частей (рис. 1) [2, 3]: нити накала в виде спирали из вольфрамовой проволочки, стеклянного баллона (который откачивается) и цоколя, который является объединяющей и силовой деталью лампы и имеет контакты для подключения нити накала к электропитанию. Все эти три элемента конструкции могут быть разного размера и различной формы в зависимости от назначения: лампа общего назначения, с внутренним отражателем, витринная, для уличного освещения, для автомобильных фар, для карманного фонаря, фотографическая - лампа-вспышка. В бытовых лампах с тремя режимами накаливания имеются две нити накала, которые можно включать по отдельности и вместе, получая разную яркость. Как утке говорилось, средний срок службы большинства бытовых ламп при номинальном напряжении составляет 750-1000 ч.

Достоинства лампы накаливания - низкая стоимость лампы и необходимого для нее технологического оборудования, компактность, благодаря которой она хорошо подходит для регулирования светового потока, надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход. К недостаткам же, способным при некоторых обстоятельствах перевесить достоинства, относятся: низкий световой КПД, высокая рабочая температура и заметные колебания светового выхода при изменениях напряжения питания. По данным министерства энер] етики США, в американских домах и на предприятиях горят примерно три-четыре миллиарда ламп накаливания. И они потребляют около 10% от общего производства электроэнергии.

Рис. 1. Лампа накаливания

Переход на люминесцентные лампы дал огромную экономию электричества. Люминесцентная лампа (рис. 2) - это газоразрядный источник света, световой поток определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения. Люминесцентные лампы применяются для общего освещения, при этом их световая отдача и срок службы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. ( I

1200 мм <--—>

Рис.2. Схематичное изображение люминесцентной лампы Люминесцентная лампа (ЛЛ) почти всю потребляемую энергию преобразует в световое излучение, сама же остается холодной. Благодаря этому снижается потребность в электроэнергии, которую вырабатывают работающие на угле тепловые электростанции, попутно выделяя углекислый газ и способствуя глобальному потеплению [4].

Осветительные установки с люминесцентными лампами используются для общего освещения служебных и жилых помещений, специальных и ремонтных производств, складов, ангаров, а также специальных сооружений. Как известно, имеющаяся номенклатура люминесцентных ламп может давать световое излучение практически любого спектрального состава и обеспечить, при этом, высокие световые отдачи и сроки службы, в несколько раз превышающие соответствующие параметры ламп накаливания. Вместе с тем серьёзным недостатком стандартных люминесцентных ламп трубчатой формы являются их большие размеры, (особенно длина) при сравнительно малых мощностях и, как следствие, малые получаемые яркости. В связи с этим в осветительных установках используются крупногабаритные, многоламповые светильники (до 4х ламп). За рубежом за поi следние 20 лет проводились работы по созданию нового поколения энергоэкономичных "тонких" (диаметр трубки 16мм) JIJI с увеличенными удельными нагрузками в разряде, что позволило повысить эффективность ЛЛ и светильников на их основе на ~ 40%. В России производство подобных изделий отсутствует. Однако, в настоящее время, дальнейшие возможности по совершенствованию ЛЛ практически исчерпаны [5]. К недостаткам люминесцентных ламп относятся:

- использование нити накала для создания пробоя;

- применение ртути как источника света; л Л

- относительно малая долговечность ~ 10000 часов.

Основными направлениями для дальнейшего совершенствования источников света в настоящее время являются:

- увеличение срока службы;

- повышения светоотдачи;

- миниатюризация;

- улучшение эксплуатационных характеристик, в том числе уменьшение сменяемости ламп и снижение стоимости обслуживания.

Важным фактором для ограничения срока службы обычных электрических ламп и газоразрядных источников света являются различные процессы на электродах, приводящие к их дезактивации и распылению и ограничивающие долговечность ламп [6].

Первые работы по созданию безэлектродных газоразрядных ламп, в которых разряд возбуждается ВЧ и СВЧ электромагнитными полями, появились более 60 лет назад [7]. Достоинством безэлектродных ламп с внешним или внутренним расположением возбуждающей разряд индукционной катушки относитёльно газового баллона (горелки лампы) является отсутствие самого слабого элемента — нити накала. Необходимость создания-высоких удельных нагрузок в разряде, сложный процесс поджига при повышенных рабочих частотах (0,25-3,5 МГц) [8, 9], требования высокой надежности и долговечности электронных блоков возбуждения разряда сделали возможным практическое использование ВЧ-ламп для целей освещения только к началу 90-х годов прошлого века, благодаря прогрессу в области светотехнических технологий, химии люминофоров, а также в электронной технике по созданию новой элементной базы для электронных устройств питания ламп.

Применение безэлектродных разрядов позволяет обеспечивать получение более высоких сроков службы источников света (до 60 тысяч часов) [10, 11]^ т.е. на порядок выше по сравнению с традиционными источниками света, соответствующее уменьшение частоты сменяемости ламп и снижение стоимости обслуживания осветительных установок. Возможно также повышение световой отдачи* разрядов и варьирование спектральным составом излучения. Отсутствие электродов может обеспечить также возможность эксплуатации при более высоких уровнях механических воздействий. В 90-х годах ведущими мировыми компаниями был начат выпуск безэлектродных люминесцентных ламп QL (Philips. Голландия) и Endura (Osram. Германия) с индукционным возбуждением разрядов мощностью от 55 до 150Вт и сроком службы до 60 000 часов для осветительных установок с большой годовой наработкой и в местах, труднодоступных для обслуживания. В России более 20 лет назад во "ВНИСИ" (г. Москв'а) [.12] и во "ВНИИИС" (г. Саранск) были начаты исследования безэлектродных разрядов, созданы экспериментальные образцы безэлектродных ламп. Однако эти работы не получили необходимого развития в связи с ограниченным финансированием, в результате чего в нашей стране безэлектродные лампы и световые приборы на их основе не производятся.

В ФГУП «НИЦ «АТОМ», в МИРЭА и ОАО «ОКБ «МЭЛЗ» в период 2001-2005 гг. в рамках конкурсных работ, заданных Минпромнауки России, были проведены научные исследования, показавшие ряд преимуществ люминесцентных БИЛ, в том числе:

- отсутствие электродов, являющихся наименее долговечными узлами, что может обеспечить предельно большие сроки службы ламп (свыше 60 тысяч часов горения);

- повышение световой отдачи и долговечности за счет применения новых узкополосных люминофоров;

- увеличение удельных нагрузок в разряде при вводе энергии высокочастотными полями и сокращение габаритных размеров ламп.

Расчетные исследования показали, что при использовании рациональных люминесцентных высокочастотных ВЧ-ламп возможен переход от схем многоламповых светильников к одноламповым при существенном уменьшении габаритов светильников. При этом на основе новых светотехнических систем светильников с отражательной оптикой возможна замена существующих люминесцентных светильников практически во всем диапазоне высот подвески светильников (2,5 - 6 м), используемых в осветительных установках [13].

Конструкция люминесцентной безэлектродной ВЧ-лампы с высокочастотным возбуждением разряда, приведенная на рис. 3.

ФЕРРИТ

МАГНИТНОЕ ЛЮМИНОФОР УФ - ИЗЛУЧЕНИЕ ПОЛЕ

ЭПРА

КАТУШКА ЭЛЕКТРОН АТОМ РТУТИ

Рис, 3. Схематичное изображение люминесцентной безэлектродной индукционной лампы с высокочастотным возбуждением разряда

Лампа должна иметь колбу в форме замкнутого витка, наполненную парами ртути и буферным газом. Катушки трансформатора расположены на колбе лампы и обмотка такого трансформатора подключена к источнику высокочастотных колебаний. В колбе под воздействием электромагнитного поля инициируется разряд с силой тока порядка нескольких ампер. На внутренней поверхности колбы нанесён слой люминофора, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. Учитывая, что лампа работоспособна в диапазоне частот питающего напряжения от 50 КГц до 3 МГц, предпочтительно использовать частоты от 100 до 400 КГц. Трансформаторный сердечник имеет тороидальную конфигурацию и выполнен из фер-ритового материала. Потери в сердечнике трансформатора должны быть минимальными и составлять не более 5-7% общей подводимой к лампе высокочастотной мощности. Параметры наполнения колбы лампы и соотО ветственно электрические характеристики разряда [14] должны быть согласованы с высокочастотным ЭПРА. При этом напряжение на обмотке трансформатора должно находится в пределах 100-200 В, а напряжение на разряде иметь значение 20-30 В. Зажигание разряда в люминесцентной бэ-зэлектродной индукционной лампе будет происходить при напряжении на обмотке трансформатора в 2-3 раза превышающем рабочее.

В целом основные направления разработки базового светот;ехничеj ского комплекта с люминесцентной бэзэлектродной индукционной лампой и пути обеспечения высоких технических параметров для составных частей комплекта, должны заключатся в следующем.

По люминесцентным БИЛ

На основании физических процессов в плазме ВЧ-разрядов должны быть определены параметры наполнения ламп, найдены технические решения по основным узлам конструкции лампы и технологии изготовления, в том числе по выбору типа люминофора, возможности замены,' жидкой ртути при наполнении ламп на мультикомпонентные ртутные амальгамы, обеспечивающие работу ламп в расширенном диапазоне температур окружающей среды от минус 25 °С до 45 °С и др.

Световые параметры должны составлять:

- светоотдача с номинальным электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА) 70-80 лм/Вт;

- спектр излучения - белый естественного света (Тцв=3000 К).

Лампы должны надёжно зажигаться от номинального ЭПРА с выходными параметрами: амплитуда напряжения холостого хода 900-1000В, частота 250-350КГц.

Должны также выполняться весьма высокие требования по безотказности ламп. Гамма-процентная наработка до отказа лампы (Ту) при 7=90% должны быть не менее 60000 час. Отказом является незажигание лампы от номинального ЭПРА. Существенными также являются требования по сохраняемости. Должна также быть обеспечена высокая эксплуатационная стойкость, включая вопросы термоустойчивости и радиационной стойкости используемых люминофоров, сорбционной стойкости узлов лампы к ртути и, в целом, минимального спада световых параметров за срок службы лампы.

По высокочастотному ЭПРА

Электронный пускорегулирующий аппарат для БИЛ должен, являться вторичным источником питания, преобразующим выпрямленное сетевое напряжение в высокую (100-400КГц) частоту. Он должен обеспечивать функционирование сложной нагрузки, которой является плазма газового разряда. ЭПРА должен обеспечивать:

- зажигание лампы, т.е. пробой газового объёма;

- стабилизацию разряда с учетом того, что статическая вольт-амперная характеристика имеет нелинейный характер;

- надёжность при заданном весьма высоком сроке службы лампы (до 60000 час.);

- электромагнитную совместимость с питающей сетью и по электромагнитному излучению в составе осветительного прибора.

Таким образом, необходима разработка сложного схемотехнического решения ЭПРА на элементной базе, разрешённой к применению. Особое значение имеет требуемый высокий КПД ЭПРА, непосредственно влияющий на величину светоотдачи ВЧ-ламп, при их эксплуатации. в составе светотехнического изделия.

По световому блоку

Размеры и форма отражателя в светильнике определяется главным образом, формой и размерами светящегося тела источника света, требуемым светораспределением светильника и приемлемыми его размерами. Для достижения большого КПД светового прибора необходимо обеспечить достаточно большой угол охвата отражателя и снижение потерь светового потока источника света.

При конструировании рассмотренных выше составных частей и светового прибора в целом необходимо обеспечить достаточно высокие требования по стойкости к внешним воздействиям (синусоидальная вибрация, механический удар многократного действия, смены температур, и др.). Достаточно жесткий заданный диапазон окружающей среды при работе комплекта (от минус 25°С до +45°С), широкий диапазон температур при транспортировании (+70°С минус 60°С), возможность воздействия специальных факторов, а также высокие требования по надёжности, включая гамма-процентную наработку до отказа до 60000 часов в пределах срока службы 15 лет, высокие требования по сохраняемости. Перечисленные требования определяют сложность разработки по конструированию, технологичности и применяемым технологическим процессам.

В целом, новое поколение светотехнических изделий обеспечивает решение основных целевых задач по высокоэффективным осветительным средствам, в том числе:

- улучшение световых параметров;

- повышение надёжности и срока службы;

- повышение безотказности и стабильности световых приборов;

- расширение номенклатуры изделий и внедрение новых исполнений

Выводы: Изделие сохраняет работоспособность в диапазоне температур от 25 °С до + 45 °С.

Измерения проводили: Члены бригады

В.Ф. Шайкип

Л-fizfrs^ И.Л. Сахарова

Т.П. Колышевская

Представитель ФГУПНИЦ " Атом"

V? J,

Cfi&C^p* °-В- НАИТИИ

TXL И5Д0.иЕ>

ПРОТОКОЛ й 4 ««наплесках испмгдшгй издашь. ГОСТ 2С.57.4Ш-81

Прибор сьет овOi• ""Герсолшд?

ПГЕК.676342.QIC - ьа 50 Бт, ПГЖК.676342.010-С1 - на 75 Вт. ШЖ.670342.010-02 - ka 100 ПГКК.6 7в 3 42-07 D-fi3 - на 150

-помех- Енделкн: ОлС-п^збор светоио^ 50 В1? "0i0-0i-npis<5op сзз«озо£ 75 Вт, 010-02-пргбор csesoaoi: 100 Bl1, ОЮ-ОЗ-пр^оор сьетоза: 150 3?.

Испытание: {. ~) вийролрочи&сгь, (>СЗТ4-« J-) «й^мз^ешйс^аомь uaij, aisise з!«суа.вугь)

J.1

А=0.5Ш«

Количество кслыгаздэдш ИЗДЯТаГ:.——4~шт.} Нсправдиете вийрляии;Х. ^ОСКОО^'- ЛШ.'—к

I шт.:

ТЦИКЛА — 8 миг. (

- Ког>-6о ияклаВ — 45 , 't№ йрше — 6 час м sua тис г$ш • -i-J-\

Время

Hi -rufunnr чакшиичт;

РСГМСТРАЦВД ИСПЫТАН И П к ПРОТОКОЛУ

07.11. SGlGr*. S часои

Сз«11»2ССбг. 6 часов

C9.T1.2Cu"r. 6 часов

6 чг-р.рц

•

1 5 ! ( ♦

Продолжение протокола №4

HcnUICllW № ^MKUpWM"'"/' 'If,.-If'Я'

Время I»ciiut«I;»K lUii]). и iLi»w аиОДин*.

I *V.- ■

Удгрн<>н нагрузка (коя-iw bum. щщеха^.

Лхинкиштегышс углов

КОДИЧССТЯО v.i?poe 1200П Г--Я Il!T.), Продол. «иигапмв. «иг

Ч^с-ил* о mia. 80 . (ЕП I z?J

Ji'oj-einit f. ) ■ * "15 (па I--•). Nuiijnine («—.1

I шюскостд ламш,

Л^штелка, )ллрч MC 6 ^ 2 (HF IXT.) 1 Hsnpw-wniie >cK<H>r«ae list litjfKWV ^rwyst'iii'v—»ь

4ЬП

ДОПАЛЯХТСЛЬМие yUWM*'

Тгалнчесгио* (ПРИБОРОВ, ВЫПСТЖАВШИХ нснытмть

У**1»< шй чш

Hot* yorjtciwc

HcKMtei^e проппнА*''»

Ввбршпет Вибростми

УдвршыВ меид

Цеи-1£И}> га

УфО/(>,}оГ евгльта":Шочносьь коксов сшдсвнх зркосроз сохрвногд, заотгнь-- »с. i очников света в светозах призах ^с-лпьрм, оогошше лззшюфора в ЪШ. латуках нь кабляйагось.

Протокол № 5 проверки соответствия габаритных размеров и массы макетных образцов изделий техническому заданию но теме ОКР "Гербицид"

1. Объект испытания

Два макетных образца изделия ^Гербицид" мощностью 150 Вт.

2. Методика измерения

Габаришме рашеры измерялись линейкой, масса определялась путем навешивания на весах.

3. Результаты измерения

Результаты измерений приведены в таблице.

Наи.меионание Требования ТЗ Полученные величины

Габариты. Масса, Габариты, Масса»-7 мм кг мм КГ

Блок сьетопой 420x160x75 1,5 460x136x97 2.3 Влок гштания 410x60x50 1,5 247x210x55 1.7 Световой прибор 600x380x210 7 500x280x190 4,5 Комплект 600x380x210 10 500x280x190

4. Заключение: комплекты по габаритным размерам и массе СООТВС1 с гную г ТЗ.

Измерения производили: /, tffri'X^'' И .Л. Сахаропа Т.П. Колышенгкая

Протокол Л1> 8 испытания на бечоткаинооть макетных образцов ламп БИЛ мощностью 50, 75, 100, 150 Вт (п. 3.4.4. ТЗ ОКР "Гербицид")

1. Объект испытаний.

Макеты с: образцы световых блоков (Goat электродных индукционных люминесцентных ламп-БИЛ) мощностью 50, 75, 100. 150 Вт по 2 ниуки каждо) о гнил.

2. Цель исгп.1 гаиии.

Оценка безотказности макетных образцов ламп БИЛ мощностью 50, 75, 100, 150 Вт в условиях, приближенных к рабочим. ^ ^

3. Методика исмы иший. } Для проведения испытаний макетные образцы ламп размещались в с кеч оных приборах, имеющих степень зашиты IP54. Питание ламп осуществлялось от ЭПРА, обеспечивающих необходимый электрический режим работы.

Перед испытанием и после 2000 часов у макетных образцов измерялась яркость свечения яркомером типаТКА-ПК.

4. Период испытаний' май - сентябрь 2006 г.

5. Результаты исш.паний. , д

5.1. В процессе испытаний отказов ламп зафиксировано не было.

5.2. Параметры ламп до и после испытания на безотка нюеп» приведены п таблице 1.

Лямнв' БИЛ-150 БИЛ -100 1 параметр , т i .Ya 2 Л=2 |

Время ~uiMep<L час 0 | 20*П» 0 2U00 0 1 2000 1 0 201)0 1

Яркость, кд'ч" I03 , 30,ч ИЗ1 38ч 10s 30А. 10^ 30x10' j 24х 10' 3-1.\ 10' 28ч 10''- , 1 в

Время 1ямсра. час Яркость.

И1Л-75 2

0 \ 20М

05

25ч 10

ЙЗ

0 ! 200U I —

32х JO'i 25ч HI1

ВИЛ-50

Л» 2

2000

32ч I03 25x 1 <Г

З2.ч 5<Г

20CHI

25л 10' 1

6. Заключение.

Макетные образцы пылерждлн испытания на безотказность и годны для продолжения испытаний. И с i н>е i а и и я проводил и: с/'&и-ч^- ТА I. ЬСолышевекая */" И.Л.Сахарова

1. Гуторов М. М. Основы светотехники и источники света, М.,1968.

2. Пляскин П. В., Федоров В. В., Буханов Ю. А. "Основы конструирования электрических источников света" М.: Энергоатомиздат, 1983

3. Круг К.А. Основы электротехники. В 2-х томах 1946

4. Пляскин.П. В. Основы конструирования электрических источни- ■ ков света" М.: Энергоатомиздат, 19845. 2001 «Большая Российская энциклопедия» . s

5. Давиденко Ю. Н. Люминесцентные лампы 2005

6. Г.И. Бабат. Безэлектродные разряды и некоторые связанные с ними вопросы.,Вестник электропромышленности. 1942. №2 и №3.

7. Д.Д. Юшков. Безэлектродные источники света, Светотехника №2,1984.

8. Патент США №6160357 НКИ 315/248.10. "Light98", Bregens, Osterreich, A.Haas, D.Hofmann, E.Statnic, Tung' * Yang Wang, 58-69, 1998.

9. Патент США №398734, НКИ 315-57.

10. Д.Д. Юшков. Безэлектродные источники света, Светотехника №2,1984.

11. Марин В.П., Фонин М.Н. Высокодолговечные источники света и. сферы их применения Наукоемкие технологии. — 2005, том 6. № 3-4. -С.101-104.

12. Д.Д. Юшков, Л.Б. Водоватов. Распределение электронов при диффузионном разряде. Тезисы докладов V Международной светотехнической конференции, СПб, 2003.А

13. Епанещников. Осветительные установки. М., Энергия, 1973.

14. Мешков В.В. Осветительные установки. М.: Госэнергоиздат. 1947. ,18: ГОСТ 17677-82. Светильники. Виды и обозначения.

15. СНиП23-05-95. Строительные нормы и правила Российской Федерации и искусственное освещение.

16. Справочная книга по электротехнике. М.: Энергоатомиздат. 1995.

17. Епанешников М.М. Электрическое освещение. M.-JL: Энергия.1973.

18. Водоватов Л.Б. Исследования эффективности люминофоров при возбуждении излучением безэлектродных высокочастотных разрядов в ртутных средах с целью создания энергоэкономичных средств освещения. Наукоемкие технологии. 2004, Т. 5, № 1.

19. Патент США №3987334 НКИ 315-57 315/248. Высокоинтенсивный безэлектродный источник света низкого давления, возбуждаемый с помощью трансформаторного устройства.

20. Патент США №3500118 НКИ 315/248.

21. Каталог фирмы "OSRAM", 2002.

22. Гвоздев-Карелин С.В. Особенности и примеры применения безэлектродной люминесцентной лампы ЕМОУРА фирмы 05РАМ Светотехника, 2006, №3 J ' s

23. Г.Н. Рохлин. Разрядные источники света. М.: Энергоиздат 1991.

24. ТУ 2661-001-48591565-2000. Люминофор марки ФЛЦК. Технические условия НПФ «Люминофор» (г. Ставрополь). - 2000. - 21с.

25. Ю.П. Ермолаев, И.К. Саттаров Конструкторско-технологические возможности повышения качества пленочных элементов Казань: Мастер Лайн, 2001, с. 148.j.)

26. Томилин Н.А., Сергеев B.C. Разработка амальгам для ртутных ламп низкого давления // Наукоемкие технологии. 2008. '- Т. 9, № 5. • -С. 10-15.

27. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Под общ. ред. Н.П.Лякишева. М.: Машиностроение, 1996. - Т. 1. -992 с.

28. Дэльман К., Мюллер Ш., Рот X. О температурном режиме люминесцентных ламп Т5 с высокой световой отдачей // Светотехника. -2005.-№2.-С. 36-37.

29. Юм-Розери М. Введение в физическое металловедение. М.: Металлургия, 1965. - 135 с.

30. Семенченко В.К. Поверхностные явления в металлах и сплавах. -М.: Гостехиздат, 1957. 325 с.

31. Hohn Н. Mercury in chemical metallurgical Research //J. Sci and its Applicat. — 1950. V.3, №1. - P. 1112-1115.

32. Strachan J.F., Harris N.L. The attack of unstressed metals by liquid merckury // J. Inst. Metals. 1956. - V.85. - P. 17.

33. Сегеев B.C. Использование методов термического анализа для разработки высокотемпературных материалов Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 2009.

34. Водоватов Л.Б. Исследования эффективности люминофоров при возбуждении излучением безэлектродных высокочастотных разрядов" в па-рортутных средах с целью создания энергоэкономичных средств освещения Наукоемкие технологии. 2004, том 5. - № 1. - С. 19-24.

35. О.П. Лавренев Управление качеством конструкторских проектов РЭС М.: Компания Спутник +, 2005, с. 176.

36. Гличев А.В. Основы управления качеством продукции М.: 2001.

37. Окрепилов В.В. Управление качеством М.:, 1998.

38. Окрепилов В.В. Менеджмент качества С.-П., Наука, 2003.

39. А.Д. Никифоров Управление качеством. М.: Дрофа, 2004,, с. 720.$

40. В.И. Капустин, А.А. Кохонов. Метрологическое обеспечение технологии в радиоэлектронике. М.:МИРЭА, 2007 г.

41. Воронцов В.Н. Контроль качества и прогнозирование надежности изделий электронной техники по электрофизическим параметрам : Дис. . д-ра техн. наук : 05.11.13 : Санкт-Петербург, 2002 308 с. РГЪ ОД, 71:04-5/119-6.

42. Методы и средства контроля и испытаний радиоэлектронной аппаратуры // Радиоэлектрониказа рубежом. 1985. вып. 1. С. 11—14.

43. Го Вай, Го Юэ. Проблемы ранних отказов: обзор современногоiсостояния вопроса тренировки. ТИИЭР. 1983. Т. 71. № 11, С. 34-44.

44. М. Горлов, А. Адамян, Л. Ануфриев, В. Емельянов, А. Строгонов

45. Тренировка изделий электронной техники и электронных блоков.

46. Fedraw К., Becker К. Impact of thermal cycling on computer reliability. Proc. annu. Reliab. Maintainability Symp. Orlando. FL. jan. 25-27. 1983. New-York. IEEE. 1983. V. 526. P. 149-153.

47. Bucr C.N., Cartalino L.J., Shalvoy C.E. Justifying the coast of test during burning // Electronics Test. 1988. April. P. 30, 32, 34-35.

48. ГОСТ РВ 20.57.413-97 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Контроль качества готовых изделий и правила приемки.

49. А.А. Кохонов Разработка изделий электронной техники г! и^ производство. Требования и порядок выполнения. Москва: САЙНС-ПРЕСС, 2004 г.

50. А.А. Кохонов Методы и средства измерений, испытаний и контроля. М.: 2009 г.

51. Ю.С. Карабасов, А.И. Кочетов, В.П. Соловьев, JI.A. Дубровина Всеобщее управление на основе качества. Москва: МИСиС, 2003*г.

52. Барышев В.Н "Измерение, контроль, испытание и диагностика ( изделий радиоэлектроники", М.: МИРЭА, 2000 г.

53. ГОСТ 9.032-74 ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Группь^ технические требования и обозначения.

54. ГОСТ 9.301-86 ЕСЗКС. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования.

55. ГОСТ РВ 20.39.414.1-97 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Классификация по условиям применения и требований стойкости к внешним воздействующим факторам.

56. ГОСТ РВ 20.57.416-97 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Методы испытаний.

57. ГОСТ В 9.003-80 ЕСЗКС. Военная техника. Общие требования к условиям хранения.

58. ГОСТ 24927-87 Изделия электронной техники. Общие требования к временной противокоррозийной защите и методы испытаний.

59. ГОСТ 14192-96. Маркировка грузов.

60. ГОСТ РВ 20.57.418-98 КСКК. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Обеспечение, контроль качества и правила приемки изделий единичного и мелкосерийного производства.

61. ГОСТ РВ 20.57.411-97 КСКК. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Организация работ по сертификации систем качества и производств.

62. ГОСТ Р 8.568-97. Система государственных испытаний продукции. Порядок аттестации испытательного оборудования. Основные положения.

63. ГОСТ РВ 20.57.414-97 КСКК. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Методы оценки соответствия требованиям к надежности.

64. ГОСТ 14254-96 Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP).