Изготовление электрических ламп в домашних условиях. Часть 1. Инструменты и материалы

Идея создания полноценных электрических лампы давненько пришла мне на ум, но долго откладывалась - поначалу я отметал ее как что-то слишком сложное для домашней самоделки без наличия того же полноценного вакуумного насоса и специальных горелок. К тому же в то время меня сильнее увлекали просто заводские разнообразные лампы и светильники, но в прошлом году наконец-то дело понемногу начало двигаться вперед. Причем толчок к реализации задумки произошел после удачной опытной проверки простого перистальтического насоса для воды с Али как вакуумного, и просмотра обзора на портативную небольшую горелку с тех же краев на ютубе, а также удачной опытной проверки возможности повторного использования электродов из заводских ламп.

В итоге изготовив несколько удачных экземпляров вакуумных ламп накаливания и несколько газоразрядных (в основном в виде простых трубок с двумя электродами), и таким образом набрав некоторый практический опыт в этом деле было решено поделиться им в виде нескольких статей . Заодно по ходу изложения материалов можно будет сложить представление какие операции необходимо провести для изготовления собственной лампы.

Возможно, мой опыт кому-то пригодится - вдруг кто-то еще захочет попробовать сделать свою лампу, или же пригодятся те или иные детали, например работа со стеклом.

В данной части приводится перечень необходимых инструментов, материалов и оборудования, которое будет необходимо для успешной работы.

Пинцеты

Нужны для удержания стекла, обжима его же, а также для формования и закрепления вольфрамового тела накала в электродах. При этом малым пинцетом удобно удерживать саму проволоку из этого металла. На фото показаны обычные стальные пинцеты, но как большие лучше использовать титановые - удобнее благодаря более низкой теплопроводности. Я пока пользуюсь стальными, но в будущем планирую титановые прикупить. Пинцеты должны иметь "губки" с острыми кончиками чтоб можно было захватывать прицельно тонкие предметы, в нашем случае - вольфрамовые нити.

Кусачки

Рекомендую использовать именно такой вид данного инструмента как на фото - благодаря тонким режущим кромкам ими очень удобно откусывать короткие концы проволок, особенно если надо перекусить закрученный куда-то внутрь остаток. Только как инструмент они "нежные" - не предназначены для чего-то толстого и твердого. Поэтому, например, перекусывание даже тонких гвоздей положительно на их "здоровье" никак не скажется.

Пассатижи

Для расплющивания концов платинитивой и титановой проволок. Эта операция необходима для увеличения площади контакта будущего электрода с телом накала. Указанное происходит при изгибании расплющенного места пинцетом так на себя (похоже к складыванию между собой пальцев одной руки), и последующей аккуратной обжимки этого места теми же пассатижами.

Лупа с сильным увеличением

С ее помощью удобно осматривать готовые впаи на наличие непропаев, трещин, отслоений стекла, удобно оценивать готовые обжимки вольфрамовых проволок на электродах и не только. Использую еще советскую лупу с 8х увеличением, снятую из такой родной подставки на трех ножках.

Медная, титановая, платинитовая и нихромовая проволоки

Медную проволоку можно использовать как геттер, хотя титан в данном применении работает лучше. А из него и платинита изготавливаются уже сами электроды. Правда ЛН именно с титановыми электродами я пока не делал, но учитывая его достаточную пластичность для расплющивания с последующим изгибом без излома - он должен подойти. Причем обычно в качестве вводов используется именно платинит благодаря такому же ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения) как у платины и у платинитового стекла, из которого делаются и колбы ламп как раз. Но опытным путем было установлен что и титан хорошо справляется, поскольку его ТКЛР от ТКЛР платинита отличается не сильно. Обе проволоки можно приобрести по-инету, правда платинит более редок. Зато титановая проволока благодаря вейперам стала довольно распространена, причем по информации продающих ее магазинов делается она и довольно чистого титана марки Gr1 (и возможно потому как именно геттер такой титан отлично работает). Нихромовая проволока нужна для нарезки стеклянных трубок - прокручивание трубки по раскаленной проволоке легко растрескивает ее поперек, это гораздо быстрее и удобнее, чем резать трубку дремелем или чем-то похожим. Диаметр медной и нихромовой проволок на фото составляет 0,4мм, однако последний можно взять и потолще - примерно до 0,6-0,7мм, ибо такой тонкий в работе мне не совсем понравился. Платинитовая проволока тоже бывает разных диаметров, на снимке на катушке намотана 0,5мм, бывает еще 0,4мм. Подойдет и 0,3мм, которая используется в КЛЛ, например. Но, конечно же, все зависит от тока, который будет протекает через лампу.

Заводские электроды из различных ламп

Близ катушки с платинитом видно несколько заводских электродов от различных ламп, в том числе и от КЛЛ. Их можно повторно использовать в случае сложностей с нахождением платинита или титана.

Вольфрамовая спираль

На снимке извлеченная из ГЛН, требуется для изготовления собственно самого тела накала. ГЛН в качестве источника вольфрама пришлось использовать потому, что он в этих лампах (именно тело накала, а не его поддержки) достаточно пластичен, чтобы не ломаться легко же при растягивании витков спирали пинцетом. Я пробовал использовать спирали от обычных газополных сетевых ламп, но не тут-то было - ломаются словно стеклянные. На первых порах неплохо подходят спирали от 300Вт сетевых галогенок - проволока спирали в них не слишком толстая, из-за чего бы пришлось использовать электроды большего диаметра, но и не слишком тонкая чтобы усложнить работу с ней. На снимке фото нить как раз из такой галогенки.

Вакуумный насос

Как уже говорилось вначале статьи опытным путем было установлено, что обычные перистальтические насосы для воды с Али отлично справляются с работой в качестве вакуумных. Нужно только предварительно снять крышку с насоса и приклеить к его корпусу (отлично подходит обычный суперклей) полоску из тонкого 0,2мм картона для того, чтобы ролики полностью сплющивали трубку. Причем нужно брать модификацию такого насоса с самой тонкой трубкой - с 1мм внутренним и 3мм внешним диаметрами. Такой диаметр рабочей трубки даст медленное натекание воздуха через нее во время откачки, а также не сплющится атмосферным давлением. Однако скорость откачки по этой причине невысока и, например, колба обычной сетевой ЛН будет откачиваться с полчаса. Зато самодельные лампы с колбами из стеклянных трубок такой насос откачивает куда быстрее. Натекание же воздуха происходит по причине проницаемости вот такого обычного силикона - для газов он похож на этакое сито. Для исключения затягивания трубки роликами внутрь корпуса на нее можно поверх одеть отрезки более толстой, чтобы крышка корпуса насоса все это далее плотно удерживала. Такое повышает удобноство работы с насосом, ибо удерживать трубку пальцами при откачке не сильно удобно.

С его помощью удобно удерживать уже откачанную и отпаянную лампу в процессе жестчения, удерживая ее зажимами за выводы и подключив к источнику питания. А также при поворачивании его зажимов вверх он превращается в удобную подставку для остывания отожженных трубок или удерживания некоторых стеклянных изделий в процессе этого дела. Только для использования в качестве держателя для ламп необходимо провести небольшую модификацию держателя, заключающуюся в одевании отрезков силиконовых трубок на "суставные поверхности" (поверхности с закруглениями), предварительно смазав их силикон-фторопластовой смазкой, а тажке одевании термоусадки на прижимные пластины. Причем отверстия в них необходимо для исключения быстрого прорезания силикона немного раззенковать.

Надфиль с алмазным покрытием

Благодаря алмазной крошке на поверхностях им удобно делать царапины на так называемых оттяжках - местах истончения более толстых трубок для последующего их отлома, или отламывать излишки капиллярных самодельных трубочек. Благодаря тонким стенкам перечисленные детали легко ломаются только от царапины указанным инструментом. Правда в случае оттяжек имеется зависимость от диаметра - оттяжки диаметром побольше удобнее отламывать прогрев нихромовой проволокой до образования круговой трещины или просто вовсе проплавив ею насквозь. Надфиль надо выбирать с гранью поострее, впрочем сильной остроты кромки не нужно - микроскопические алмазы сделают свое дело и так. Главное чтобы такой надфиль не был круглым, впрочем работа круглого не проверялась.

Стеклянные трубки разных диаметров

Для изготовления колб, геттерных ампул, штенгелей, остекловки электродов, изготовления бусин и не только. Отлично, если есть возможность купить или еще где найти чистые трубки из платинитового стекла с диаметрами примерно от 9мм до 16мм (с таким стеклом я работал и работаю как раз, и такие диаметры оказались удобны), в ином же случае приходится использовать колбы от заводских ЛЛ и КЛЛ. Это менее удобно, поскольку приходится дополнительно стараться нейтрализовать ртуть и смывать люминофор, но тем не менее это стекло после проведенных операций отлично подходит. Также необходимо вытянуть будет в пламени большой горелки тонкую трубку для остекловки электродов. Данная операция нужна для защиты металла электродов от переокисления при сильном разогреве при запайке, а также облегчает саму впайку. Помимо указанных источников стекла можно также пробовать использовать любое другое не кварцевое, например мне удалось создать небольшую лампу тлеющего разряда используя пробник от духов Oriflame. Оценить насколько оно подойдет можно экспериментальным путем по отсутствию растрескиваний остекловки электродов из указанных в статье металлов. И, пожалуй, стоит предупредить что ампулы от лекарств, к сожалению, не подходят (форма у них довольно заманчивая для изготовления небольшой лампочки) - ихнее стекло имеет сильно отличающийся от платинита ТКЛР, что приводит к быстрому разрушению впая в него. Разве что бывают ампулы из разных стекол (имею ввиду прозрачные прежде всего), но не уверен в этом.

Силиконовая трубка

Используется для продувки с помощью своих же легких (как это делают стеклодувы) отверстий в стенках трубок - нет необходимости заморачиваться со сверловкой алмазным инструментом, когда отверстие легко продувается при сильном разогреве участка колбы в пламени малой горелки. Трубка нужна с внутренним диаметром 3, и внешним - 5мм, такую мне использовать понравилось больше всего.

Две газовые горелки с большим и малым пламенем

Большая горелка используется для изготовления колб, впаев по методу сплющивания конца трубки, отжига. Меньшая - для прогрева стекла при продувке отверстия, для впаев электродов по методу впая в оттяжку, для впаев электродов в уже продутые отверстия, для их же остекловки, для изготовления бусин. Большая горелка используется как есть, т. е. ее не надо как-то модифицировать, разве что смазать смазкой для пластиков кольцо регулировки подмешивания воздуха в исходящий поток газа и смазывания замка на нижней части (место подключения к баллончикам) - дольше прослужат (у основания меньшей горелки сделал то же самое). Наименование ее модели Master Torch WS-516C, покупалась на Бангуде, но ввиду популярности можно найти и в местных магазинах. Меньшая же горелка изготовлена "скрещиванием" двух других - горелки-"карандаша" Intertool GB-0001 и простенькой шумной безымянной горелки с широким "выхлопом". Операция объединения проводится для большего удобства в работе - изначально в "карандаше" объем резервуара для газа довольно мал, и одной заправки хватает на минут может 15 работы - не помню уже точно, но помню что было мало и приходилось часто дозаправлять. В конце-концов мне эти заправки надоели, была куплена еще одна горелка, и от обеих отпилены "головы", после чего собственно сама горелка от "карандаша" и основание с вентилем от новой были спаяны воедино обычным ПОС-61. Использовать тугоплавкий припой нет необходимости - место спая почти не греется, к тому же от нагрева при пайке твердым припоем скорее всего сгорят склеенные заводские места горелок (по блеску в сочленениях деталей есть подозрение что используются склейки). Причем модификация второй горелки специально бралась с железной трубкой, чтоб можно было легко припаяться, и старался вытряхнуть тщательно опилки из трубок еще - спецприспособы для резки такого нет, а опилки могли забить сопло (у малой горелки ее диаметр довольно мал). Как показал опыт использования обе горелки весьма надежны, причем ввиду малого расхода баллончик малой горелки долго израсходуется. Только вот большая горелка при малом количестве газа в баллончике склонна к опрокидыванию, но это легко решается установкой ее, например, в стеклянную литровую банку. Стеклодувы конечно же используют иное газовое оборудование, знаю и про бензиновые горелки еще, но показанные на фото дают огонь с температурой около 1100°C (чего полностью хватает для платинитового стекла), к тому же удобны в работе из-за отсутствия шлангов. Поэтому не вижу большого смысла сразу же использовать для работы что-то посложнее и подороже.

В конце этой части привожу фото, где показано как именно модифицируется насос и из каких двух разных горелок была собрана малая одна для возможности работы с узким пламенем, а также способ упомянутый в статье способ изоляции сочленений у "третьей руки".