Description de la lueur d'une ampoule au néon
Qu'est-ce qu'une lampe au néon ?
Un tube à décharge à basse pression rempli de néon, un gaz inerte, est le tube au néon classique, une lampe qui produit une lumière rouge-orange uniforme sur toute sa longueur. Les gaz inertes utilisés dans les dispositifs d'éclairage comprennent l'hélium, le xénon, l'argon et le krypton, mais ils ont des spectres lumineux différents, ce qui permet de les combiner et de créer différentes couleurs.
Le néon n'est pas structurellement différent des autres lampes à décharge, y compris les lampes fluorescentes. Un courant de 0,1-1 milliampère est nécessaire pour démarrer l'appareil. Cette sensibilité a permis d'utiliser des lampes au néon dans des indicateurs de tension de secteur, à condition d'utiliser une résistance abaisseuse pour se protéger contre l'électrocution.
Dans le même temps, la tension d'allumage, en fonction de la longueur, du diamètre et du remplissage en gaz de l'ampoule, peut atteindre 12 000 volts. Par conséquent, le démarrage et l'entretien de l'appareil nécessitent un onduleur dans le circuit. L'éclairage au néon est principalement utilisé dans la publicité et le divertissement en Europe et aux États-Unis. En Russie, cette mode s'est répandue avec un retard de dix à quinze ans, bien que la technologie de la décharge luminescente et de l'indication soit utilisée dans les appareils industriels depuis les années 50.
D'où vient le néon ?
Le premier néon a été fabriqué en 1910 par Georges Claude, mais pour son invention, il s'est appuyé sur les travaux de Maurice Travers et William Ramsay, des chimistes britanniques qui ont obtenu du néon en l'éliminant de l'air comme sous-produit. Dans l'air atmosphérique, la concentration maximale de Ne atteint 0,00182%. Ce chiffre est très faible à l'échelle mondiale, mais suffisant pour l'extraire à l'échelle industrielle.
Pour produire du néon, il faut liquéfier tous les composants lourds de l'air, ce qui donne un composant résiduel non liquéfié, le mélange hélium-néon. Trois méthodes sont utilisées pour séparer l'hélium et le néon :
- Adsorption du néon par le charbon actif refroidi ;
- congélation avec de l'hydrogène liquide ;
- double distillation dans un évaporateur-condenseur ;
- rectification à froid du mélange compressé.
C'est cette dernière technologie qui permet de produire un gaz d'une pureté de 99,9% à l'échelle industrielle.
Vidéo : Néon - le gaz le plus INERT de la planète
Types de néons
Tout tube lumineux coloré, parfois convenablement courbé, est appelé à tort un néon. Dans sa forme classique, cependant, une telle lampe est constituée d'une ampoule de verre remplie de néon inerte, avec deux ou trois électrodes à ses extrémités. Les lampes témoins sont plus petites que l'élément LED et les tubes à décharge peuvent atteindre dix mètres de long et 20 mm de diamètre.
L'ampoule est façonnée en chauffant le verre sur un chalumeau à gaz, rempli de néon et de quelques gouttes de mercure ajoutées pour éclaircir la lueur. Le dispositif est mécaniquement instable et son élimination nécessite des mesures de sécurité particulières en raison de la toxicité de la vapeur de mercure. Cependant, la simplicité du dispositif limite sa longévité à l'intégrité de l'ampoule, à la composition des électrodes et à la facilité d'entretien des éléments déclencheurs. Il n'y a littéralement rien à brûler dans un néon classique, de sorte qu'ils peuvent durer jusqu'à 80 000 heures en fonctionnement continu.
Flexible .
La difficulté de faire fonctionner les ampoules en verre a conduit à l'invention de technologies alternatives qui imitent l'éclairage au néon. En remplacement, les bandes de LED encastrées dans des bandes de PVC ou de silicone sont devenues populaires. Elles diffusent les faisceaux des ampoules de manière à ce que la lumière soit répartie uniformément sur la surface de la bande. Le fameux néon flexible :
- facile à installer - il se fixe dans des fixations ou des rainures spéciales avec un coude de 180° et un diamètre de pliage de 10 mm ;
- mécaniquement stable et étanche ;
- abordable ;
- faible consommation d'énergie - la bande de 50 cm est alimentée par une connexion USB standard de 3 à 4 volts.
Froid
Une variété de néons flexibles, mais exécutés technologiquement d'une manière différente. Comme source de lumière, on utilise un phosphore dont est recouvert un fil de cuivre flexible. Sur une couche de phosphore et un diélectrique transparent, un mince fil de cuivre est enroulé en spirale. L'ensemble de la construction est doté d'une gaine en plastique transparent. La bobine avec la tige fonctionne sur le principe d'une bobine magnétique, et c'est le champ magnétique qui excite la luminescence du phosphore.
Le fonctionnement des néons froids est possible lorsqu'ils sont connectés au réseau par des onduleurs spéciaux produisant du courant à des fréquences allant jusqu'à 6000 Hz. La lampe elle-même est un cordon flexible, robuste et étanche, dont les couleurs varient en fonction du type de phosphore.
Le diamètre du cordon est souvent réglé par les fabricants uniquement sur l'épaisseur de la gaine extérieure, la partie intérieure restant inchangée. Par conséquent, il n'est judicieux de prendre un cordon plus épais que si cela est justifié par la taille de la fente de construction.
Le néon froid se caractérise par l'absence totale de chauffage du filament en fonctionnement continu. Le seul inconvénient de cette technologie est qu'en cas de courbures fréquentes de petits diamètres, le revêtement de phosphore est cassé, ce qui entraîne la formation de zones sombres sur le fil.
Où utiliser les néons, exemples avec photos
Les propriétés des néons ont déterminé à l'origine leur utilisation dans le domaine de l'électrotechnique :
- les indicateurs de tension du secteur dans les appareils électriques ;
- des dispositifs de contrôle et d'indication pour détecter la présence de tension sur les conducteurs ;
- des indicateurs de rayonnement électromagnétique - dans le Balizor, le néon s'allume lorsqu'il est exposé à un champ électromagnétique ;
- un fusible dans les circuits de signalisation.
Les lampes au néon sont aujourd'hui utilisées principalement dans les secteurs du commerce, du design et du divertissement.
Comment fonctionne une lampe au néon
Le néon à décharge classique utilise la capacité du néon à émettre des photons de lumière lorsque les molécules de gaz échangent de l'énergie dans un milieu déchargé sous l'influence de l'électricité. Lorsqu'un courant alternatif est connecté, la lueur est distribuée uniformément dans l'ampoule. Si le courant est constant, la lueur est concentrée autour de la cathode.
Schéma de câblage
Les lampes témoins sont connectées via une résistance abaissée selon le schéma de câblage suivant.
Par exemple, les appareils d'éclairage avec des éléments LED nécessitent une connexion plus complexe via un ballast, comme le montre l'illustration ci-dessous.
Le branchement d'un néon à décharge gazeuse implique la présence d'un convertisseur de puissance approprié dans le circuit.
Le premier circuit est considéré comme standard. Le second réduit la longueur des conducteurs et si un côté du circuit tombe en panne, le second continue à fonctionner.
En fonction de la longueur et du diamètre du tube de décharge, il faut un transformateur élévateur dont la capacité est indiquée dans le tableau.
Le raccordement des luminaires électriques aux appareils à haute tension nécessite des connaissances en électricité et en électrotechnique. Si le calcul est incorrect, la décharge peut se transformer en arc électrique, avec pour conséquence l'éclatement de l'ampoule.
Le néon froid est relié par un onduleur à une alimentation de 12 ou 24 volts, en fonction de la longueur du cordon lumineux.
Le néon LED se connecte de la même manière que les bandes LED, mais toutes les connexions se font par des connecteurs, suivis d'un scellement de la jonction, comme dans la vidéo.
Comment obtenir un spectre de lumière différent
Les rubans RGB équipés d'un contrôleur permettent de modifier la couleur, le mode et l'intensité de l'éclairage du néon flexible avec une simulation de lumières ou de stroboscopes. Dans les lampes à décharge, différents gaz nobles ou combinaisons de gaz avec la couleur de l'ampoule en verre sont utilisés pour produire différentes couleurs. Par exemple, un xénon bleu est pompé dans une ampoule jaune pour produire une lueur verte.
Avantages et inconvénients
Le néon à décharge gazeuse émet une lumière plus douce et, si je puis dire, plus analogique par rapport aux autres types d'appareils. Les avantages de ces lampes sont les suivants :
- l'uniformité de la luminescence ainsi que la possibilité de concentrer la lumière sur l'une des électrodes en cas d'utilisation du courant continu ;
- durabilité - aucun élément consommable dans la construction ;
- Fonctionnement des petites lampes témoins directement sur le secteur 220 V ;
- Possibilité de fabriquer différentes formes d'ampoules et de cathodes ;
En même temps, la conception des lampes à décharge n'est pas sans inconvénients et est considérée comme dépassée pour les raisons suivantes :
- le bruit du transformateur élévateur pendant le fonctionnement ;
- La fragilité de l'ampoule de verre ;
- difficile à éliminer en raison de la présence de vapeur de mercure toxique à l'intérieur de la construction.
Principales différences avec les bandes LED
Le cordon, qui fonctionne sur le principe de la lueur phosphorescente sous l'influence d'un champ électromagnétique de la même manière que le tube à décharge, émet de la lumière à 360°, mais il se courbe dans toutes les directions et consomme moins d'énergie. La bande LED flexible rayonne la lumière sur 180° d'un côté et ne se plie que dans un seul plan. L'avantage d'une bande LED flexible simulant un néon est sa stabilité mécanique, sa facilité d'utilisation et la possibilité de contrôler le mode via un contrôleur.
Bien sûr, le système RVB est limité par le rayon de direction et de courbure et par l'étroitesse du vecteur lumineux, mais ces inconvénients sont compensés par la possibilité de créer des spectacles lumineux uniques en utilisant des contrôleurs programmables avec différents modes de fonctionnement. En même temps, le fil du néon lumineux est plus fin (jusqu'à 2 mm) et permet une installation dans des joints et des espaces étroits, ce qui est important pour l'auto-réglage et l'amélioration décorative de divers appareils.
Il convient d'ajouter que le rétro, y compris l'analogique, fait aujourd'hui un retour en force, de sorte que les anciennes lampes à décharge ne sont pas sans intérêt sur le plan de la conception et du marketing. Le prix et la sophistication ont fait des néons classiques le choix des acheteurs fortunés qui veulent se distinguer par leur statut et leur bon goût.