Opis świecenia żarówki neonowej
Co to jest lampa neonowa?
Klasyczną lampą neonową jest niskociśnieniowa rura wyładowcza wypełniona gazem obojętnym - neonem, który na całej swojej długości emituje jednorodne pomarańczowo-czerwone światło neonowe. Gazy obojętne stosowane w urządzeniach oświetleniowych to hel, ksenon, argon i krypton, ale mają one różne widma jarzenia, co pozwala na ich łączenie i tworzenie różnych kolorów.
Neon nie różni się strukturalnie od innych lamp wyładowczych, w tym fluorescencyjnych. Do uruchomienia urządzenia potrzebny jest prąd o natężeniu 0,1-1 miliampera. Ta czułość umożliwiła stosowanie lamp neonowych we wskaźnikach napięcia sieciowego, pod warunkiem zastosowania rezystora obniżającego napięcie w celu ochrony przed porażeniem prądem.
Jednocześnie napięcie zapłonu, w zależności od długości, średnicy i wypełnienia gazem żarówki, może osiągnąć 12 000 V. Dlatego uruchomienie i konserwacja urządzenia wymaga zastosowania falownika w obwodzie. W Europie i Stanach Zjednoczonych oświetlenie neonowe jest stosowane głównie w reklamie i rozrywce. W Rosji moda ta rozpowszechniła się z opóźnieniem dziesięciu do piętnastu lat, chociaż w urządzeniach przemysłowych technologia wyładowań jarzeniowych i sygnalizacji była stosowana od lat 50.
Skąd się bierze neon
Pierwszy neon został wyprodukowany w 1910 r. przez Georges'a Claude'a, ale przy jego wynalezieniu wykorzystał on prace Maurice'a Traversa i Williama Ramsaya, brytyjskich chemików, którzy uzyskali neon, usuwając go z powietrza jako produkt uboczny. W powietrzu atmosferycznym maksymalne stężenie Ne osiąga wartość 0,00182%. Jest to bardzo mało w skali globalnej, ale wystarczająco dużo, aby wydobywać ją na skalę przemysłową.
Sposób wytwarzania neonu polega na skropleniu wszystkich ciężkich składników powietrza, w wyniku czego powstaje pozostały nie skroplony składnik - mieszanina helu i neonu. Do rozdzielania helu i neonu stosuje się trzy metody:
- Adsorpcja neonu przez chłodzony węgiel aktywny;
- zamrażanie ciekłym wodorem;
- podwójna destylacja w skraplaczu wyparki;
- rektyfikacja na zimno sprasowanej mieszanki.
To właśnie ta ostatnia technologia pozwala na produkcję gazu o czystości 99,9% na skalę przemysłową.
Wideo: Neon - najbardziej NIEZALEŻNY gaz na Ziemi
Rodzaje neonów
Każda świecąca kolorowa rurka, czasem odpowiednio wygięta, jest mylnie nazywana neonem. W swojej klasycznej formie lampa taka składa się ze szklanej bańki wypełnionej obojętnym neonem, z dwoma lub trzema elektrodami na końcach. Lampy sygnalizacyjne są mniejsze niż elementy LED, a rury wyładowcze mają długość do dziesięciu metrów i średnicę do 20 mm.
Żarówka jest kształtowana przez podgrzewanie szkła na palniku gazowym, wypełnionego neonem i kilkoma kroplami rtęci dla rozjaśnienia blasku. Urządzenie jest niestabilne mechanicznie, a jego utylizacja wymaga zastosowania specjalnych środków bezpieczeństwa ze względu na toksyczność oparów rtęci. Jednak prostota urządzenia ogranicza jego trwałość do integralności bańki, składu elektrod i możliwości serwisowania elementów wyzwalających. W klasycznych neonach nie ma dosłownie nic, co mogłoby się przepalić, dlatego mogą one wytrzymać do 80 000 godzin ciągłej pracy.
Elastyczny .
Trudności związane z obsługą szklanych żarówek doprowadziły do wynalezienia alternatywnych technologii naśladujących oświetlenie neonowe. Zamiast tego popularne stały się taśmy LED osadzone w listwach z PCW lub silikonowych, które rozpraszają promienie żarówek w taki sposób, że światło jest rozprowadzane równomiernie po powierzchni listwy. Tak zwany neon elastyczny:
- łatwy montaż - mocowany w specjalnych uchwytach lub rowkach z możliwością wygięcia o 180° i średnicy gięcia 10 mm;
- stabilne mechanicznie i szczelne;
- w przystępnej cenie;
- niskie zużycie energii - listwa o długości 50 cm jest zasilana przez standardowe złącze USB o napięciu od 3 do 4 V.
Cold
Odmiana elastycznego neonu, ale technologicznie realizowana w inny sposób. Jako źródła światła używa się luminoforu, którym pokryty jest elastyczny drut miedziany. Na warstwę luminoforu i przezroczystego dielektryka nawinięty jest spiralnie cienki drut miedziany. Cała konstrukcja ma przezroczystą osłonę z tworzywa sztucznego. Cewka z prętem działa na zasadzie cewki magnetycznej i to właśnie pole magnetyczne wzbudza luminescencję luminoforu.
Praca w trybie zimnego neonu jest możliwa po podłączeniu do sieci zasilającej za pomocą specjalnych przetwornic wytwarzających prąd o częstotliwości do 6000 Hz. Sama lampa to elastyczny, wytrzymały i szczelnie zamknięty przewód o różnych kolorach świecenia w zależności od rodzaju luminoforu.
Średnica sznura jest często regulowana przez producentów tylko grubością powłoki zewnętrznej, część wewnętrzna pozostaje niezmieniona. Dlatego zastosowanie grubszego sznurka ma sens tylko wtedy, gdy jest to uzasadnione wielkością szczeliny konstrukcyjnej.
Charakterystyczną cechą zimnego neonu jest całkowity brak nagrzewania się żarnika podczas pracy ciągłej. Jedyną wadą tej technologii jest to, że przy częstych ostrych zgięciach w przypadku małych średnic powłoka fosforowa ulega uszkodzeniu, co powoduje powstawanie ciemnych obszarów na drucie.
Gdzie stosować neony, przykłady ze zdjęciami
Właściwości neonów pierwotnie determinowały ich zastosowanie w elektrotechnice:
- wskaźniki napięcia sieciowego w urządzeniach elektrycznych;
- urządzenia kontrolne i wskaźnikowe do wykrywania obecności napięcia na przewodach;
- wskaźniki promieniowania elektromagnetycznego - w Balizorze neon świeci pod wpływem pola elektromagnetycznego;
- bezpiecznik w obwodach sygnalizacyjnych.
Lampy neonowe są obecnie stosowane głównie w sektorze komercyjnym, projektowym i rozrywkowym.
Jak działa lampa neonowa
Klasyczny neon wyładowczy wykorzystuje zdolność neonu do emitowania fotonów światła, gdy cząsteczki gazu wymieniają energię w ośrodku wyładowczym pod wpływem prądu elektrycznego. Gdy podłączony jest prąd zmienny, żarzenie jest równomiernie rozprowadzane po całej żarówce. Jeśli prąd jest stały, żarzenie jest skupione wokół katody.
Schemat połączeń
Lampy sygnalizacyjne są podłączone za pomocą rezystora obniżającego napięcie zgodnie z poniższym schematem.
Na przykład oprawy oświetleniowe z elementami LED wymagają bardziej złożonego połączenia za pomocą statecznika, jak pokazano na poniższej ilustracji.
Podłączenie gazowego neonu wyładowczego wymaga zastosowania w układzie odpowiedniej przetwornicy mocy.
Pierwszy obwód jest uważany za standardowy. Drugi zmniejsza długość przewodników i jeśli jedna strona obwodu zawiedzie, druga nadal działa.
W zależności od długości i średnicy rury wyładowczej wymagany jest transformator dopasowujący o mocy podanej w tabeli.
Podłączanie elektrycznych opraw oświetleniowych do urządzeń wysokiego napięcia wymaga wiedzy z zakresu elektryczności i elektrotechniki. Jeżeli obliczenia są nieprawidłowe, wyładowanie może przekształcić się w łuk elektryczny, co spowoduje pęknięcie bańki.
Zimny neon jest podłączany za pomocą przetwornicy do źródła zasilania 12 lub 24 V, w zależności od długości przewodu żarzenia.
Neon LED łączy się w podobny sposób jak taśmy LED, ale wszystkie połączenia wykonuje się za pomocą złączek, a następnie uszczelnia połączenie, tak jak na filmie.
Jak uzyskać inne spektrum światła
RGB-rybony z kontrolerem umożliwiają zmianę koloru, trybu i intensywności świecenia elastycznego neonu z symulacją świateł lub świateł stroboskopowych. W lampach wyładowczych do uzyskania różnych kolorów stosuje się różne gazy szlachetne lub ich kombinacje z barwą bańki szklanej. Na przykład, niebieski ksenon jest pompowany do żółtej żarówki, aby uzyskać zieloną poświatę.
Zalety i wady
Neon wyładowczy emituje bardziej miękkie i, jeśli można tak powiedzieć, bardziej analogowe światło w porównaniu z innymi typami urządzeń. Do zalet tych lamp należą:
- równomierność luminescencji wraz z możliwością skupienia światła na jednej z elektrod przy zastosowaniu prądu stałego;
- trwałość - brak elementów zużywalnych w konstrukcji;
- Zasilanie małych lampek sygnalizacyjnych bezpośrednio z sieci 220 V;
- Możliwość produkcji różnych kształtów żarówek i katod;
Jednocześnie konstrukcja lamp wyładowczych nie jest pozbawiona wad i jest uważana za przestarzałą z następujących powodów:
- hałas podczas pracy pochodzący z transformatora step-up;
- Kruchość szklanej żarówki;
- trudne do utylizacji ze względu na obecność trujących oparów rtęci wewnątrz konstrukcji.
Główne różnice w stosunku do taśmy LED
Przewód, który działa na zasadzie świecenia luminoforu pod wpływem pola elektromagnetycznego w taki sam sposób jak lampa wyładowcza, emituje światło pod kątem 360°, ale wygina się we wszystkich kierunkach i zużywa mniej energii. Elastyczna taśma LED emituje światło pod kątem 180° w jedną stronę i zgina się tylko w jednej płaszczyźnie. Zaletą elastycznej taśmy LED imitującej neon jest jej stabilność mechaniczna, łatwość użycia i możliwość sterowania trybem za pomocą sterownika.
Oczywiście system RGB jest ograniczony przez kierunek i promień gięcia oraz wąski wektor świecenia, ale te wady są rekompensowane przez możliwość tworzenia niepowtarzalnych pokazów świetlnych przy użyciu programowalnych sterowników o różnych trybach pracy. Jednocześnie świecąca nić neonowa jest cieńsza (do 2 mm) i umożliwia montaż w wąskich szczelinach i połączeniach, co jest ważne przy automatycznym dostrajaniu i dekoracyjnym ulepszaniu różnych urządzeń.
Należy dodać, że retro, w tym analogowe, przeżywa obecnie swój powrót, więc stare lampy wyładowcze nie są bez znaczenia na arenie projektowej i marketingowej. Cena i wyrafinowanie sprawiły, że klasyczne neony są wybierane przez zamożnych nabywców, którzy chcą się wyróżnić swoim statusem i dobrym gustem.