Descrizione del bagliore di una lampada al neon
Cos'è una lampada al neon
Un tubo di scarica a bassa pressione riempito con un gas neon inerte è un classico neon, una lampada che produce una luce al neon rosso-arancio uniforme per tutta la sua lunghezza. I gas inerti utilizzati nei dispositivi di illuminazione includono elio, xeno, argon, krypton, ma hanno spettri di emissione diversi, il che consente di combinarli e creare colori diversi.
Strutturalmente, il neon non è diverso dalle altre lampade a scarica di gas, comprese quelle fluorescenti. Per avviare il dispositivo è necessaria una corrente nell'intervallo di 0,1-1 milliampere. Questa sensibilità ha permesso di utilizzare le lampade al neon negli indicatori della tensione di rete, a condizione che fosse utilizzata una resistenza step-down per la protezione contro le scosse elettriche.
Allo stesso tempo, la tensione di accensione, a seconda della lunghezza, del diametro e del riempimento del gas del pallone, può raggiungere i 12.000 volt.Pertanto, l'avvio e il mantenimento del funzionamento del dispositivo richiede la presenza di un inverter nel circuito. La principale applicazione dell'illuminazione al neon ha trovato nel campo della pubblicità e dell'intrattenimento in Europa e negli Stati Uniti. In Russia, questa moda si è diffusa con un ritardo di dieci-quindici anni, sebbene la tecnologia sia stata utilizzata negli scarichi a bagliore industriale e nei dispositivi di indicazione dagli anni '50.
Dove prendi i neon
Il primo neon fu realizzato nel 1910 da Georges Claude, ma per la sua invenzione utilizzò il lavoro di Maurice Travers e William Ramsay, chimici inglesi che ottennero il neon rimuovendolo dall'aria come sottoprodotto. Nell'aria atmosferica, la concentrazione massima di Ne raggiunge lo 0,00182%. Questo è molto piccolo su scala planetaria, ma sufficiente per la sua produzione su scala industriale.
Il modo per ottenere il neon è quello di liquefare tutti i componenti pesanti dell'aria, con conseguente formazione di un componente residuo non liquefatto: la miscela elio-neon. Tre metodi sono usati per separare elio e neon:
- adsorbimento di neon da parte di carbone attivo raffreddato;
- congelamento con idrogeno liquido;
- doppia rettifica nel condensatore-evaporatore;
- distillazione a freddo della miscela compressa.
È l'ultima tecnologia che consente di ottenere gas con una purezza del 99,9% su scala industriale.
Video: Il neon è il gas più INERTE sulla TERRA
Tipi di neon
Qualsiasi tubo luminoso colorato, a volte curvato nel modo necessario, viene erroneamente chiamato neon. Tuttavia, nella sua forma classica, tale lampada è costituita da un bulbo di vetro riempito di neon inerte, con due o tre elettrodi alle estremità.Le spie luminose sono più piccole dell'elemento LED e i tubi a scarica di gas raggiungono i dieci metri di lunghezza e 20 mm di diametro.
Nella fabbricazione della fiaschetta si dà la forma necessaria riscaldando il vetro su un fornello a gas, riempito di neon, e si aggiungono alcune gocce di mercurio per illuminare il bagliore. Il dispositivo è instabile alle sollecitazioni meccaniche e il suo smaltimento richiede speciali misure di sicurezza relative alla tossicità dei vapori di mercurio. Tuttavia, la semplicità del dispositivo ne limita la durata solo all'integrità del bulbo, alla composizione degli elettrodi e alla funzionalità degli elementi di partenza. Nel neon classico, non c'è letteralmente nulla da esaurire, quindi il loro corretto funzionamento può continuare ininterrottamente fino a 80.000 ore.
Flessibile
La complessità del funzionamento delle lampade in vetro ha portato all'invenzione di tecnologie alternative che imitano l'illuminazione al neon. In sostituzione, sono diventate popolari le strisce LED, montate in strisce di PVC o silicone, che diffondono i raggi delle lampadine in modo che la luce sia distribuita uniformemente sulla superficie della striscia. Il cosiddetto neon flessibile:
- facile da montare: è installato in elementi di fissaggio o scanalature speciali con una curva di 180 ° e un diametro della curva di 10 mm;
- meccanicamente stabile e a tenuta;
- a disposizione;
- economico in termini di consumo energetico: una striscia lunga 50 cm è alimentata da un connettore USB convenzionale con una tensione di 3-4 volt.
Freddo
Una specie di neon flessibile, ma tecnologicamente realizzato secondo un principio diverso. Un fosforo viene utilizzato come sorgente luminosa, che copre un filo di rame flessibile.Un sottile filo di rame è avvolto a spirale su uno strato di fosforo e un dielettrico trasparente. L'intera struttura ha un guscio di plastica trasparente. Una spirale con un'asta funziona secondo il principio di una bobina magnetica, ed è il campo magnetico che eccita il bagliore del fosforo.
Il funzionamento del neon freddo è possibile quando connesso alla rete tramite appositi inverter che producono corrente con frequenza fino a 6000 Hz. La lampada stessa è un cavo flessibile, resistente e sigillato con un colore di bagliore diverso a seconda del tipo di fosforo.
Il diametro del filo è spesso regolato dai produttori solo dallo spessore del guscio esterno, la parte interna rimane invariata. Pertanto, ha senso prendere una corda spessa solo se è giustificata dalle dimensioni della scanalatura strutturale.
Una caratteristica del neon freddo è la completa assenza di riscaldamento del filamento durante il funzionamento prolungato. L'unico inconveniente della tecnologia è che con frequenti curve ad angolo acuto lungo un piccolo diametro, il rivestimento di fosforo si rompe con la formazione di zone scure sul filo.
Dove vengono utilizzate le lampade al neon, esempi con foto
Inizialmente, le proprietà delle lampadine al neon ne determinarono l'uso nel campo dell'ingegneria elettrica come:
- indicatori della tensione di rete negli apparecchi elettrici;
- dispositivi di controllo e segnalazione per determinare la presenza di tensione sui conduttori;
- indicatori della presenza di radiazioni elettromagnetiche - nel dispositivo Balizor, il neon si illumina se esposto a un campo elettromagnetico;
- fusibile nei circuiti di allarme.
Le lampade al neon nei tempi moderni sono utilizzate, per la maggior parte, nel campo del commercio, del design e dell'intrattenimento.
Come funziona una lampada al neon
Il classico neon a scarica di gas sfrutta la capacità del neon di emettere fotoni di luce quando le molecole di gas scambiano energia in un mezzo rarefatto sotto l'azione dell'elettricità. Quando l'AC è collegato, il bagliore viene distribuito uniformemente in tutta la lampadina. Se la corrente è costante, il bagliore è concentrato attorno al catodo.
Schema elettrico
Gli indicatori luminosi sono collegati tramite un resistore step-down secondo lo schema seguente.
Ad esempio, i dispositivi di illuminazione basati su elementi LED richiedono uno schema di connessione più complesso tramite un reattore, come nella figura seguente.
Il collegamento di un neon a scarica di gas implica la presenza di un'adeguata potenza nel circuito dell'inverter.
Il primo schema è considerato standard. Il secondo consente di ridurre la lunghezza dei conduttori e, in caso di guasto di uno dei lati del circuito, il secondo continua a funzionare.
A seconda della lunghezza e del diametro del tubo a scarica di gas, per avviarlo è necessario un trasformatore elevatore con la potenza indicata in tabella.
Il collegamento di apparecchi elettrici a dispositivi ad alta tensione richiede conoscenze di ingegneria elettrica ed elettrica. Con un calcolo errato, la scarica può trasformarsi in un arco, seguito da una rottura del bulbo.
Il neon freddo è collegato tramite un inverter a un'alimentazione a 12 o 24 volt, a seconda della lunghezza del cavo luminoso.
Il neon LED è collegato allo stesso modo delle strisce LED, ma tutti i collegamenti vengono effettuati tramite connettori, seguiti dalla sigillatura della giunzione, come nel video.
Come ottenere un diverso spettro di bagliore
I nastri RGB in presenza di un controller sono in grado di cambiare il colore, le modalità e l'intensità del bagliore del neon flessibile con un'imitazione di ghirlande o una luce stroboscopica. Nelle lampade a scarica di gas vengono utilizzati diversi gas inerti o le loro combinazioni con il colore del vetro del bulbo per ottenere colori diversi. Ad esempio, per ottenere un bagliore verde, lo xeno che si illumina di blu viene pompato in un pallone giallo.
Vantaggi e svantaggi
Il neon a scarica emette una luce morbida e, se così posso dire, più analoga rispetto ad altri tipi di dispositivi. Tra i vantaggi di queste lampade ci sono:
- l'uniformità del bagliore insieme alla possibilità di concentrare la luce su uno degli elettrodi quando si utilizza la corrente continua;
- durata: l'assenza di materiali di consumo nella progettazione;
- funzionamento di piccole spie luminose direttamente dalla rete 220 V;
- la possibilità di fabbricare fiasche e catodi di varie forme;
Allo stesso tempo, il dispositivo delle lampade a scarica di gas non è privo di inconvenienti ed è considerato obsoleto per i seguenti motivi:
- rumore durante il funzionamento da un trasformatore step-up;
- fragilità di una fiaschetta di vetro;
- la complessità del riciclo dovuta alla presenza di vapori di mercurio tossici all'interno della struttura.
Le principali differenze rispetto alla striscia LED
Il cavo, che funziona secondo il principio del bagliore del fosforo sotto l'influenza di un campo elettromagnetico, emette luce a 360° proprio come un tubo a scarica di gas, ma allo stesso tempo si piega in qualsiasi direzione e consuma meno energia. La striscia flessibile sugli elementi LED emette luce a 180° in una direzione e si piega solo su un piano. Il vantaggio di una striscia LED flessibile che imita il neon è la sua stabilità meccanica, facilità d'uso e la possibilità di controllare la modalità tramite il controller.
Naturalmente, il sistema a nastro RGB è limitato dalla direzione e dal raggio della curva, nonché da un vettore a bagliore stretto, ma queste carenze sono compensate dalla capacità di creare spettacoli di luce unici quando si utilizzano controller programmabili con diverse modalità operative. Allo stesso tempo, il filo del neon luminoso è più sottile (fino a 2 mm) e ciò consente di montarlo in giunti e fessure strette, il che è importante per l'autotuning e gli aggiornamenti decorativi di vari dispositivi.
C'è da aggiungere che ora sta tornando la moda per il retrò, analogico compreso, quindi le vecchie lampade a scarica non perdono la loro rilevanza nel campo del design e del marketing. Il prezzo e la difficoltà di funzionamento hanno reso il classico neon una scelta per acquirenti facoltosi che vogliono distinguersi per status e buon gusto.