Что такое неоновые светильники

Описание свечения неоновой лампы

Что такое неоновая лампа

Газоразрядная трубка низкого давления, заполненная инертным газом неоном, представляет собой классическую неонку — лампу, производящую равномерный оранжево красный неоновый свет по всей длине. К инертным газам, применяемым в осветительных приборах относят гелий, ксенон, аргон, криптон, но они имеют другие спектры свечения, что позволяет комбинировать их и создавать различные цветовые решения.

Конструкционно неонка ничем не отличается от других газоразрядных ламп, в том числе люминесцентных. Для запуска устройства необходим ток в пределах 0,1-1 миллиампер. Такая чувствительность сделала возможным применение неоновых ламп в индикаторах сетевого напряжения при условии использования понижающего резистора для предохранения от удара электричеством.

В то же время напряжение зажигания, в зависимости от длины, диаметра и газонаполнения колбы может достигать 12 000 вольт. Поэтому запуск и поддержание работы устройства требует наличия в схеме инвертора. Основное применение неоновое освещение нашло в сфере рекламы и развлечений на территории Европы и США. В России эта мода распространилась с опозданием на десять-пятнадцать лет, хотя в промышленных приборах тлеющего разряда и индикации технология использовалась с 50-х годов.

Где берут неон

Первая неонка была изготовлена в 1910 году Жоржем Клодом, но для своего изобретения он использовал наработки Мориса Траверса и Уильяма Рамзая — английских химиков, получивших неон путем исключения его из воздуха в качестве побочного продукта. В атмосферном воздухе максимальная концентрация Ne достигает 0,00182%. Это очень мало в масштабах планеты, но достаточно для его добычи в промышленных объемах.

Способ получения неона заключается в сжижении всех тяжелых компонентов воздуха, вследствие чего образуется остаточный несжиженый компонент — гелий-неоновая смесь. Для разделения гелия и неона применяются три способа:

Именно последняя технология позволяет получать газ 99,9% чистоты в промышленных масштабах.

Виды неона

Любую светящуюся цветную трубку, иногда изогнутую необходимым образом ошибочно называют неонкой. Однако в классическом виде такая лампа изготавливается из стеклянной колбы, заполненной инертным неоном, с двумя-тремя электродами на концах. Индикаторные лампочки по размеру бывают меньше LED-элемента, а газоразрядные трубки достигают десяти метров в длину и 20 мм в диаметре.

При изготовлении колбы ей придают необходимую форму, нагревая стекло на газовой горелке, заполняют неоном, добавляют несколько капель ртути для яркости свечения. Устройство неустойчиво к механическим воздействиям, а его утилизация требует специальных мер безопасности, связанных с токсичностью паров ртути. Однако простота устройства ограничивает его долговечность только целостностью колбы, составом электродов, а также исправностью пусковых элементов. В классической неонке буквально нечему перегорать, поэтому их корректная работа может продолжаться в беспрерывном режиме до 80 000 часов.

Гибкий

Сложность эксплуатации стеклянных ламп привела к изобретению альтернативных технологий, имитирующих неоновую подсветку. В качестве замены стали популярны светодиодные ленты, вмонтированные в поливинилхлоридные или силиконовые полоски, рассеивающие лучи лампочек таким образом, чтобы свет распределялся равномерно по поверхности полосы. Так называемый гибкий неон:

Холодный

Разновидность гибкого неона, но технологически выполнен по другому принципу. В качестве источника света используется люминофор, которым покрывается гибкий медный провод. Поверх слоя люминофора и прозрачного диэлектрика наматывается тонкая медная проволока по спирали. Вся конструкция имеет прозрачную пластиковую оболочку. Спираль со стержнем работают по принципу магнитной катушки, и именно магнитное поле возбуждает свечение люминофора.

Работа холодного неона возможна при подключении к сети через специальные инверторы, выдающие ток частотой до 6000 Гц. Сама лампа представляет собой гибкий, прочный и герметичный шнур с различным цветом свечения в зависимости от типа люминофора.

Диаметр нити зачастую регулируется производителями лишь толщиной внешней оболочки, внутренняя часть остается неизменной. Поэтому брать толстый шнур есть смысл только в том случае, если это оправдано размером конструкционного паза.

Характерная особенность холодного неона — полное отсутствие нагревания нити во время продолжительной работы. Единственный недостаток технологии в том, что при частых остроугольных перегибах по малому диаметру покрытие из люминофора нарушается с образованием затемненных зон на проводе.

Где используют неоновые лампы, примеры с фото

Изначально свойства неоновых лампочек определили их применение в сфере электротехники в качестве:

Неоновые лампы в современности используются, по большей части, в сфере торговли, дизайна и развлечений.

Как работает неоновая лампа

В классической газоразрядной неонке используется способность неона выделять фотоны света при обмене молекул газа энергией в разряженной среде под действием электричества. При подключении переменного тока свечение распределяется равномерно по всей колбе. Если ток постоянный, то свечение концентрируется вокруг катода.

Схема подключения

Индикаторные лампочки подключаются через понижающий резистор по следующей схеме.

Для примера, осветительные приборы на LED-элементах требуют более сложной схемы подключения через пускорегулирующий аппарат, как на рисунке ниже.

Подключение газоразрядной неонки подразумевает наличие в схеме инвертора соответствующей мощности.

Первая схема считается стандартной. Вторая позволяет уменьшить длину проводников, а в случае выхода из строя одной из сторон цепи вторая продолжает работать.

В зависимости от длины и диаметра газоразрядной трубки, для ее запуска необходим повышающий трансформатор мощностью, представленной в таблице.

Подключение электрических светильников к высоковольтным устройствам требует знания электрики и электротехники. При неверном расчете разряд может превратиться в дуговой, с последующим разрывом колбы.

Холодный неон подключается через инвертор к блоку питания на 12 или 24 вольта в зависимости от длины светящегося шнура.

LED-неон подключается аналогично светодиодным лентам, но все соединения производятся посредством коннекторов с последующей герметизацией места стыка, как на видео.

Как получить разный спектр свечения

RGB-ленты при наличии контроллера способны менять цвет, режимы и интенсивность свечения гибкого неона с имитацией гирлянд или стробоскопа. В газоразрядных лампах для получения разных цветов применяют разные инертные газы или их комбинации с цветом стекла колбы. К примеру, для получения зеленого свечения ксенон, светящийся синим цветом закачивают в желтую колбу.

Преимущества и недостатки

Газоразрядная неонка излучает мягкий, и, если так можно выразиться, более аналоговый свет по сравнению с устройствами другого типа. Среди плюсов этих ламп выделяют:

В то же время устройство газоразрядных ламп не лишено недостатков и считается устаревшим по следующим причинам:

Основные отличия от светодиодной ленты

Шнур, работающий по принципу свечения люминофора под воздействием электромагнитного поля так же, как и газоразрядная трубка излучает свет на 360°, но при этом изгибается в любую сторону и потребляет меньше энергии. Гибкая полоса на LED-элементах излучает свет на 180° в одну сторону и изгибается только в одной плоскости. Преимущество гибкой светодиодной ленты, имитирующей неонку, в ее механической устойчивости, простоте эксплуатации и возможности управлять режимом через контроллер.

Конечно, система RGB-лент ограничена направлением и радиусом изгиба, а также узким вектором свечения, но эти недостатки компенсируются возможностью создания уникальных световых шоу при использовании программируемых контроллеров с разными режимами работы. В то же время светящаяся неоновая нить тоньше (до 2 мм), и это позволяет монтировать ее в узкие стыки и щели, что актуально при автотюнинге и декоративном апгрейде различных устройств.

Следует добавить, что сейчас возвращается мода на ретро, в том числе и аналоговое, поэтому старые газоразрядные светильники не утрачивают актуальности в сфере дизайна и маркетинга. Цена и сложность в эксплуатации сделали классические неонки предметом выбора для состоятельных покупателей, желающих выделиться своим статусом и хорошим вкусом.

Источник

Что такое неоновые лампы, принцип работы, достоинства и недостатки, виды и применение

Неоновые лампы являются яркими современными представителями осветительных приборов на рынке, которые отличаются надежностью и долговечностью. Благодаря этому они применяются в самых разнообразных областях, начиная от освещения зданий и заканчивая внутренней подсветкой комнат квартиры.
Неоновая лампа имеет вид стеклянной трубки, которая заполняется незначительным количеством газа. В неоновые лампы газ загоняется под низким давлением.

Обратите внимание! Здесь используется далеко не любой газ. В качестве инертного газа неоновая лампа содержит неон. Отсюда собственно и пошло ее название. Но в неоновые лампы могут запускать и другие инертные газы.

Конструкция лампы

Характерной чертой, которую имеют все такие лампочки, является то, что у них любой атом обладает полностью заполненной электронной оболочкой. В результате этого неоновые атомы никогда не взаимодействуют с другими атомами с целью захвата новых электронов. При этом для того чтобы оторвать от них хотя бы одни электрон потребуется много энергии.
Стеклянная труба, являющаяся основой для такой лампочки, на каждом своем конце имеет электрод.
Неоновая лампа может работать от источника переменного или постоянного тока. Но если неоновые источники света подключены к постоянному току, неоновый свет будет наблюдаться только вокруг электродов. Из-за этого чаще всего неоновая лампа подключается к источнику переменного тока.

Свечение лампы

Обратите внимание! Такие лампочки часто подключают к большому напряжению (примерно в 15000 вольт). Такого напряжения достаточно для отрыва электрона от внешней орбиты атома. При низких напряжениях эффекта никакого не будет.

На особенностях инертных газов основан весь принцип работы ламп.

Принцип работы

По принципу работы осветительные приборы схожи с газоразрядными, но все же имеются некоторые отличия. Атомы неона, находящегося в стеклянной трубке, покрыты электронной оболочкой, за счет чего не контактируют с остальными. Чтобы оторвался хотя бы один электрон, требуется мощная энергия напряжением от 15000 В.

Каждый конец стеклянной трубки оснащен электродами. Неоновые светильники имеют важную особенность — они могут работать от источников и переменного, и постоянного тока. Но в последнем случае свечение появится только в месте расположения электродов.

Кратко опишем принцип работы такого светильника:

Характеристики и виды неона.

Газоразрядные источники света.

Неоновая лампа работает, используя малый ток. Работает она от переменного и постоянного напряжения. В первом случае светится вся трубка, а во втором –участок при одном электроде.

За счет малой инерционности возможно диммирование на основе механизма широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Срок службы долгий: около восьмидесяти тысяч часов. Он ограничивается свойствами колбы: потемнением от электродов и поглощением газа. Перегореть газоразрядная лампа не может в принципе.

Трубки различаются по диаметру: выпускаются 8, 10, 12, 15, 20-милиметровые лампы. Чем выше диаметр, тем длиннее источник света. Для восьмимиллиметровых неоновых трубок длина составляет от одного до семи метров. Для десятимиллиметровых: от 1,2 м до 8,2 метра. При диаметре в 12 мм длина разнится от полутора до десяти метров. Трубка окружностью 15 мм будет длиной от двух до 12,5 метров. А источник света диаметром 20 мм имеет длину от 2,5 до 20 метров.

При производстве изготавливаются трубки разных форм и размеров. Даже в виде букв самых замысловатых шрифтов. Их диаметр разнится от пяти миллиметров до двух сантиметров.

Для домашней подсветки выпускаются миниатюрные трубки: от 10 до 18 миллиметров. Это позволяет монтировать лампы в труднодоступные узкие места.

Неоновые лампы выпускают разных видов. Их называют неоновыми из-за схожего цвета, мягкости свечения.

Гибкий неон.

Они состоят из поливинилхлоридной (ПВХ) трубки и светодиодной гирлянды. В зависимости от типа ПВХ они будут матовыми или прозрачными. По типу светодиодов – одноцветными или многоцветными.

Гибкий неон характеризуется постоянным светом. Для усложнения работы – получения мерцания и мигания – в электрическую цепь встраивают специальные контроллеры.

Преимущества гибкого неона перед трубками:

Холодный неон.

Конструктивно отличается от обычного. Представляет собой гибкий медный провод, покрашенный особым люминофором. Поверх люминофора нанесен диэлектрический слой и намотаны тонкие контактные провода. Сверху конструкция защищается поливинилхлоридной оболочкой.

Устройство холодного неона.

Ток подается на центральный провод и на намотанные провода. При протекании электричества возникает магнитное поле, в котором начинает светиться люминофор. Свет очень мягкий, похож на свет газоразрядных ламп. В зависимости от состава люминофора возможны разные цвета. Такой провод очень гибкий, тонкий, светит непрерывно по всей длине и вокруг себя. Он красивый, водонепроницаемый, прочный.

Расцветки холодного неона.

Холодный неон работает при переменном напряжении в несколько сотен вольт частотой от 500 до 5500 Гц. Поэтому подключение к бытовой сети невозможно. Используют специальные преобразующие инверторы. В зависимости от модели они могут работать от разных источников питания.

Неоновые индикаторные лампы.

Из-за низкого потребляемого тока служат для индикации включения сетевого нормального напряжения. По устройству представляют собой трехэлектродную (один анод и 2 катода: индикаторный и вспомогательный) газоразрядную лампу небольшого размера. Напряжение подается на индикаторный контакт — лампа ярко светит – в сети 220 В. На вспомогательный катод – гаснет — нужно вмешательство человека.

Индикаторная лампа.

Индикаторные лампы просты в обслуживании, надежны, дешевы, долго работают.

Плюсы и минусы

Использование приборов с неоном для подсветки разных предметов имеет свои позитивные и негативные моменты.

Среди преимуществ таких ламп можно выделить:

Но у этого газа есть и не очень хорошие стороны:

Размеры

При производстве трубки ее можно изогнуть как угодно или нарастить трубку из стекла до любой нужной длины. Из такого изделия можно создать не только любую букву, но и целиком слово и надпись, при этом шрифт можно использовать любой.

Трубки с неоном, в отличие от люминесцентных приборов, могут быть разных параметров, что делает вероятным их использование при создании рекламной подсветки разных форм.

Особенно востребованной подсветка инертным газом бывает при производстве букв из пластика и металла, ведь продублировать их замысловатые формы не сможет ни одна другая лампа.

Диаметр таких трубок может составлять от 5 мм до 2 см.

Вообще, чем больше будет диаметр изделия, тем меньше будет давление инертного вещества в ней и для горения потребуется куда меньше мощности.

Лучшей называется подсветка в 1 нить букв высотой от 30 до 40 см, в 2 нити от 40 до 80 см, в 3 нити от 80 до 120 см.

Главное достоинство ламп с неоном, используемых для создания домашней подсветки, – их миниатюрный размер, от 10 до 18 мм. Благодаря этой особенности неоновую подсветку можно устанавливать за карнизами окон и в нишах комнат, вдоль плинтуса и в других труднодоступных местах.

Цвета

Стоит уточнить, что лампа с неоном может светить всеми цветами. Неоновые лампы — ближайшие «родственники» люминесцентных приборов. Трубки из стекла наполняются различными типами газов, и вид выбранного газа может повлиять на цвет освещения:

Неоновое освещение может зависеть от того, как отданная энергия возбуждения будет отличаться от изначальной. Эти размеры, как и энергетический параметр электрона, имеют свой интервал. В итоге выходит, что любой электрон в состоянии возбуждения получает свою, характерную только для него, длину волнообразного света. Получается, что свет неона дает неповторимое свечение.

Несмотря на то что явные конкуренты — люминесцентные лампы в наши дни чрезвычайно востребованы, неоновые изделия держат свои высокие позиции в мире современных световых приборов.

Проверка

Перед покупкой неоновых ламп или гибких лент нужно разобраться в том, как проверить их на работоспособность и исключить дефекты. Сначала нужно осмотреть визуально, затем — испытать под напряжением.

Достаточно подключить лампу к радиотрансляционной сети через низкочастотный трансформатор или воспользоваться сетью переменного тока. В крайнем случае – батарейки и силовой низкочастотный трансформатор помогут решить эту задачу.

Для проверки люминесцентной лампы нужно пускорегулирующее устройство электронного или электромагнитного типа. Первое используется чаще.

Не будет лишним сравнить работоспособность и свечение проверяемой лампы с аналогичной (с идентичными параметрами). Важно соблюдать последовательность подключения к цепи. Если светильник работает нормально, то ищите неисправность в блоке.

Установка и подключение

Процесс монтажа неоновых ламп максимально прост. Сначала к выбранной поверхности крепится держатель осветительного прибора, а уже после устанавливают лампочки.

Для подключения к сети используют резисторы, ограничивающие величину электрического тока. В большинстве случаев они встраиваются в цоколь светильника. Важно исключить вероятность преобразования тлеющего разряда в дуговой, опасный для человека.

В процессе установки надо соблюдать несколько основных требований:

Неоновые светильники нельзя использовать в качестве основных приборов освещения. С другой стороны, с их помощью вы сможете создать неповторимую обстановку в доме, украсить фасад, летнюю веранду, беседку, привлечь внимание людей, проходящих мимо магазина, расставить акценты на наиболее ярких и важных элементах интерьера. При правильной и безопасной установке вы сможете наслаждаться полученным результатом в течение нескольких лет.

Схема подключения неоновых ламп.

Газоразрядные источники света соединяются с источником питания через резистор. Он вставляется в цепь для ограничения силы тока до величины 1 мА (а лучше – до десятых долей милиАмперов). Низкий ток увеличивает срок службы. Работа газоразрядной лампы без резистора представляет угрозу для здоровья людей. Применение резистора препятствует переходу разряда в дуговой, который может привести к короткому замыканию, взрыву трубки лампы. Конструкция некоторых источников света сразу включает в себя резистор: он монтируется в цоколь. Стоит внимательно изучить этот вопрос при покупке.

Газоразрядным лампам требуется высокое напряжение. Бытовая розетка такого не выдает. Необходим повышающий трансформатор. Его параметры зависят от габаритов ламп, их количества, наполняющего газа. Требуемое напряжение разнится от 2000 В до 12000 В. Например, для ламп, заполненных неоном существует следующая зависимость напряжения от длины.

Выделяют две схемы подключения ламп к трансформатору. Первая из них – стандартная. Лампы подключаются последовательно к трансформатору, а трансформатор к сети 220 V.

Стандартная электрическая схема.

Схема с нулевой точкой.

Лампы подключаются двумя группами по разные стороны от трансформатора. Используется равное количество однотипных источников света (по габаритам, газонаполнению).

Схема с нулевой точкой позволяет уменьшить длину проводов. В случае поломки одной ламп, работать перестанет лишь одна часть схемы, а вторая продолжит светить.

Холодный неон за счет своего устройства потребляет меньше энергии, чем обычный. Его можно запитать от низковольтного источника питания. Для создания нужных электрических параметров (напряжения, частоты) в схему встраивают инвертор. В зависимости от модели инверторы могут работать от двенадцативольтовых блоков питания или от пятивольтовых батареек. К батарейкам можно присоединить до трех метров неона. А к блоку питания 12 Вольт – до двадцати метров.

Схема подключения к источнику питания через инвертор.

При монтаже придерживайтесь нехитрых правил:

Сравнение светодиодной ленты с неоном.

Светодиодные ленты.

Газоразрядные лампы по сравнению со светодиодными лентами имеют несколько преимуществ:

Однако, светодиодная лента потребляет меньше электричества и дает возможность использовать большее количество цветов. Также она экологически безопасна, тогда как газоразрядные источники света могут содержать пары ртути.

Где используется неоновые лампы

Жидкий неон применяют для охлаждения в криогенных установках (воздухоразделительная установка). Ранее неон применялся в промышленности в качестве инертной среды, но был вытеснен более дешёвым аргоном.

Неоновые источники света используются в качестве индикации:

Разница в простых принципиальных схемах сигнальных неоновых ламп и led-ламп показана ниже

Схема подключения неонового индикатора

Схема подключения светодиодного индикатора

Также неоновые лампы используются в качестве элемента защиты от перенапряжения в цепях телемеханики и сигнализации при условии, что предельно допустимое напряжение ниже порога разгорания лампы, а при бросках напряжения вызывает ее свечение.

Применение декоративного газоразрядного освещения ограничивается фантазией.

В домашних условиях при помощи неона создается акцентирующая подсветка на мебели, зеркале, предметах интерьера. Такая подсветка создает праздничную атмосферу в любой день.

Неоновыми лампами обозначают ступеньки, плинтуса, выключатели.

Неон применяют для украшения баров, кафе, ресторанов. С подсветкой от газоразрядных ламп помещения приобретают уют. Создается мягкая, интимная обстановка.

В квартирах, кафе распространено зонирование при помощи газоразрядных ламп.

На дискотеках неон задает ритм для танцев. Создаются заводные режимы мерцания и мигания.

На улице газоразрядными источниками света оформляются наружная подсветка зданий, памятников, праздничная иллюминация и т.п. Также освещают взлетные полосы в аэропортах.

Чаще всего неон применяют в рекламе. Разнообразные вывески и оформление витрин красиво выглядят в темноте.

Выделяются буквы из неона для уличного и домашнего применения.

Фотостудии с неоновыми лампами позволяет получить красивые фотографии в разноцветном свете. Подобные фотосессии распространены в шоу-бизнесе, индустрии моды.

Источник