Descrição do brilho de uma lâmpada de néon
O que é uma lâmpada de néon
Um tubo de descarga de baixa pressão preenchido com um gás de néon inerte é um néon clássico - uma lâmpada que produz uma luz de néon vermelho-alaranjada uniforme ao longo de todo o seu comprimento. Os gases inertes usados em dispositivos de iluminação incluem hélio, xenônio, argônio, criptônio, mas possuem espectros de emissão diferentes, o que permite combiná-los e criar cores diferentes.
Estruturalmente, o néon não é diferente de outras lâmpadas de descarga de gás, incluindo as fluorescentes. Para iniciar o dispositivo, é necessária uma corrente na faixa de 0,1-1 miliamperes. Essa sensibilidade possibilitou a utilização de lâmpadas de néon nos indicadores de tensão da rede, desde que fosse utilizado um resistor abaixador para proteção contra choque elétrico.
Ao mesmo tempo, a tensão de ignição, dependendo do comprimento, diâmetro e enchimento de gás do frasco, pode chegar a 12.000 volts.Portanto, iniciar e manter o funcionamento do dispositivo requer a presença de um inversor no circuito. A principal aplicação da iluminação neon foi encontrada no campo da publicidade e entretenimento na Europa e nos Estados Unidos. Na Rússia, essa moda se espalhou com um atraso de dez a quinze anos, embora a tecnologia tenha sido usada em dispositivos industriais de descarga e indicação de brilho desde os anos 50.
Onde você consegue neon
O primeiro néon foi feito em 1910 por Georges Claude, mas para sua invenção ele usou o trabalho de Maurice Travers e William Ramsay, químicos ingleses que obtiveram o néon removendo-o do ar como subproduto. No ar atmosférico, a concentração máxima de Ne atinge 0,00182%. Isso é muito pequeno em escala planetária, mas suficiente para sua produção em escala industrial.
A forma de obter neon é liquefazer todos os componentes pesados do ar, resultando na formação de um componente residual não liquefeito - a mistura hélio-neon. Três métodos são usados para separar o hélio e o neon:
- adsorção de neon por carvão ativado resfriado;
- congelamento com hidrogênio líquido;
- dupla retificação no condensador-evaporador;
- destilação a frio da mistura comprimida.
É a mais recente tecnologia que permite obter gás de 99,9% de pureza em escala industrial.
Vídeo: Neon é o gás mais inerte da TERRA
Tipos de néon
Qualquer tubo colorido luminoso, às vezes curvado da maneira necessária, é erroneamente chamado de neon. No entanto, em sua forma clássica, tal lâmpada é feita de um bulbo de vidro preenchido com néon inerte, com dois ou três eletrodos nas extremidades.As lâmpadas indicadoras são menores que o elemento LED e os tubos de descarga de gás atingem dez metros de comprimento e 20 mm de diâmetro.
Na fabricação do frasco, ele recebe a forma necessária aquecendo o vidro em um queimador de gás, preenchido com néon, e algumas gotas de mercúrio são adicionadas para iluminar o brilho. O dispositivo é instável ao estresse mecânico e seu descarte requer medidas especiais de segurança relacionadas à toxicidade do vapor de mercúrio. No entanto, a simplicidade do dispositivo limita sua durabilidade apenas à integridade do bulbo, à composição dos eletrodos e à facilidade de manutenção dos elementos de partida. No neon clássico, não há literalmente nada para queimar, portanto, sua operação correta pode continuar continuamente até 80.000 horas.
Flexível
A complexidade de operar as lâmpadas de vidro levou à invenção de tecnologias alternativas que imitam a iluminação de néon. Em substituição, tornaram-se populares as fitas de LED, montadas em tiras de PVC ou silicone, que espalham os feixes das lâmpadas para que a luz seja distribuída uniformemente sobre a superfície da fita. O chamado néon flexível:
- fácil de montar - é instalado em fixadores ou ranhuras especiais com uma curvatura de 180 ° e um diâmetro de curvatura de 10 mm;
- mecanicamente estável e firme;
- acessível;
- econômico em termos de consumo de energia - uma tira de 50 cm de comprimento é alimentada por um conector USB convencional com uma tensão de 3-4 volts.
Resfriado
Uma espécie de néon flexível, mas tecnologicamente feito de acordo com um princípio diferente. Um fósforo é usado como fonte de luz, que cobre um fio de cobre flexível.Um fio de cobre fino é enrolado em espiral sobre uma camada de fósforo e um dielétrico transparente. Toda a estrutura tem um invólucro de plástico transparente. Uma espiral com uma haste funciona no princípio de uma bobina magnética, e é o campo magnético que excita o brilho do fósforo.
A operação do neon frio é possível quando conectado à rede através de inversores especiais que produzem corrente com frequência de até 6000 Hz. A própria lâmpada é um cabo flexível, durável e selado com uma cor de brilho diferente, dependendo do tipo de fósforo.
O diâmetro da rosca é frequentemente regulado pelos fabricantes apenas pela espessura da casca externa, a parte interna permanece inalterada. Portanto, faz sentido pegar um cordão grosso apenas se for justificado pelo tamanho do sulco estrutural.
Uma característica do neon frio é a completa ausência de aquecimento do filamento durante a operação prolongada. A única desvantagem da tecnologia é que, com frequentes dobras em ângulo agudo ao longo de um pequeno diâmetro, o revestimento de fósforo é quebrado com a formação de zonas escuras no fio.
Onde as lâmpadas de néon são usadas, exemplos com fotos
Inicialmente, as propriedades das lâmpadas de néon determinaram seu uso no campo da engenharia elétrica como:
- indicadores de tensão de rede em aparelhos elétricos;
- dispositivos de controle e indicadores para determinar a presença de tensão nos condutores;
- indicadores da presença de radiação eletromagnética - no dispositivo Balizor, o neon brilha quando exposto a um campo eletromagnético;
- fusível nos circuitos de alarme.
As lâmpadas de néon nos tempos modernos são usadas, em sua maioria, no campo do comércio, design e entretenimento.
Como funciona uma lâmpada de néon
O neon clássico de descarga de gás usa a capacidade do neon de emitir fótons de luz quando as moléculas de gás trocam energia em um meio rarefeito sob a ação da eletricidade. Quando a CA está conectada, o brilho é distribuído uniformemente por toda a lâmpada. Se a corrente é constante, então o brilho está concentrado em torno do cátodo.
Diagrama de fiação
As luzes indicadoras são conectadas através de um resistor abaixador de acordo com o esquema a seguir.
Por exemplo, dispositivos de iluminação baseados em elementos de LED requerem um esquema de conexão mais complexo através de um reator, como na figura abaixo.
Conectar um neon de descarga de gás implica a presença de uma alimentação adequada no circuito do inversor.
O primeiro esquema é considerado padrão. O segundo permite reduzir o comprimento dos condutores e, em caso de falha de um dos lados do circuito, o segundo continua funcionando.
Dependendo do comprimento e do diâmetro do tubo de descarga de gás, é necessário um transformador elevador com a potência mostrada na tabela para iniciá-lo.
Conectar equipamentos elétricos a dispositivos de alta tensão requer conhecimento de engenharia elétrica e elétrica. Com um cálculo incorreto, a descarga pode se transformar em um arco, seguido de uma ruptura do bulbo.
O neon frio é conectado através de um inversor a uma fonte de alimentação de 12 ou 24 volts, dependendo do comprimento do cabo luminoso.
O LED neon é conectado da mesma forma que as fitas de LED, mas todas as conexões são feitas através de conectores, seguido de vedação da junção, como no vídeo.
Como obter um espectro diferente de brilho
As fitas RGB na presença de um controlador são capazes de alterar a cor, os modos e a intensidade do brilho do neon flexível com uma imitação de guirlandas ou uma luz estroboscópica. Nas lâmpadas de descarga de gás, diferentes gases inertes ou suas combinações com a cor do vidro do bulbo são usados para obter cores diferentes. Por exemplo, para obter um brilho verde, o xenônio brilhando em azul é bombeado para um frasco amarelo.
Vantagens e desvantagens
O neon de descarga emite luz suave e, se assim posso dizer, mais luz análoga em comparação com outros tipos de dispositivos. Entre as vantagens dessas lâmpadas estão:
- a uniformidade do brilho junto com a possibilidade de concentrar a luz em um dos eletrodos ao usar corrente contínua;
- durabilidade - a ausência de consumíveis no projeto;
- operação de pequenas lâmpadas indicadoras diretamente da rede de 220 V;
- a possibilidade de fabricar frascos e catodos de diversos formatos;
Ao mesmo tempo, o dispositivo de lâmpadas de descarga de gás não é isento de desvantagens e é considerado obsoleto pelos seguintes motivos:
- ruído durante a operação de um transformador elevador;
- fragilidade de um frasco de vidro;
- a complexidade da reciclagem devido à presença de vapor tóxico de mercúrio no interior da estrutura.
As principais diferenças da faixa de LED
O fio, que funciona com o princípio do brilho fosforoso sob a influência de um campo eletromagnético, emite luz 360° exatamente como um tubo de descarga de gás, mas ao mesmo tempo se dobra em qualquer direção e consome menos energia. A tira flexível em elementos LED emite luz 180° em uma direção e dobra apenas em um plano. A vantagem de uma fita de LED flexível imitando neon é sua estabilidade mecânica, facilidade de operação e capacidade de controlar o modo através do controlador.
Obviamente, o sistema de fita RGB é limitado pela direção e raio da curva, bem como um vetor de brilho estreito, mas essas deficiências são compensadas pela capacidade de criar shows de luz exclusivos ao usar controladores programáveis com diferentes modos de operação. Ao mesmo tempo, o fio de néon luminoso é mais fino (até 2 mm), e isso permite montá-lo em juntas e fendas estreitas, o que é importante para ajustes automáticos e atualizações decorativas de vários dispositivos.
Deve-se acrescentar que agora a moda do retrô está voltando, inclusive analógica, para que as antigas lâmpadas de descarga não percam sua relevância no campo do design e do marketing. O preço e a dificuldade de operação fizeram do neon clássico uma escolha para compradores abastados que querem se destacar com seu status e bom gosto.