Descrizione del bagliore di una lampadina al neon
Cos'è una lampada al neon
Un tubo a scarica a bassa pressione riempito con il gas inerte neon è il classico tubo al neon, una lampada che produce una luce al neon rosso-arancione uniforme su tutta la sua lunghezza. I gas inerti utilizzati nei dispositivi di illuminazione includono elio, xeno, argon e krypton, ma hanno diversi spettri di incandescenza, il che permette di combinarli e creare diversi colori.
Il neon non è strutturalmente diverso da altre lampade a scarica, comprese le lampade fluorescenti. Una corrente di 0,1-1 milliampere è necessaria per avviare il dispositivo. Questa sensibilità ha reso possibile l'uso di lampade al neon negli indicatori di tensione di rete, a condizione che venga utilizzato un resistore di step-down per proteggere dalla folgorazione.
Allo stesso tempo, la tensione di accensione, a seconda della lunghezza, del diametro e del riempimento di gas del bulbo può raggiungere i 12.000 volt. Pertanto, l'avvio e la manutenzione dell'unità richiedono un inverter nel circuito. L'uso principale dell'illuminazione al neon è nella pubblicità e nell'intrattenimento in Europa e negli Stati Uniti. In Russia, questa moda si è diffusa con un ritardo di dieci-quindici anni, anche se nei dispositivi industriali la tecnologia della scarica a bagliore e dell'indicazione è stata utilizzata dagli anni '50.
Da dove viene il neon
Il primo neon fu realizzato nel 1910 da Georges Claude, ma per la sua invenzione si servì del lavoro di Maurice Travers e William Ramsay, chimici inglesi che ottennero il neon eliminandolo dall'aria come sottoprodotto. Nell'aria atmosferica, la concentrazione massima di Ne raggiunge lo 0,00182%. Questo è molto basso su scala globale, ma sufficiente per estrarlo su scala industriale.
Il modo per produrre il neon è quello di liquefare tutti i componenti pesanti dell'aria, ottenendo un residuo non liquefatto, la miscela elio-neon. Si usano tre metodi per separare l'elio e il neon:
- Adsorbimento del neon da parte del carbone attivo raffreddato;
- congelamento con idrogeno liquido;
- doppia distillazione in un condensatore ad evaporazione;
- rettifica a freddo della miscela compressa.
È quest'ultima tecnologia che produce gas con una purezza del 99,9% su scala industriale.
Video: Neon - il gas più INERENTE della terra
Tipi di neon
Qualsiasi tubo luminoso colorato, a volte opportunamente piegato, viene erroneamente chiamato neon. Nella sua forma classica, tuttavia, tale lampada è costituita da un bulbo di vetro riempito di neon inerte, con due o tre elettrodi alle sue estremità. Le lampade di segnalazione sono più piccole dell'elemento LED e i tubi di scarico sono lunghi fino a dieci metri e hanno un diametro di 20 mm.
La lampadina è modellata riscaldando il vetro su una torcia a gas, riempita di neon e qualche goccia di mercurio aggiunta per illuminare il bagliore. Il dispositivo è meccanicamente instabile e lo smaltimento richiede misure di sicurezza speciali a causa della tossicità del vapore di mercurio. Tuttavia, la semplicità del dispositivo limita la sua longevità all'integrità della lampadina, alla composizione degli elettrodi e alla manutenzione degli elementi di attivazione. Non c'è letteralmente nulla da bruciare in un neon classico, quindi possono durare fino a 80.000 ore in funzionamento continuo.
Flessibile.
La difficoltà di far funzionare le lampadine di vetro ha portato all'invenzione di tecnologie alternative che imitano l'illuminazione al neon. In sostituzione, sono diventate popolari le strisce LED incorporate in strisce di PVC o silicone, che spargono i raggi delle lampadine in modo che la luce sia distribuita uniformemente sulla superficie della striscia. Il cosiddetto neon flessibile:
- facile da installare - si inserisce in fissaggi o scanalature speciali con una curvatura di 180° e un diametro di curvatura di 10 mm;
- meccanicamente stabile e sigillato;
- accessibile;
- basso consumo energetico - la striscia da 50 cm è alimentata tramite una connessione USB standard da 3 a 4 volt.
Freddo
Una varietà di neon flessibili, ma tecnologicamente eseguiti in modo diverso. Come fonte di luce, viene utilizzato un fosforo con il quale viene rivestito un filo di rame flessibile. Sopra uno strato di fosforo e un dielettrico trasparente, un sottile filo di rame è avvolto a spirale. L'intera costruzione ha una guaina di plastica trasparente. La bobina con l'asta funziona sul principio di una bobina magnetica, ed è il campo magnetico che eccita la luminescenza del fosforo.
Il funzionamento a neon freddo è possibile quando è collegato alla rete tramite speciali inverter che producono corrente a frequenze fino a 6000 Hz. La lampada stessa è un cavo flessibile, robusto e sigillato con diversi colori di bagliore a seconda del tipo di fosforo.
Il diametro del cavo è spesso regolato dai produttori solo dallo spessore della guaina esterna, la parte interna rimane invariata. Pertanto, ha senso prendere un cavo più spesso solo se è giustificato dalla dimensione della fessura di costruzione.
Una caratteristica del neon freddo è la completa assenza di riscaldamento del filamento durante il funzionamento continuo. L'unico svantaggio della tecnologia è che con frequenti curve strette in piccoli diametri il rivestimento di fosforo è rotto con la formazione di aree scure sul filo.
Dove usare le luci al neon, esempi con foto
Le proprietà delle luci al neon hanno originariamente determinato il loro uso nel campo dell'ingegneria elettrica come:
- indicatori di tensione di rete negli apparecchi elettrici;
- dispositivi di controllo e di segnalazione per rilevare la presenza di tensione sui conduttori;
- indicatori di radiazione elettromagnetica - nel Balizor il neon si illumina quando è esposto a un campo elettromagnetico;
- un fusibile nei circuiti di segnalazione.
Le lampade al neon sono oggi utilizzate soprattutto nel settore commerciale, 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 scaricato sotto l'influenza dell'elettricità. Quando una corrente alternata è collegata, il bagliore è distribuito uniformemente in tutta la lampadina. Se la corrente è diretta, il bagliore è concentrato intorno al catodo.
Schema elettrico
Le spie sono collegate tramite una resistenza step-down secondo il seguente schema di cablaggio.
Come esempio, gli apparecchi di illuminazione con elementi LED richiedono una connessione più complessa tramite un reattore, come mostrato nell'illustrazione qui sotto.
Il collegamento di un neon a scarica di gas implica un invertitore di potenza adeguato nel circuito.
Il primo circuito è considerato standard. Il secondo riduce la lunghezza dei conduttori e se un lato del circuito si guasta, il secondo continua a funzionare.
A seconda della lunghezza e del diametro del tubo di scarico, è necessario un trasformatore step-up con la capacità indicata nella tabella.
Il collegamento di lampade elettriche a dispositivi ad alta tensione richiede una conoscenza dell'elettricità e dell'ingegneria elettrica. Se il calcolo non è corretto, la scarica può trasformarsi in un arco, con il conseguente scoppio del bulbo.
Il neon freddo è collegato tramite un inverter a un'alimentazione di 12 o 24 volt, a seconda della lunghezza del cavo di incandescenza.
Il neon LED è collegato in modo simile alle strisce LED, ma tutte le connessioni sono fatte tramite connettori, seguiti dalla sigillatura della giunzione, come nel video.
Come ottenere un diverso spettro di luce
I neon RGB con un controller sono in grado di cambiare il colore, il modo e l'intensità dell'illuminazione del neon flessibile con una simulazione di luci o luci stroboscopiche. Nelle lampade a scarica, diversi gas nobili o combinazioni di gas con il colore del bulbo di vetro sono utilizzati per produrre diversi colori. Per esempio, uno xeno blu viene pompato in una lampadina gialla per produrre un bagliore verde.
Vantaggi e svantaggi
Il neon a scarica di gas emette una luce più morbida e, se posso dirlo, più analogica rispetto ad altri tipi di dispositivi. I vantaggi di queste lampade includono:
- uniformità della luminescenza insieme alla capacità di concentrare la luce su uno degli elettrodi quando si usa la corrente continua;
- durata - nessun elemento consumabile nella costruzione;
- Funzionamento di piccole lampade spia direttamente dalla rete 220 V;
- Possibilità di fabbricare diverse forme di lampadine e catodi;
Allo stesso tempo, il design delle lampade a scarica non è privo di svantaggi ed è considerato superato per i seguenti motivi:
- rumore durante il funzionamento dal trasformatore di step-up;
- La fragilità della lampadina di vetro;
- Difficile da smaltire a causa della presenza di vapori di mercurio velenosi all'interno della costruzione.
Principali differenze dalla striscia LED
Il cavo, che funziona sul principio dell'incandescenza del fosforo sotto l'influenza del campo elettromagnetico allo stesso modo del tubo a scarica emette luce a 360°, ma si piega in tutte le direzioni e consuma meno energia. La striscia LED flessibile irradia la luce a 180° su un lato e si piega solo su un piano. Il vantaggio di una striscia LED flessibile che simula un neon è la sua stabilità meccanica, la facilità d'uso e la possibilità di controllare la modalità tramite un controller.
Naturalmente, il sistema RGB è limitato dalla direzione e dal raggio di curvatura e dallo stretto vettore di bagliore, ma questi svantaggi sono compensati dalla possibilità di creare spettacoli di luce unici usando controller programmabili con diverse modalità di funzionamento. Allo stesso tempo, il filo del neon luminoso è più sottile (fino a 2 mm) e permette l'installazione in giunti e spazi stretti, il che è importante nell'auto tuning e nell'aggiornamento decorativo di vari dispositivi.
Bisogna aggiungere che il retrò, compreso l'analogico, sta tornando in auge, quindi le vecchie luci a scarica di gas non sono irrilevanti nell'arena del design e del marketing. Il prezzo e la raffinatezza hanno reso i neon classici la scelta dei clienti ricchi che vogliono distinguersi per il loro status e il loro buon gusto.