Descrição do brilho de uma lâmpada de néon
O que é uma lâmpada de néon
Um tubo de descarga de baixa pressão cheio com o néon de gás inerte é o clássico tubo de néon, uma lâmpada que produz uma luz uniforme de néon vermelho alaranjado ao longo de todo o seu comprimento. Os gases inertes utilizados nos dispositivos de iluminação incluem hélio, xenon, argon e krypton, mas têm espectros de brilho diferentes, o que permite combiná-los e criar cores diferentes.
O néon não é estruturalmente diferente de outras lâmpadas de descarga, incluindo lâmpadas fluorescentes. É necessária uma corrente de 0,1-1 milliampere para o arranque do dispositivo. Esta sensibilidade tornou possível a utilização de lâmpadas de néon nos indicadores de tensão de rede, desde que seja utilizada uma resistência descendente para proteger contra a electrocussão.
Ao mesmo tempo, a tensão de ignição, dependendo do comprimento, diâmetro e enchimento de gás da lâmpada, pode atingir 12.000 volts. Portanto, o arranque e a manutenção da unidade requer um inversor no circuito. A principal utilização da iluminação de néon é na publicidade e entretenimento na Europa e nos EUA. Na Rússia, esta moda propagou-se com um atraso de dez a quinze anos, embora nos dispositivos industriais a tecnologia de descarga luminescente e de indicação tenha sido utilizada desde os anos 50.
De onde vem o néon
O primeiro néon foi feito em 1910 por Georges Claude, mas para a sua invenção utilizou o trabalho de Maurice Travers e William Ramsay, químicos britânicos que obtiveram o néon eliminando-o do ar como subproduto. No ar atmosférico, a concentração máxima de Ne atinge 0,00182%. Isto é muito baixo à escala global, mas suficiente para o extrair à escala industrial.
A forma de produzir néon é liquefazer todos os componentes pesados do ar, resultando num componente residual não liquefeito, a mistura de hélio e néon. Três métodos são utilizados para separar hélio e néon:
- Adsorção de néon por carvão activado refrigerado;
- congelação com hidrogénio líquido;
- dupla destilação num condensador evaporador;
- rectificação a frio da mistura comprimida.
É esta última tecnologia que produz gás com uma pureza de 99,9% à escala industrial.
Vídeo: Neon - o gás mais INERTE na terra
Tipos de néon
Qualquer tubo de cor luminosa, por vezes adequadamente dobrado, é erroneamente chamado de néon. Na sua forma clássica, porém, tal lâmpada é feita de uma lâmpada de vidro cheia de néon inerte, com dois ou três eléctrodos nas suas extremidades. As lâmpadas indicadoras são mais pequenas do que o elemento LED e os tubos de descarga têm até dez metros de comprimento e 20 mm de diâmetro.
A lâmpada é moldada aquecendo o vidro numa tocha de gás, cheia de néon e de algumas gotas de mercúrio adicionadas para iluminar o brilho. O dispositivo é mecanicamente instável e a sua eliminação requer medidas de segurança especiais devido à toxicidade do vapor de mercúrio. No entanto, a simplicidade do dispositivo limita a sua longevidade à integridade da lâmpada, à composição dos eléctrodos, e à operacionalidade dos elementos desencadeantes. Não há literalmente nada para queimar num néon clássico, pelo que podem durar até 80.000 horas em funcionamento contínuo.
Flexível .
A dificuldade de operar as lâmpadas de vidro levou à invenção de tecnologias alternativas que imitam a iluminação de néon. Como substituto, as tiras de LED embutidas em tiras de PVC ou silicone tornaram-se populares, espalhando os feixes das lâmpadas para que a luz seja distribuída uniformemente sobre a superfície da tira. O chamado néon flexível:
- fácil de instalar - montado em fixações ou ranhuras especiais com uma curva de 180° e um diâmetro de dobra de 10 mm;
- mecanicamente estável e selado;
- acessível;
- baixo consumo de energia - a tira de 50 cm é alimentada através de uma ligação USB padrão com 3 a 4 volts.
Frio
Uma variedade de néon flexíveis, mas tecnologicamente executados de uma forma diferente. Como fonte de luz, é utilizado um fósforo, com o qual é revestido um fio de cobre flexível. Sobre uma camada de fósforo e um dieléctrico transparente, um fino fio de cobre é enrolado em espiral. Toda a construção tem uma bainha plástica transparente. A bobina com a haste funciona com base no princípio de uma bobina magnética e é o campo magnético que excita a luminescência do fósforo.
O funcionamento a frio do néon é possível quando ligado à rede através de inversores especiais que produzem corrente a frequências até 6000 Hz. A própria lâmpada é um fio flexível, robusto e selado com cores diferentes, dependendo do tipo de fósforo.
O diâmetro do cordão é muitas vezes regulado pelos fabricantes apenas pela espessura da bainha exterior, a parte interior permanece inalterada. Por conseguinte, só faz sentido tomar um cordão mais grosso se for justificado pelo tamanho da fenda de construção.
Uma característica do néon frio é a ausência completa de aquecimento do filamento durante o funcionamento contínuo. A única desvantagem da tecnologia é que, com frequentes curvas acentuadas em revestimento de fósforo de pequeno diâmetro, se rompe com a formação de áreas escurecidas no arame.
Onde utilizar luzes de néon, exemplos com fotos
As propriedades das luzes de néon determinaram originalmente a sua utilização no campo da engenharia eléctrica como:
- indicadores de tensão de rede em aparelhos eléctricos;
- dispositivos de controlo e indicadores para detectar a presença de tensão em condutores;
- indicadores de radiação electromagnética - no neon Balizor brilha quando exposto a um campo electromagnético;
- um fusível nos circuitos de sinalização.
As lâmpadas de néon são hoje em dia utilizadas principalmente nos sectores comercial, design e entretenimento.
Como funciona uma lâmpada de néon
O néon clássico de descarga de gás utiliza a capacidade do néon de emitir fotões de luz quando as moléculas de gás trocam energia num meio descarregado sob a influência da electricidade. Quando uma corrente alternada é ligada, o brilho é distribuído uniformemente por todo o bulbo. Se a corrente é directa, o brilho concentra-se em torno do cátodo.
Diagrama de cablagem
As lâmpadas indicadoras são ligadas através de uma resistência descendente de acordo com o seguinte diagrama de cablagem.
Como exemplo, as luminárias com elementos LED requerem uma ligação mais complexa através de um balastro, como se mostra na ilustração abaixo.
A ligação de um néon de descarga de gás significa um inversor de potência adequado no circuito.
O primeiro circuito é considerado padrão. O segundo reduz o comprimento dos condutores e se um dos lados do circuito falhar, o segundo continua a funcionar.
Dependendo do comprimento e diâmetro do tubo de descarga, é necessário um transformador progressivo com a capacidade indicada na tabela.
A ligação de aparelhos de iluminação eléctrica a dispositivos de alta tensão requer conhecimentos de engenharia eléctrica e eléctrica. Se o cálculo estiver incorrecto, a descarga pode transformar-se num arco, com o consequente rebentamento da lâmpada.
O néon frio é ligado através de um inversor a uma fonte de alimentação de 12 ou 24 volts, dependendo do comprimento do fio incandescente.
O néon LED é ligado de forma semelhante às tiras de LED, mas todas as ligações são feitas através de conectores, seguidos de selagem da junção, como no vídeo.
Como obter um espectro de luz diferente
As faixas RGB com um controlador são capazes de mudar a cor, modo e intensidade da iluminação do néon flexível com uma simulação de luzes ou luzes estroboscópicas. Nas lâmpadas de descarga, diferentes gases nobres ou combinações de gases com a cor da lâmpada de vidro são utilizados para produzir diferentes cores. Por exemplo, um xénon azul é bombeado para uma ampola amarela para produzir um brilho verde.
Vantagens e desvantagens
O néon de descarga de gás emite uma luz mais suave e, se me é permitido dizê-lo, mais analógica em comparação com outros tipos de dispositivos. As vantagens destas lâmpadas incluem:
- uniformidade da luminescência juntamente com a capacidade de concentrar a luz num dos eléctrodos quando se utiliza corrente contínua;
- durabilidade - sem elementos consumíveis na construção;
- Funcionamento de pequenas lâmpadas indicadoras directamente da rede de 220 V;
- Possibilidade de fabricar diferentes formas de bolbo e catodos;
Ao mesmo tempo, o desenho das lâmpadas de descarga não está isento de desvantagens e é considerado desactualizado pelas seguintes razões:
- ruído durante o funcionamento a partir do transformador step-up;
- A fragilidade do bulbo de vidro;
- difícil de eliminar devido à presença de vapor de mercúrio venenoso no interior da construção.
Principais diferenças da faixa de LED
O cordão, que funciona segundo o princípio do brilho do fósforo sob a influência do campo electromagnético da mesma forma que o tubo de descarga emite luz a 360°, mas dobra-se em todas as direcções e consome menos energia. A fita LED flexível irradia luz através de 180° para um lado e só se dobra num plano. A vantagem de uma fita LED flexível que simula um néon é a sua estabilidade mecânica, a facilidade de utilização e a possibilidade de controlar o modo através de um controlador.
Claro que o sistema RGB é limitado pela direcção e raio de curvatura e pelo estreito vector de brilho, mas estas desvantagens são compensadas pela possibilidade de criar shows de luz únicos usando controladores programáveis com diferentes modos de funcionamento. Ao mesmo tempo, o fio de néon luminoso é mais fino (até 2 mm) e permite a instalação em juntas estreitas e fendas, o que é importante na afinação automática e na actualização decorativa de vários dispositivos.
Deve acrescentar-se que o retro, incluindo o analógico, está agora a fazer um regresso, pelo que as velhas luzes de descarga de gás não são irrelevantes na concepção e no marketing. O preço e a sofisticação fizeram das luzes clássicas de néon a escolha para os compradores ricos que se querem destacar pelo seu estatuto e bom gosto.