وصف توهج مصباح النيون
ما هو مصباح النيون
إن أنبوب تفريغ الضغط المنخفض المملوء بغاز النيون الخامل هو نيون كلاسيكي - مصباح ينتج ضوء نيون برتقالي أحمر موحد بطوله بالكامل. تشمل الغازات الخاملة المستخدمة في أجهزة الإضاءة الهيليوم ، والزينون ، والأرجون ، والكريبتون ، ولكن لها أطياف انبعاث مختلفة ، مما يسمح لك بدمجها وإنشاء ألوان مختلفة.
من الناحية الهيكلية ، لا يختلف النيون عن مصابيح تفريغ الغاز الأخرى ، بما في ذلك مصابيح الفلورسنت. لبدء تشغيل الجهاز ، يلزم وجود تيار في حدود 0.1-1 مللي أمبير. مكنت هذه الحساسية من استخدام مصابيح النيون في مؤشرات جهد التيار الكهربائي ، بشرط استخدام مقاوم تنحي للحماية من الصدمات الكهربائية.
في الوقت نفسه ، يمكن أن يصل جهد الإشعال ، اعتمادًا على الطول والقطر وتعبئة الغاز في القارورة ، إلى 12000 فولت.لذلك ، فإن بدء تشغيل الجهاز والحفاظ عليه يتطلب وجود عاكس في الدائرة. تم العثور على التطبيق الرئيسي لإضاءة النيون في مجال الإعلان والترفيه في أوروبا والولايات المتحدة. في روسيا ، انتشرت هذه الموضة مع تأخير من عشرة إلى خمسة عشر عامًا ، على الرغم من استخدام التكنولوجيا في تفريغ التوهج الصناعي وأجهزة الإشارة منذ الخمسينيات.
من أين تحصل على النيون
صنع أول نيون في عام 1910 من قبل جورج كلود ، ولكن لاختراعه استخدم عمل موريس ترافيرز وويليام رامزي ، الكيميائيين الإنجليز الذين حصلوا على النيون بإزالته من الهواء كمنتج ثانوي. في الهواء الجوي ، يصل أقصى تركيز لـ Ne 0.00182٪. هذا صغير جدًا على نطاق الكواكب ، ولكنه كافٍ لإنتاجه على نطاق صناعي.
تتمثل طريقة الحصول على النيون في تسييل جميع المكونات الثقيلة للهواء ، مما يؤدي إلى تكوين مكون غير مسال متبقي - خليط الهيليوم والنيون. تستخدم ثلاث طرق لفصل الهيليوم والنيون:
- امتزاز النيون بالكربون المنشط المبرد ؛
- التجميد بالهيدروجين السائل
- تصحيح مزدوج في مبخر المكثف ؛
- التقطير البارد للخليط المضغوط.
إنها أحدث التقنيات التي تجعل من الممكن الحصول على غاز بنقاوة 99.9٪ على نطاق صناعي.
فيديو: النيون هو أكثر الغازات الخاملة على الأرض
أنواع النيون
أي أنبوب ملون مضيء ، منحني أحيانًا بالطريقة الضرورية ، يسمى خطأ نيون. ومع ذلك ، في شكله الكلاسيكي ، يتكون هذا المصباح من لمبة زجاجية مملوءة بالنيون الخامل ، مع قطبين أو ثلاثة قطبين في النهايات.مصابيح المؤشر أصغر من عنصر LED ، ويصل طول أنابيب تفريغ الغاز إلى عشرة أمتار وقطرها 20 مم.
في صناعة القارورة ، يتم إعطاؤها الشكل اللازم عن طريق تسخين الزجاج على موقد غاز مملوء بالنيون ، وتضاف بضع قطرات من الزئبق لتفتيح التوهج. الجهاز غير مستقر للضغط الميكانيكي ، والتخلص منه يتطلب تدابير أمان خاصة تتعلق بسمية بخار الزئبق. ومع ذلك ، فإن بساطة الجهاز تحد من متانته فقط لسلامة المصباح ، وتكوين الأقطاب الكهربائية ، وإمكانية خدمة عناصر البداية. في النيون الكلاسيكي ، لا يوجد شيء يحترق حرفيًا ، لذلك يمكن أن تستمر العملية الصحيحة بشكل مستمر حتى 80000 ساعة.
مرن
أدى تعقيد تشغيل المصابيح الزجاجية إلى اختراع تقنيات بديلة تحاكي إضاءة النيون. كبديل ، أصبحت شرائط LED شائعة ، مثبتة في شرائط PVC أو السيليكون ، والتي تشتت حزم المصابيح بحيث يتم توزيع الضوء بالتساوي على سطح الشريط. ما يسمى بالنيون المرن:
- سهل التركيب - يتم تثبيته في مثبتات أو أخاديد خاصة مع انحناء 180 درجة وقطر الانحناء 10 مم ؛
- مستقرة وضيقة ميكانيكيا.
- متوفرة؛
- اقتصادية من حيث استهلاك الطاقة - يتم تشغيل شريط بطول 50 سم بواسطة موصل USB تقليدي بجهد يبلغ 3-4 فولت.
البرد
نوع من النيون المرن ولكنه مصنوع تقنيًا وفقًا لمبدأ مختلف. يستخدم الفوسفور كمصدر للضوء يغطي سلكًا نحاسيًا مرنًا.يتم لف سلك نحاسي رفيع في لولب فوق طبقة من الفوسفور وعازل كهربائي شفاف. الهيكل كله له غلاف بلاستيكي شفاف. يعمل اللولب بقضيب على مبدأ الملف المغناطيسي ، وهو المجال المغناطيسي الذي يثير توهج الفوسفور.
يمكن تشغيل النيون البارد عند الاتصال بالشبكة من خلال محولات خاصة تنتج تيارًا بتردد يصل إلى 6000 هرتز. المصباح نفسه عبارة عن سلك مرن ومتين ومحكم الإغلاق بلون توهج مختلف حسب نوع الفوسفور.
غالبًا ما يتم تنظيم قطر الخيط من قبل الشركات المصنعة فقط بسمك الغلاف الخارجي ، ويظل الجزء الداخلي دون تغيير. لذلك ، من المنطقي أن تأخذ سلكًا سميكًا فقط إذا كان مبررًا بحجم الأخدود الهيكلي.
السمة المميزة للنيون البارد هي الغياب التام لتسخين الشعيرة أثناء التشغيل المطول. العيب الوحيد لهذه التقنية هو أنه مع الانحناءات ذات الزوايا الحادة المتكررة على طول القطر الصغير ، يتم كسر طلاء الفوسفور بتشكيل مناطق مظلمة على السلك.
حيث تستخدم مصابيح النيون ، أمثلة بالصور
في البداية ، حددت خصائص مصابيح النيون استخدامها في مجال الهندسة الكهربائية على النحو التالي:
- مؤشرات الجهد الكهربائي في الأجهزة الكهربائية ؛
- أجهزة التحكم والمؤشر لتحديد وجود الجهد على الموصلات ؛
- مؤشرات وجود الإشعاع الكهرومغناطيسي - في جهاز Balizor ، يتوهج النيون عند تعرضه لمجال كهرومغناطيسي ؛
- الصمامات في دوائر الإنذار.
تستخدم مصابيح النيون في العصر الحديث ، في الغالب ، في مجال التجارة والتصميم والترفيه.
كيف يعمل مصباح النيون
يستخدم نيون تفريغ الغاز الكلاسيكي قدرة النيون على إصدار فوتونات من الضوء عندما تتبادل جزيئات الغاز الطاقة في وسط مخلخ تحت تأثير الكهرباء. عند توصيل التيار المتردد ، يتم توزيع الوهج بالتساوي في جميع أنحاء المصباح. إذا كان التيار ثابتًا ، فإن التوهج يتركز حول الكاثود.
الاسلاك الرسم البياني
يتم توصيل مصابيح المؤشر من خلال المقاوم التدريجي وفقًا للمخطط التالي.
على سبيل المثال ، تتطلب أجهزة الإضاءة القائمة على عناصر LED مخطط اتصال أكثر تعقيدًا من خلال الصابورة ، كما في الشكل أدناه.
يعني توصيل نيون تفريغ الغاز وجود قوة مناسبة في دائرة العاكس.
يعتبر المخطط الأول معيارًا. يسمح لك الثاني بتقليل طول الموصلات ، وفي حالة فشل أحد جانبي الدائرة ، يستمر العمل الثاني.
اعتمادًا على طول وقطر أنبوب تفريغ الغاز ، يلزم وجود محول تصاعدي بالطاقة الموضحة في الجدول لبدء تشغيله.
يتطلب توصيل التركيبات الكهربائية بأجهزة الجهد العالي معرفة الهندسة الكهربائية والكهربائية. مع الحساب غير الصحيح ، يمكن أن يتحول التفريغ إلى قوس ، متبوعًا بتمزق في المصباح.
يتم توصيل النيون البارد من خلال عاكس بمصدر طاقة 12 أو 24 فولت ، اعتمادًا على طول السلك المضيء.
يتم توصيل نيون LED بنفس طريقة توصيل شرائط LED ، ولكن يتم إجراء جميع التوصيلات من خلال الموصلات ، متبوعة بإغلاق التقاطع ، كما في الفيديو.
كيفية الحصول على طيف توهج مختلف
شرائط RGB في وجود وحدة تحكم قادرة على تغيير لون وأوضاع وكثافة وهج النيون المرن بتقليد أكاليل أو ضوء قوي. في مصابيح تفريغ الغاز ، تُستخدم غازات خاملة مختلفة أو مجموعاتها مع لون زجاج اللمبة للحصول على ألوان مختلفة. على سبيل المثال ، للحصول على توهج أخضر ، يتم ضخ الزينون المتوهج باللون الأزرق في دورق أصفر.
المميزات والعيوب
ينبعث تفريغ النيون بشكل ناعم ، وإذا جاز لي القول ، فإن الضوء المماثل أكثر مقارنة بأنواع الأجهزة الأخرى. من بين مزايا هذه المصابيح:
- توحيد التوهج مع إمكانية تركيز الضوء على أحد الأقطاب الكهربائية عند استخدام التيار المباشر ؛
- المتانة - عدم وجود المواد الاستهلاكية في التصميم ؛
- تشغيل مصابيح المؤشر الصغيرة مباشرة من شبكة 220 فولت ؛
- إمكانية تصنيع القوارير والكاثودات بمختلف الأشكال ؛
في الوقت نفسه ، لا يخلو جهاز مصابيح تفريغ الغاز من العيوب ويعتبر قديمًا للأسباب التالية:
- الضوضاء أثناء التشغيل من محول تصعيد ؛
- هشاشة قارورة زجاجية.
- تعقيد إعادة التدوير بسبب وجود بخار الزئبق السام داخل الهيكل.
الاختلافات الرئيسية عن شريط LED
السلك ، الذي يعمل على مبدأ توهج الفوسفور تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي ، يصدر ضوءًا بزاوية 360 درجة تمامًا مثل أنبوب تفريغ الغاز ، ولكنه في نفس الوقت ينحني في أي اتجاه ويستهلك طاقة أقل. يبث الشريط المرن الموجود على عناصر LED الضوء 180 درجة في اتجاه واحد وينحني في مستوى واحد فقط. تتمثل ميزة شريط LED المرن الذي يحاكي النيون في ثباته الميكانيكي وسهولة التشغيل والقدرة على التحكم في الوضع من خلال وحدة التحكم.
وبالطبع ، فإن نظام شريط RGB محدود بالاتجاه ونصف قطر المنعطف ، بالإضافة إلى متجه التوهج الضيق ، ولكن يتم تعويض هذه العيوب من خلال القدرة على إنشاء عروض ضوئية فريدة عند استخدام وحدات تحكم قابلة للبرمجة مع أوضاع تشغيل مختلفة. في الوقت نفسه ، يكون خيط النيون المضيء أرق (حتى 2 مم) ، وهذا يسمح لك بتثبيته في مفاصل وشقوق ضيقة ، وهو أمر مهم للضبط التلقائي والترقيات الزخرفية لمختلف الأجهزة.
وتجدر الإشارة إلى أن موضة الرجعية تعود الآن ، بما في ذلك التناظرية ، لذا فإن مصابيح التفريغ القديمة لا تفقد أهميتها في مجال التصميم والتسويق. جعل السعر وصعوبة التشغيل النيون الكلاسيكي خيارًا للمشترين الأثرياء الذين يرغبون في التميز بمكانتهم وذوقهم الجيد.