Подключение лампы можно осуществить к радиотрансляционной сети с помощью низкочастотного трансформатора или воспользоваться сетью переменного тока. В крайних случаях использование батареек и силового низкочастотного трансформатора будет вполне достаточным для решения данной задачи.
Применение неоновых ламп для подсветки, принцип работы
С развитием современных технологий повседневная жизнь людей становится все более насыщенной и яркой, причем это «ярче» стоит понимать абсолютно в буквальном смысле. На сегодняшний момент существует огромное разнообразие светильников, которые могут использоваться для освещения жилых помещений, каждый из которых обладает своими уникальными преимуществами и недостатками. В данной статье мы подробнее рассмотрим, что такое лампа тлеющего разряда, более известная в повседневной жизни как неоновая лампа.
Эти светильники, отличающиеся высокой яркостью светового потока, открывают перед собой широкий спектр применения, но чтобы эффективно их использовать, необходимо обладать глубокими знаниями о их конструктивных особенностях и принципе работы.
Что это такое?
Неоновые лампы представляют собой современные и яркие осветительные приборы, которые отличаются высокой надежностью и долговечностью. Благодаря этим характеристикам, они широко используются в различных областях: от освещения внешних стен зданий до создания уютного света в комнатах квартир.
Неоновая лампа представляет собой стеклянную трубку, заполненную небольшим количеством газа, который в лампе находится под низким давлением.
Обратите внимание! Для заправки неоновой лампы используется не просто любой газ, а именно неон, который и предопределяет название данного осветительного прибора. Тем не менее, в неоновые лампы могут добавляться и другие инертные газы.
Характерная особенностью всех неоновых ламп является то, что у каждого атома газа заполненная электронная оболочка. Это означает, что неоновые атомы не взаимодействуют с другими атомами с целью захвата дополнительных электронов. Чтобы оторвать хотя бы один электрон необходимо затратить значительное количество энергии.
Стеклянная трубка, которая служит основой для лампы, имеет на каждом конце электроды, предназначенные для подачи электроэнергии.
Неоновая лампа может работать как от источника постоянного тока, так и от источника переменного тока. Однако, если такие лампы подключены к постоянному току, свечение неона будет наблюдаться только в области электродов. Поэтому предпочтительнее подключать неоновую лампу к источнику переменного тока.
Обратите внимание! Неоновые лампы часто подключаются к источникам напряжения, превышающим 15000 вольт. Это напряжение достаточно для того, чтобы оторвать электрон от внешней орбиты атома. При более низких напряжениях эффект свещения не будет наблюдаться.
Принцип работы неоновых ламп основан на особенностях инертных газов.
Работа неоновых ламп включает несколько этапов:
- Когда электричество пропускается через атомы газа, они теряют электроны и тем самым получают положительный заряд;
- Подобные атомы начинают притягиваться к отрицательному электроду;
- Освобожденные электроны, в свою очередь, движутся к положительно заряженному электроду.
Обратите внимание! Все заряженные частицы газа объединяются под названием плазмы. Само по себе это явление позволяет замыкать электрическую цепь.
Это движение частиц приводит к тому, что в лампе создается яркий неоновый свет. Поэтому такая подсветка часто используется для освещения зданий и квартир. В некоторых случаях неоновая лампа может выступать в качестве альтернативы светодиодной ленте в качестве освещения. Неоновая подсветка может выглядеть не менее эффектно, чем светодиодная, а в некоторых сценариях является даже более привлекательной. Причем как неоновая лампа, так и светодиодная лента могут быть установлены и подключены самым простым образом, без привлечения специалистов.
Эти яркие источники освещения на сегодняшний день действительно обеспечивают мощный световой поток, что позволяет им находить широкое применение. Тем не менее, для их правильной эксплуатации требуется наличие определённых знаний об устройстве и экспериментировании.
Что из себя представляет неоновая лампа?
Неоновая лампа состоит из нескольких ключевых компонентов:
- Герметичной стеклянной колбы, из которой был удален атмосферный воздух и введен чистый неон под низким давлением;
- Торцевых электродов, предназначенных для подачи питания и надежного крепления лампы.
Форма и конфигурация колбы могут варьироваться, а ограничения по её длине отсутствуют. Можно встретить неоновые лампы, которые имитируют различные буквы, как кириллического, так и латинского алфавита, а также эмблемы различных брендов и названия.
Стандартные круглые источники света имеют цилиндрическую форму, при этом диаметр выбирается производителем пропорционально имеющимся размерам — это может быть 8, 10, 12, 15 или 20 мм. Благодаря использованию ниже нагрузки тока ресурс этих ламп достигает до 80 тыс. часов, что свойственно лишь лишь в случае, если колба не запачкается и не деградирует из-за утечек газа или воздействий окружающей среды.
Важно помнить, что оттенок света, который излучает неоновая лампа, можно регулировать, изменяя плотность и частоту подводимого тока, а также состав газовой смеси (добавляя к неону такие газы, как аргон или криптон).
Например, снижение плотности тока приводит к получению уверенного оранжевого цвета, тогда как повышение плотности будет погружать свет в красный спектр. Для достижения синева необходимо отрегулировать частоту тока в электросети до нескольких мегагерц.
Принцип работы неоновой лампы
Для включения неоновой лампы требуется подать на электроды либо постоянное, либо переменное напряжение, которое способно сместить электроны с внешней орбиты молекул газа. Однако, когда частица теряет электрон, она становится положительно заряженной (превращается в катион) и движется к электроду, который несет отрицательный заряд (катоду). Одновременно свободные электроны начинают устремляться к аноду, который имеет положительный заряд. Из-за движения этих частиц с различными зарядами через колбу и протекает электрический ток.
При этом перемещение как катионов, так и электронов осуществляется в хаотичном порядке, что вызывает их постоянное столкновение и обмен энергии. Это приводит к тому, что электроны могут быть перемещены на более высокие энергетические уровни, выделяя тепловую энергию. Затем, когда часть энергии высвобождается, электроны возвращаются на более низкие уровни. Энергия, высвобождаемая при этом, приводит к образованию фотонов, которые вызывают свечение лампы в диапазоне оранжево-красного цвета. При подключении постоянного тока свечение будет сконцентрировано в области катода, в то время как при использовании переменного тока, лампа будет равномерно светиться по всей длине колбы.
Чтобы активировать лампу, потребуется подавать импульс тока с напряжением, достигающим 100 В, однако в процессе газового разряда есть риск возникновение дужек. Для предотвращения подобной ситуации обычно используют резистор, который располагается в цоколе и ограничивает силу тока в лампе до уровня 1 мА, что исключает возможность образования дуги. Некоторые производители могут дополнительно снижать силу тока в 5-10 раз, что позволяет повысить срок эксплуатации устройства. В случае игнорирования резистора, сила тока ограничивается только собственным внутренним сопротивлением источника питания и проводки, что может привести к короткому замыканию и разрыву колбы источника света.
Для газоразрядных ламп необходимо высокое напряжение, которое обыденная розетка обеспечить не может. Потребуется использовать повышающий трансформатор, параметры которого будут зависеть от размеров ламп, их количества и наполняемого газа. Необходимое напряжение может варьироваться от 2000 до 12000 В. Например, для ламп, заполненных неоном, существует прямая зависимость напряжения от их длины.
Применение в интерьере и на улице
Неоновые лампы являются уникальными по своей универсальности и находят применение в самых разнообразных областях нашей жизни. Чаще всего, они более всего замечаются на улице, где прикреплены к рекламным вывескам и освещают здания.
Не обошли стороной неон и рекламные специалисты, которые используют эту технологию для оформления различных стендов и вывесок.
Неоновая подсветка украшают улицы городов и фасады зданий.
Подсветка фасадов зданий и украшение улиц неоновыми лампами.
Также неоновые лампы становятся все более популярными в интерьере квартир и домов. Их мягкий, приятно диммируемый свет позволяет дизайнерам наилучшим образом создавать уютные пространства.
Подсветка интерьера при помощи неоновых ламп.
Кроме обычного освещения, неон может также выступать как оригинальный элемент декора, добавляющий уникальность вашему дому.
Оформление интерьера с помощью неона.
Существует множество интересных декоративных ламп, работающих на основе неоновых технологий. Они излучают мягкий и ненавязчивый свет и могут использоваться не только как украшение для праздников, но и в качестве основного источника мягкого фона. В современной торговле ассортимент неоновых светильников настолько богат, что будет легко подобрать подходящий вариант неповторимого дизайна для любого интерьера.
Благодаря широкому выбору, выбрать подходящий неоновый светильник – задача с легким решением.
Разумеется, это лишь часть областей применения неоновых ламп, но и этого достаточно, чтобы продемонстрировать многообразие возможностей, которые они предлагают.
Достоинства и недостатки
Как и любые другие источники света, неоновые лампы имеют свои плюсы и минусы. К положительным аспектам можно отнести следующие характеристики:
- Невероятно низкая потребляемая мощность, которая составляет в среднем 8-10 Вт на метр;
- Низкая рабочая температура, не превышающая 40 градусов по Цельсию;
- Мягкое и равномерное свечение, приятное для восприятия;
- Легкая диммируемость;
- Широкая гамма цветов;
- Долгий срок службы, достигающий до 15 лет;
- Способность принимать любую форму и длину, что определяет как производитель, так и заказчик.
Однако у неоновых ламп есть и недостатки, к которым относятся:
- Низкая ударопрочность из-за хрупкости стекла;
- Низкая светоотдача, которая составляет до 60 лм/Вт, что зависит от цвета и типа наполнителя;
- Высокое напряжение питания, что требует особого подхода при установке;
- Потребность в дополнительном оборудовании (высоковольтном трансформаторе);
- Содержат ртуть, что требует особых условий утилизации (исключение составляют безртутные модели, которых не так много на рынке);
- Относительно высокая стоимость, особенно на заказ.
Характерная особенность технологии холодного неона заключается в том, что в процессе работы нить не нагревается даже при длительном использовании. Единственный значительный недостаток этой технологии — это риск возникновения неосторожности, так как частые острые перегибы по малому диаметру могут повредить покрытие из люминофора, что ведёт к образованию затемненных зон на проводе.
Где используют неоновые лампы, примеры с фото
Свойства неоновых ламп оказали значительное влияние на их применение в области электротехники, где они используются в качестве:
- индикаторов напряжения в различных электроприборах;
- контрольно-индикаторных устройств для подтверждения наличия напряжения на проводниках;
- индикаторов электромагнитных излучений — например, в устройствах, таких как Бализор, где неон будет светиться в присутствии электромагнитного поля;
- препятствий в цепях сигнализации.
В наши дни неоновые лампы в основном используются в таких областях, как торговля, дизайн и развлекательные мероприятия.
Они применяются для оформления рекламных щитов, украшения фасадов зданий, зонирования пространства, декорирования и подсветки предметов интерьера, создания нужной атмосферы в развлекательных заведениях, формирования уникального освещения в фотостудиях, для достижения особых эффектов и в мото- и автотюнинге. Кроме того, они также используются для модернизации и апгрейда различных бытовых приборов, включая компьютеры.
Как работает неоновая лампа
В традиционных газоразрядных неонках используется способность неоновых атомов выделять фотоны света при обмене энергией между молекулами газа в разряженном воздухе под действием электричества. При использовании переменного тока свечение равномерно распределяется по всей колбе, тогда как при подключении постоянного тока свечение сосредоточено близ катода.
Индикаторные лампочки подключаются через понижающий резистор по определенной схеме.
Для примера, осветительные устройства на основе светодиодов требуют более сложной схемы подключения, через пускорегулирующий аппарат, как показано на рисунке ниже.
Подключение газоразрядной неонки подразумевает наличие в схеме инвертора соответствующей мощности, что важно учитывать при проектировании электрических схем.
Первая схема считается стандартной. Вторая предлагает способ уменьшения длины проводников, а при выходе из строя одной из частей цепи, вторая продолжает выполнять свою функцию.
Следует осознавать возможные ошибки при подключении.
В зависимости от длины и диаметра газоразрядной трубки, для её корректной работы необходимо использовать повышающий трансформатор соответствующей мощности, как представлено в таблице, где первый столбик в графе «диаметр» соответствует длине лампы в 1 метр, а второй — в 2 метра и так далее.
Подключение электрических светильников к высоковольтным устройствам требует серьезных знаний в области электрики и электротехники. Ошибка в расчетах может привести к тому, что разряд превратится в дуговой, что чревато разрывом колбы.
Холодный неон подключается к блоку питания на 12 или 24 вольта, в зависимости от длины светящегося шнура, через инвертор.
LED-неон подключается аналогично светодиодным лентам, однако все соединения выполняются с помощью коннекторов, с обязательной последующей герметизацией места стыка, что весьма важно для увеличения долговечности установки.
