Обзор характеристик неоновой лампы: как работает, достоинства и недостатки

Свечение газа в определенных условиях стало причиной появления яркой рекламной иллюминации. В современном исполнении неоновая лампа представлена в разнообразных формах и цветах, изготавливается из разных материалов. Рассмотрим, технические различия между подвидами светящихся изделий. Ознакомимся с достоинствами и недостатками газонаполненных моделей, знание которых позволит наслаждаться подсветкой многие годы.

Историческая справка

Патент на неоновую лампу был выдан в 1915 г., хотя история изобретения начинается в 17-м веке. Так называемое барометрическое свечение в ртутной трубке барометра в 1675 году отметил французский астроном Жан Пикар. Ввиду отсутствия знаний об электричестве тот не смог объяснить происходящее, но исследования на этом не закончились:

• в 1855 г. немецкий физик Генрих Гейслер представил рабочий прототип современных газоразрядных ламп;
• в 1898 г. химики Уильям Рамзай из Британии и Морис Уильям Траверси из Англии открыли новый элемент – инертный одноатомный газ неон;
• в 1910 г. французский инженер-химик Жорж Клод ознакомил общество с изобретением в виде герметичной трубки, в которой находился неон.

Распространение неоновые лампы получили в сфере рекламы с подачи Жана Фонсекью, что совместно с другом Жоржем Клодом занимался изобретением неонового освещения. Первая вывеска была размещена на фасаде парикмахерской на Монмартре. После установки неоновой рекламы в американском автомобильном салоне Packard про «жидкий огонь» стали узнавать в США, а после и во всем мире.

До СССР новое освещение дошло только в 1931 году. Рекламных вывесок в те времена не было, три объекта все же оформили с помощью неоновых ламп: московский парк и кинотеатры «Центральный», «Палас». Ситуация изменилась спустя почти 30 лет, когда на территории России появилась собственная производственная точка неоновых рекламных вывесок.

Как происходит свечение у разных ламп

Работать неоновые лампы могут как при переменном, так при постоянном токе. Второй вариант предполагает наличие одного электрода, из-за чего свечение сконцентрировано только в одной точке. Это ограничивает область применения изделий, поэтому широким спросом пользуются модели с двумя электродами с переменным рабочим током. Они светятся по всей протяженности трубки.

В современном виде неоновая подсветка для комнаты представлена в разных цветах. По факту газ неон выделяет оранжево-красноватое свечение. Если внутри стекло колбы покрыты люминофором, то свет будет разным в спектре исходного тона. Также за иные оттенки могут отвечать другие инертные газы, их смеси. В частности:

• аргон – сиреневый, синий;
• гелий – оранжево-белый, розовый;
• криптон – сине-белый, зеленый;
• ксенон – голубой.

Название у всех изделий независимо от задающего цвет вещества одинаковое, так как принцип действия и конструктивное исполнение по сути одинаковое. Вот что происходит внутри газонаполненных моделей:

• на катоды подается напряжение (они расположены на двух концах трубки);
• нейтральные молекулы «отдают» отрицательные катоды;
• к оставшимся катионам (ионы с положительным зарядом) движутся электроды, катоды движутся к катионам – так происходит протекание тока внутри трубки;
• катионы с электронами постоянно сталкиваются, что способствует обмену энергией между частицами;
• выделяется тепло в процессе получения энергии электроном;
• образуется свечение (выделяются фотоны), когда электрон теряет энергию.

Индикаторные неоновые лампочки отличаются наличием трех электродов: анод и пара катодов. Внутри миниатюрной колбочки находится тот или иной инертный газ. Напряжение здесь подается на индикаторный катод, а вспомогательный нужен для погашения света. Смена рабочего режима осуществляется посредством подключенного к прибору переключателя

Другой тип ламп – холодный неон. Здесь нет газа, за свечение отвечает люминофор – это вещество, которым покрывается медная токопроводящая жила. Поверх покрытия имеется еще одна медная намотка. Когда ток проходит по проводам, между ними образуется магнитное поле. А оно является причиной того, что люминофор выделяет «неоновое свечение». С неоном здесь нет никакой связи. Но за счет линейного исполнения и протекающего через рабочий материал ток, сплошного мягкого свечения по всей длине изделия относят к одной группе неоновых ламп.

Еще один подвид неоновых ламп – гибкий неон. Это поливинилхлоридные трубки, внутри которых встроены монохромные либо разноцветные светодиоды. Второй тип изделий дополнен микроконтроллерами для смены рабочих режимов.

Технические характеристики ламп

Газоразрядные неоновые лампы изготавливаются с разными геометрическими параметрами, где наблюдается прямая зависимость между диаметром и длиной – они одновременно увеличиваются либо уменьшаются. В частности:

• при сечении в 8 мм – длина находится в пределах от 1 до 7 м;
• 10 мм – 1,2-8,2 м;
• 12 мм – 1,5-10 м;
• 15 мм – 2-12,5 м;
• 20 мм – 2,5-20 м.

У фигурных моделей диаметр может быть равным 5-20 мм, что также сказывается на протяженности единичного элемента композиции. Бытовая серия ламп для оформления неоновой комнаты обычно имеет сечение в пределах от 10 до 18 мм. Этого достаточно, чтобы свечение было достаточно мощным для полноценной подсветки. Так как нагревание изделий не превышает +40 ℃, тонкие лампы можно размещать на открытых участках и в труднодоступных местах.

Индикаторные лампочки работают при напряжении в 220 В. Холодный неон напрямую к бытовой энергосети подключать нельзя, так как для них нужны сотни Вольт (до 15 000 В), частота 500-5500 Гц. Опытным путем проверено – при напряжении до 1000 В разрежение газа не происходит, а значит свечение отсутствует. Решением являются инверторы, что преобразуют исходное напряжение в рабочее. Гибкий неон чаще низковольтный, поэтому здесь присутствуют в электрической схеме понижающие блоки питания.

Достоинства и недостатки

До того как сделать неоновую подсветку в комнате стоит обратить внимание не только на достоинства изделий, но и на недостатки. Рассмотрим, на что важно обратить внимание, чтобы избежать неприятностей. К таковым относятся:

• механическая прочность – стеклянные трубки тонкостенные (внутри газ находится под низким давлением), поэтому нужно устанавливать подсветку на удалении от детей;
• напряжение – при высоком номинальном напряжении изделия нужно подключать через повышающие напряжение трансформаторы, проявлять осторожность во время монтажа и эксплуатации ламп;
• свечение – уровень яркости на фоне многих аналогов ниже (в пределах 10 Вт/м), а энергопотребление при этом может быть выше;
• газонаполнение – наряду с инертным газом внутри колб могут присутствовать ртутные пары (увеличивают яркость свечения), что небезопасно для здоровья человека и окружающей среды в целом;
• стоимость – относительно других ламп неоновые стоят дороже.

Несмотря на недостатки газоразрядные изделия пользуются высоким спросом, что обосновано неоспоримыми достоинствами:

• температура – не нужно создавать условия для теплоотведения, так как лампы могут нагреваться всего до +40 ℃, монтировать их можно почти везде (пол, потолок, стена, фасад, мебель);
• свет – выделяется мягкое, не слепящее пользователей свечение, что равномерно рассеивается по рядом находящимся поверхностям;
• регулировка – с помощью ШИМ (устройство широтно-импульсной модуляции) допустимо диммирование;
• конструктивное исполнение – форма трубчатых ламп может быть разной, есть выбор по длине и толщине, по габаритам в одной или трехмерной плоскости (правда колбы не гибкие, самостоятельно задать ту или иную форму им не получится);
• срок службы – ввиду отсутствия перегораемых составляющих лампы могут исправно работать порядка 20 лет (80000 световых часов).

Подключение неоновых ламп к энергосети может быть разным. Часть моделей напрямую подсоединяется к питающему кабелю. Если оформляется подсветка в виде композиции из нескольких изделий, то рекомендуется каждый элемент запитывать отдельно. Тогда в случае выхода из строя одной части остальные продолжат светить. Габаритные модели оснащаются цоколями типа Е14 или Е27 (бытовая серия). У этой подгруппы резисторы встроены в корпус, поэтому дополнительные манипуляции со сборкой электрической схемы не требуются.

Коротко о главном

Неоновая лампа – это стеклянная колба с газонаполнением под низким давлением. По бокам имеются два электрода или один, в зависимости от рабочих характеристик (переменный ток или постоянный соответственно).

Неон выдает оранжево-красное свечение. Чтобы изменить оттенок, внутри трубки наносится слой люминофора. Полностью цвет меняется за счет другого газа, может быть добавлены пары ртути для повышения яркости свечения.

Работают неоновые лампы при высоком напряжении и частоте, поэтому с питанием от домашней энергосети в схему включается повышающий трансформатор.

К группе неоновых ламп также относятся индикаторные лампочки, гибкий и холодный неон. Первые газоразрядные, у других светится люминофор электромагнитного поля либо светодиоды.