Λαμπτήρες Νέον - Κυκλώματα εργασίας και εφαρμογής

Ένας λαμπτήρας νέον είναι ένας λαμπτήρας πυράκτωσης που αποτελείται από ένα γυάλινο κάλυμμα, στερεωμένο με ένα ζευγάρι διαχωρισμένων ηλεκτροδίων και περιέχει ένα αδρανές αέριο (νέον ή αργό). Η κύρια εφαρμογή μιας λάμπας νέον είναι με τη μορφή ενδεικτικών λαμπτήρων ή πιλοτικών λαμπτήρων.

Όταν παρέχεται με χαμηλή τάση, η αντίσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι τόσο μεγάλη που το νέον συμπεριφέρεται πρακτικά σαν ανοιχτό κύκλωμα.

Ωστόσο, όταν η τάση αυξάνεται σταδιακά, σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο όπου το αδρανές αέριο μέσα στο γυαλί νέον αρχίζει να ιονίζεται και έχει ως αποτέλεσμα εξαιρετικά αγώγιμο.

Λόγω αυτού, το αέριο αρχίζει να παράγει ακτινοβόλο φωτισμό γύρω από το αρνητικό ηλεκτρόδιο.

Σε περίπτωση που το αδρανές αέριο είναι νέον, ο φωτισμός έχει πορτοκαλί χρώμα. Για το αέριο Argon που δεν είναι πολύ κοινό, το εκπεμπόμενο φως είναι μπλε.

Πώς λειτουργεί η λάμπα νέον

Το χαρακτηριστικό λειτουργίας μιας λάμπας νέον φαίνεται στο Σχ. 10-1.

Το επίπεδο τάσης που ενεργοποιεί το φαινόμενο πυράκτωσης στον λαμπτήρα νέον ορίζεται ως η αρχική τάση βλάβης.

Μόλις χτυπήσει αυτό το επίπεδο βλάβης, ο λαμπτήρας ενεργοποιείται σε λειτουργία «πυροδότησης» (λαμπερό) και η πτώση τάσης στους ακροδέκτες νέον παραμένει πρακτικά σταθερή ανεξάρτητα από οποιαδήποτε αύξηση ρεύματος στο κύκλωμα.

Επιπλέον, το λαμπερό τμήμα στο εσωτερικό του λαμπτήρα αυξάνεται καθώς αυξάνεται το ρεύμα τροφοδοσίας, μέχρι ένα σημείο στο οποίο η συνολική επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου γεμίζει από τη λάμψη.

Τυχόν επιπρόσθετη κλιμάκωση στο ρεύμα μπορεί στη συνέχεια να οδηγήσει το νέον σε κατάσταση τόξου, στην οποία ο φωτισμός λάμψης μετατρέπεται σε μπλε-λευκό χρώμα πάνω από το αρνητικό ηλεκτρόδιο και αρχίζει να παράγει ταχεία υποβάθμιση της λάμπας.

Ως εκ τούτου, για να φωτίσετε αποτελεσματικά μια λάμπα νέον, πρέπει να έχετε επαρκή τάση για να ανάψει η λάμπα και, στη συνέχεια, να έχετε αρκετή αντίσταση σειράς στο κύκλωμα για να περιορίσετε το ρεύμα σε επίπεδο που θα εγγυάται ότι η η λάμπα παραμένει αναμμένη στο τυπικό λαμπερό τμήμα.

Δεδομένου ότι η αντίσταση του νέον από μόνη της είναι εξαιρετικά μικρή αμέσως μετά την εκτόξευσή της, χρειάζεται μια σειρά αντιστάσεων με μία από τις γραμμές τροφοδοσίας, που ονομάζεται αντίσταση έρματος.

Τάση διακοπής νέον

Συνήθως, η τάση ενεργοποίησης ή βλάβης μιας λυχνίας νέον μπορεί να είναι οπουδήποτε μεταξύ περίπου 60 και 100 βολτ (ή περιστασιακά ακόμη μεγαλύτερη). Η συνεχής τρέχουσα βαθμολογία είναι αρκετά ελάχιστη, γενικά μεταξύ 0,1 και 10 milliamps.

Η τιμή της αντίστασης σειράς καθορίζεται σύμφωνα με την τάση τροφοδοσίας εισόδου στην οποία μπορεί να συνδεθεί το νέον.

Όταν πρόκειται για λαμπτήρες νέον που ελέγχονται με τροφοδοσία 220 volt (ρεύμα), μια αντίσταση 220 k είναι συνήθως καλή τιμή.

Όσον αφορά πολλούς εμπορικούς λαμπτήρες νέον, η αντίσταση θα μπορούσε ενδεχομένως να συμπεριληφθεί στο σώμα της κατασκευής.

Χωρίς ακριβείς πληροφορίες, μπορεί να υποτίθεται ότι μια λάμπα νέον μπορεί να μην έχει καμία αντίσταση ενώ είναι φωτισμένη, αλλά μπορεί να έχει πτώση περίπου 80 βολτ στους ακροδέκτες της.

Πώς να υπολογίσετε την αντίσταση νέου

Μια σωστή τιμή για την αντίσταση έρματος νέον θα μπορούσε να καθοριστεί λαμβάνοντας υπόψη αυτό το σημείο αναφοράς, το οποίο σχετίζεται με την ακριβή τάση τροφοδοσίας που χρησιμοποιείται σε αυτό, και υποθέτοντας ένα «ασφαλές» ρεύμα, περίπου 0,2 milliamp, για παράδειγμα.

Για παροχή 220 βολτ, η αντίσταση μπορεί να χρειαστεί να χάσει 250 - 80 = 170 βολτ. Η αντίσταση ρεύματος μέσω σειράς και ο λαμπτήρας νέον θα είναι 0,2 mA. Επομένως μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον ακόλουθο τύπο νόμου του Ohm για τον υπολογισμό της κατάλληλης αντίστασης σειράς για το νέον:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850,000 ohms ή 850 k

Αυτό τιμή αντίστασης θα ήταν ασφαλές με την πλειονότητα των εμπορικών λαμπτήρων νέον. Όταν η λάμψη νέον δεν είναι πολύ εκθαμβωτική, η τιμή της αντίστασης έρματος θα μπορούσε να μειωθεί για να οδηγήσει τη λάμπα υψηλότερα στο τυπικό εύρος λάμψης.

Τούτου λεχθέντος, η αντίσταση δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να μειωθεί υπερβολικά, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει την κατάποση ολόκληρου του αρνητικού ηλεκτροδίου από την καυτή λάμψη, επειδή αυτό μπορεί να υποδηλώνει ότι ο λαμπτήρας πλημμυρίζει τώρα και πλησιάζει στον τρόπο τόξου.

Ένα ακόμη ζήτημα σχετικά με τη δύναμη της λάμψης νέον είναι ότι μπορεί να φαίνεται συνήθως πολύ γυαλιστερό στο φως του περιβάλλοντος σε σύγκριση με το σκοτάδι.

Στην πραγματικότητα, στο απόλυτο σκοτάδι ο φωτισμός θα μπορούσε να είναι ασυνεπής ή / και να ζητήσει αυξημένη τάση διακοπής για να ξεκινήσει η λάμπα.

Μερικά νέον διαθέτουν μια μικρή ένδειξη ραδιενεργού αερίου αναμεμιγμένου με το αδρανές αέριο για να προωθήσουν τον ιονισμό, στην περίπτωση αυτή αυτού του είδους το αποτέλεσμα μπορεί να μην είναι ορατό.

Απλά κυκλώματα λαμπτήρα νέον

Στην παραπάνω συζήτηση έχουμε κατανοήσει πολύ καλά τη λειτουργία και τα χαρακτηριστικά αυτού του λαμπτήρα. Τώρα θα διασκεδάσουμε με αυτές τις συσκευές και θα μάθουμε πώς να φτιάχνουμε μερικά απλά κυκλώματα λαμπτήρων νέον για χρήση σε διάφορες εφαρμογές διακοσμητικών εφέ φωτισμού.

Λαμπτήρας νέον ως πηγή σταθερής τάσης

Λόγω των χαρακτηριστικών σταθερής τάσης του λαμπτήρα νέον υπό τυπικές συνθήκες φωτισμού, θα μπορούσε να εφαρμοστεί ως μονάδα σταθεροποίησης τάσης.

Επομένως, στο κύκλωμα που εμφανίζεται παραπάνω, η έξοδος που εξάγεται από κάθε πλευρά του λαμπτήρα μπορεί να λειτουργεί σαν προέλευση σταθερής τάσης, υπό την προϋπόθεση ότι το νέον συνεχίζει να λειτουργεί εντός της τυπικής περιοχής που λάμπει.

Αυτή η τάση θα ήταν τότε ίδια με την ελάχιστη τάση διακοπής του λαμπτήρα.

Κύκλωμα φλας φώτων νέον

Η χρήση μιας λάμπας νέον, όπως μια φιάλη φωτός σε ένα κύκλωμα ταλαντωτή χαλάρωσης, φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Αυτό περιλαμβάνει μια αντίσταση (R) και έναν πυκνωτή (C) συνδεδεμένα εν σειρά σε τάση τροφοδοσίας τάσης dc. Ένας λαμπτήρας νέον προσαρτάται παράλληλα με τον πυκνωτή. Αυτό το νέον εφαρμόζεται ως οπτική ένδειξη για να δείξει τη λειτουργία του κυκλώματος.

Η λυχνία λειτουργεί σχεδόν σαν ανοιχτό κύκλωμα έως ότου επιτευχθεί η τάση πυροδότησης, όταν αλλάζει αμέσως μέσω αυτού σαν μια αντίσταση χαμηλής τιμής και αρχίζει να ανάβει.

Η παροχή τάσης για αυτήν την τρέχουσα πηγή πρέπει επομένως να είναι υψηλότερη από εκείνη της τάσης διακοπής του νέου.

Όταν λειτουργεί αυτό το κύκλωμα, ο πυκνωτής αρχίζει να συσσωρεύει μια φόρτιση με ρυθμό που καθορίζεται από τη σταθερά χρόνου αντίστασης / πυκνωτή RC. Ο λαμπτήρας νέον τροφοδοτείται με τάση ισοδύναμη με τη φόρτιση που αναπτύσσεται στους ακροδέκτες του πυκνωτή.

Μόλις αυτή η τάση φτάσει στην τάση διακοπής της λάμπας, ανάβει και αναγκάζει τον πυκνωτή να εκφορτιστεί μέσω του αερίου μέσα στον λαμπτήρα νέον, με αποτέλεσμα το νέον να ανάψει.

Όταν ο πυκνωτής εκφορτώνεται πλήρως, αναστέλλει τυχόν περαιτέρω ρεύμα που περνάει μέσα από τη λάμπα και έτσι κλείνει ξανά έως ότου ο πυκνωτής συγκεντρώσει ένα άλλο φορτίο στάθμης ίσο με την τάση πυροδότησης του νέου και ο κύκλος συνεχίζει τώρα να επαναλαμβάνεται.

Με απλά λόγια, η λυχνία νέον συνεχίζει να αναβοσβήνει ή να αναβοσβήνει σε συχνότητα όπως αποφασίζεται από τις τιμές των σταθερών χρόνου R και C.

Ταλαντωτής χαλάρωσης

Μια τροποποίηση σε αυτό το σχέδιο υποδεικνύεται στο παραπάνω διάγραμμα, χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο 1 megohm που λειτουργεί σαν αντίσταση έρματος και μερικές ξηρές μπαταρίες 45 volt ή τέσσερις 22,5 volt ως πηγή εισόδου τάσης.

Το ποτενσιόμετρο είναι ρυθμισμένο μέχρι να ανάψει η λυχνία. Στη συνέχεια, το δοχείο περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση έως ότου η λάμψη νέον απλώς ξεθωριάσει.

Επιτρέποντας στο ποτενσιόμετρο να βρίσκεται σε αυτήν τη θέση, το νέον πρέπει στη συνέχεια να αρχίσει να αναβοσβήνει με διαφορετικούς ρυθμούς αναβοσβήνει όπως καθορίζεται από την τιμή του επιλεγμένου πυκνωτή.

Λαμβάνοντας υπόψη τις τιμές των R και C στο διάγραμμα, η σταθερά χρόνου για το κύκλωμα μπορεί να αξιολογηθεί ως εξής:

T = 5 (megohms) x 0,1 (microfarads) = 0,5 δευτερόλεπτα.

Αυτό δεν είναι συγκεκριμένα ο πραγματικός ρυθμός αναβοσβήνει της λάμπας νέον. Μπορεί να χρειαστεί μια σταθερή περίοδος αρκετών χρονικών διαστάσεων (ή λιγότερη) για τη συσσώρευση της τάσης του πυκνωτή μέχρι την τάση πυροδότησης νέον.

Αυτό μπορεί να είναι υψηλότερο σε περίπτωση που η τάση ενεργοποίησης υπερβαίνει το 63% της τάσης τροφοδοσίας και μπορεί να είναι μικρότερη εάν η προδιαγραφή τάσης ενεργοποίησης νέον είναι χαμηλότερη από το 63% της τάσης τροφοδοσίας.

Επιπλέον, σημαίνει ότι ο ρυθμός αναβοσβήνει θα μπορούσε να τροποποιηθεί αλλάζοντας τις τιμές συνιστωσών R ή C, ενδεχομένως αντικαθιστώντας διάφορες τιμές που έχουν επεξεργαστεί για να παρέχουν μια εναλλακτική σταθερά χρόνου ή χρησιμοποιώντας μια παράλληλη συνδεδεμένη αντίσταση ή πυκνωτή.

Η σύνδεση μιας πανομοιότυπης αντίστασης παράλληλα με το R, για παράδειγμα, πιθανότατα θα έκανε τον ρυθμό αναβοσβήνει δύο φορές περισσότερο (καθώς η προσθήκη παρόμοιων αντιστάσεων παράλληλα προκαλεί τη μείωση της συνολικής αντίστασης στο μισό).

Η προσάρτηση ενός ίδιου πυκνωτή τιμής παράλληλα με το υπάρχον C πιθανότατα θα προκαλούσε το ρυθμό αναβοσβήνει 50% πιο αργό. Αυτός ο τύπος κυκλώματος αναφέρεται ως α ταλαντωτής χαλάρωσης .

Τυχαία πολλαπλή φιάλη νέον

Η αντικατάσταση του R με μεταβλητή αντίσταση θα μπορούσε να επιτρέψει τη ρύθμιση για οποιοδήποτε συγκεκριμένο επιθυμητό ρυθμό αναβοσβήνει. Αυτό θα μπορούσε επίσης να ενισχυθεί περισσότερο σαν ένα νέο σύστημα φωτισμού συνδέοντας μια σειρά κυκλωμάτων νέον πυκνωτή, καθένα από τα οποία έχει τη δική του λυχνία νέον σε καταρράκτη όπως φαίνεται παρακάτω.

Κάθε ένα από αυτά τα δίκτυα RC θα επιτρέψει μια μοναδική σταθερά χρόνου. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει μια τυχαία αναλαμπή του νέου σε ολόκληρο το κύκλωμα.

Γεννήτρια τόνου λαμπτήρα νέον

Μια άλλη παραλλαγή μιας εφαρμογής λαμπτήρα νέον ως ταλαντωτής θα μπορούσε να είναι ένα κύκλωμα ταλαντωτή χαλάρωσης φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Αυτό μπορεί να είναι ένα γνήσιο κύκλωμα δημιουργίας σημάτων, του οποίου η έξοδος θα μπορούσε να ακουστεί μέσω ακουστικών ή ίσως ενός μικρού ηχείου, προσαρμόζοντας κατάλληλα το ποτενσιόμετρο μεταβλητού τόνου.

Τα φλας Neon θα μπορούσαν να σχεδιαστούν ώστε να λειτουργούν με τυχαίο τρόπο ή διαδοχικά. Ένα διαδοχικό κύκλωμα φλας εμφανίζεται στο Σχ. 10-6.

Πρόσθετα στάδια θα μπορούσαν να περιληφθούν σε αυτό το κύκλωμα, εάν απαιτείται, χρησιμοποιώντας τη σύνδεση C3 στο τελευταίο στάδιο.

Ασταθής λάμπα νέον

Τέλος, ένα αστάθμητο κύκλωμα πολλαπλών δονητών αποκαλύπτεται στο Σχ. 10-7, το οποίο χρησιμοποιεί ένα ζευγάρι λαμπτήρων νέον.

Αυτά τα νέον θα αναβοσβήνουν ή θα αναβοσβήνουν διαδοχικά σε μια συχνότητα που αποφασίζεται από τα R1 και R2 (των οποίων οι τιμές πρέπει να είναι ίδιες) και C1.

Ως βασικές οδηγίες για το χρονισμό της φιάλης, η αύξηση της τιμής της αντίστασης έρματος ή της τιμής του πυκνωτή στο κύκλωμα ταλαντωτή χαλάρωσης μπορεί να μειώσει το ρυθμό αναβοσβήνει ή τη συχνότητα αναβοσβήνει και το αντίστροφο.

Ωστόσο, προκειμένου να προστατευθεί η διάρκεια ζωής ενός τυπικού λαμπτήρα νέον, η χρησιμοποιούμενη τιμή αντίστασης έρματος δεν πρέπει να είναι μικρότερη από περίπου 100 k και τα καλύτερα αποτελέσματα σε πολύ απλά κυκλώματα ταλαντωτή χαλάρωσης μπορεί συχνά να επιτυγχάνονται διατηρώντας την τιμή του πυκνωτή κάτω από 1 microfarad.