Descripción del resplandor de una lámpara de neón.
¿Qué es una lámpara de neón?
Un tubo de descarga de baja presión lleno de gas neón inerte es un neón clásico: una lámpara que produce una luz de neón rojo anaranjado uniforme en toda su longitud. Los gases inertes utilizados en los dispositivos de iluminación incluyen helio, xenón, argón, criptón, pero tienen diferentes espectros de emisión, lo que permite combinarlos y crear diferentes colores.
Estructuralmente, el neón no es diferente de otras lámparas de descarga de gas, incluidas las fluorescentes. Para iniciar el dispositivo, se requiere una corriente en el rango de 0.1-1 miliamperios. Esta sensibilidad hizo posible el uso de lámparas de neón en indicadores de voltaje de red, siempre que se usara una resistencia reductora para proteger contra descargas eléctricas.
Al mismo tiempo, la tensión de encendido, dependiendo de la longitud, el diámetro y el llenado de gas del matraz, puede alcanzar los 12.000 voltios.Por lo tanto, iniciar y mantener el funcionamiento del dispositivo requiere la presencia de un inversor en el circuito. La principal aplicación de la iluminación de neón se ha encontrado en el campo de la publicidad y el entretenimiento en Europa y Estados Unidos. En Rusia, esta moda se extendió con un retraso de diez a quince años, aunque la tecnología se ha utilizado en dispositivos industriales de indicación y descarga luminiscente desde los años 50.
¿Dónde consigues neón?
El primer neón fue fabricado en 1910 por Georges Claude, pero para su invento utilizó el trabajo de Maurice Travers y William Ramsay, químicos ingleses que obtuvieron el neón extrayéndolo del aire como subproducto. En el aire atmosférico, la concentración máxima de Ne alcanza el 0,00182%. Esta es muy pequeña a escala planetaria, pero suficiente para su producción a escala industrial.
La forma de obtener neón es licuar todos los componentes pesados del aire, lo que da como resultado la formación de un componente residual no licuado: la mezcla helio-neón. Se utilizan tres métodos para separar el helio y el neón:
- adsorción de neón por carbón activado enfriado;
- congelación con hidrógeno líquido;
- doble rectificación en el condensador-evaporador;
- destilación en frío de la mezcla comprimida.
Es la última tecnología que permite obtener gas con una pureza del 99,9% a escala industrial.
Video: Neón es el gas más INERTE de la TIERRA
tipos de neon
Cualquier tubo luminoso de color, a veces curvado de la forma necesaria, se denomina erróneamente neón. Sin embargo, en su forma clásica, dicha lámpara está hecha de un bulbo de vidrio lleno de neón inerte, con dos o tres electrodos en los extremos.Las lámparas indicadoras son más pequeñas que el elemento LED y los tubos de descarga de gas alcanzan los diez metros de longitud y los 20 mm de diámetro.
En la fabricación del matraz, se le da la forma necesaria calentando el vidrio en un mechero de gas, lleno de neón, y se le añaden unas gotas de mercurio para aumentar el resplandor. El dispositivo es inestable al estrés mecánico y su eliminación requiere medidas de seguridad especiales relacionadas con la toxicidad del vapor de mercurio. Sin embargo, la simplicidad del dispositivo limita su durabilidad solo a la integridad del bulbo, la composición de los electrodos y la capacidad de servicio de los elementos de arranque. En el neón clásico, literalmente no hay nada que quemar, por lo que su correcto funcionamiento puede continuar de forma continua hasta 80.000 horas.
Flexible
La complejidad de operar lámparas de vidrio ha llevado a la invención de tecnologías alternativas que imitan la iluminación de neón. Como reemplazo, se han popularizado las tiras de LED, montadas en tiras de PVC o silicona, que dispersan los haces de las bombillas para que la luz se distribuya uniformemente sobre la superficie de la tira. El llamado neón flexible:
- fácil de montar: se instala en sujetadores o ranuras especiales con una curvatura de 180 ° y un diámetro de curvatura de 10 mm;
- mecánicamente estable y hermético;
- disponible;
- económico en términos de consumo de energía: una tira de 50 cm de largo se alimenta con un conector USB convencional con un voltaje de 3-4 voltios.
Frío
Una especie de neón flexible, pero fabricado tecnológicamente según un principio diferente. Se utiliza un fósforo como fuente de luz, que cubre un alambre de cobre flexible.Un alambre de cobre delgado se enrolla en espiral sobre una capa de fósforo y un dieléctrico transparente. Toda la estructura tiene una carcasa de plástico transparente. Una espiral con una varilla funciona según el principio de una bobina magnética, y es el campo magnético el que excita el brillo del fósforo.
El funcionamiento del neón frío es posible cuando se conecta a la red a través de inversores especiales que producen corriente con una frecuencia de hasta 6000 Hz. La lámpara en sí es un cordón flexible, duradero y sellado con un color de brillo diferente según el tipo de fósforo.
El diámetro del hilo a menudo está regulado por los fabricantes solo por el grosor de la capa exterior, la parte interior permanece sin cambios. Por lo tanto, tiene sentido tomar un cordón grueso solo si está justificado por el tamaño de la ranura estructural.
Un rasgo característico del neón frío es la ausencia total de calentamiento del filamento durante un funcionamiento prolongado. El único inconveniente de la tecnología es que con frecuentes curvas en ángulo agudo a lo largo de un diámetro pequeño, el recubrimiento de fósforo se rompe con la formación de zonas oscuras en el cable.
Donde se usan lámparas de neón, ejemplos con fotos.
Inicialmente, las propiedades de las bombillas de neón determinaron su uso en el campo de la ingeniería eléctrica como:
- indicadores de tensión de red en aparatos eléctricos;
- dispositivos de control e indicación para determinar la presencia de tensión en los conductores;
- indicadores de la presencia de radiación electromagnética: en el dispositivo Balizor, el neón brilla cuando se expone a un campo electromagnético;
- fusible en los circuitos de alarma.
Las lámparas de neón en los tiempos modernos se utilizan, en su mayor parte, en el campo del comercio, el diseño y el entretenimiento.
Cómo funciona una lámpara de neón
El neón de descarga de gas clásico utiliza la capacidad del neón para emitir fotones de luz cuando las moléculas de gas intercambian energía en un medio enrarecido bajo la acción de la electricidad. Cuando se conecta CA, el brillo se distribuye uniformemente por toda la bombilla. Si la corriente es constante, entonces el brillo se concentra alrededor del cátodo.
Diagrama de cableado
Las luces indicadoras se conectan a través de una resistencia reductora de acuerdo con el siguiente esquema.
Por ejemplo, los dispositivos de iluminación basados en elementos LED requieren un esquema de conexión más complejo a través de un balasto, como en la figura a continuación.
La conexión de un neón de descarga de gas implica la presencia de una alimentación adecuada en el circuito inversor.
El primer esquema se considera estándar. El segundo le permite reducir la longitud de los conductores y, en caso de falla de uno de los lados del circuito, el segundo continúa funcionando.
En función de la longitud y diámetro del tubo de descarga de gases, para su puesta en marcha se requiere un transformador elevador de la potencia que se muestra en la tabla.
La conexión de accesorios eléctricos a dispositivos de alto voltaje requiere conocimientos de ingeniería eléctrica y eléctrica. Con un cálculo incorrecto, la descarga puede convertirse en un arco, seguido de la ruptura de la bombilla.
El neón frío se conecta a través de un inversor a una fuente de alimentación de 12 o 24 voltios, según la longitud del cordón luminoso.
El neón LED se conecta de la misma manera que las tiras de LED, pero todas las conexiones se realizan a través de conectores, y luego se sella la unión, como en el video.
Cómo obtener un espectro diferente de brillo
Las cintas RGB en presencia de un controlador pueden cambiar el color, los modos y la intensidad del brillo del neón flexible con una imitación de guirnaldas o una luz estroboscópica. En las lámparas de descarga de gas se utilizan diferentes gases inertes o sus combinaciones con el color del cristal de la bombilla para obtener diferentes colores. Por ejemplo, para obtener un resplandor verde, se bombea xenón que brilla en azul a un matraz amarillo.
Ventajas y desventajas
El neón de descarga emite una luz suave y, si se me permite decirlo, más análoga en comparación con otro tipo de dispositivos. Entre las ventajas de estas lámparas se encuentran:
- la uniformidad del resplandor junto con la posibilidad de concentrar la luz en uno de los electrodos cuando se utiliza corriente continua;
- durabilidad: la ausencia de consumibles en el diseño;
- funcionamiento de pequeñas lámparas indicadoras directamente desde la red de 220 V;
- la posibilidad de fabricar matraces y cátodos de varias formas;
Al mismo tiempo, el dispositivo de lámparas de descarga de gas no está exento de inconvenientes y se considera obsoleto por las siguientes razones:
- ruido durante el funcionamiento de un transformador elevador;
- fragilidad de un frasco de vidrio;
- la complejidad del reciclaje debido a la presencia de vapor de mercurio tóxico dentro de la estructura.
Las principales diferencias con la tira de LED.
El cable, que funciona según el principio de brillo de fósforo bajo la influencia de un campo electromagnético, emite luz 360 ° como un tubo de descarga de gas, pero al mismo tiempo se dobla en cualquier dirección y consume menos energía. La tira flexible de los elementos LED emite luz 180° en una dirección y se dobla solo en un plano. La ventaja de una tira de LED flexible que imita al neón es su estabilidad mecánica, facilidad de operación y la capacidad de controlar el modo a través del controlador.
Por supuesto, el sistema de cinta RGB está limitado por la dirección y el radio de la curva, así como por un vector de brillo estrecho, pero estas deficiencias se compensan con la capacidad de crear espectáculos de luces únicos cuando se utilizan controladores programables con diferentes modos de funcionamiento. Al mismo tiempo, el hilo de neón luminoso es más delgado (hasta 2 mm) y esto le permite montarlo en juntas y grietas estrechas, lo cual es importante para el ajuste automático y las mejoras decorativas de varios dispositivos.
Cabe añadir que ahora vuelve la moda de lo retro, incluso analógico, por lo que las antiguas lámparas de descarga no pierden relevancia en el ámbito del diseño y el marketing. El precio y la dificultad de funcionamiento hicieron del clásico neón una opción para compradores adinerados que quieren destacarse por su estatus y buen gusto.