Lămpi cu neon - Circuite de lucru și de aplicare

O lampă de neon este o lampă de strălucire formată dintr-un capac de sticlă, fixată cu o pereche de electrozi segregați și care conține un gaz inert (neon sau argon). Principala aplicație a unei lămpi de neon este sub formă de lămpi indicatoare sau lămpi pilot.

Atunci când este alimentat cu o tensiune scăzută, rezistența dintre electrozi este atât de mare încât neonul se comportă practic ca un circuit deschis.

Cu toate acestea, atunci când tensiunea crește treptat, la un anumit nivel specific în care gazul inert din sticla neon începe să se ionizeze și are ca rezultat extrem de conductiv.

Datorită acestui fapt, gazul începe să producă o iluminare radiantă din jurul electrodului negativ.

În cazul în care gazul inert este neon, iluminarea este de culoare portocalie. Pentru gazul Argon care nu este foarte comun, lumina emisă este albastră.

Cum funcționează lampa cu neon

Caracteristica de lucru a unei lămpi de neon poate fi observată în Fig. 10-1.

Nivelul de tensiune care declanșează efectul strălucitor în becul de neon este denumit tensiunea de avarie inițială.

De îndată ce este atins acest nivel de defecțiune, becul este declanșat în modul „aprindere” (strălucitor), iar căderea de tensiune pe bornele neonului rămâne practic fixă, indiferent de orice fel de creștere a curentului în circuit.

În plus, secțiunea strălucitoare din interiorul becului crește odată cu creșterea curentului de alimentare, până la un punct în care aria totală a electrodului negativ este umplută de strălucire.

Orice creștere suplimentară a curentului poate conduce apoi neonul într-o situație de arc, în care iluminarea strălucitoare se transformă într-o lumină albastră-albastră peste electrodul negativ și începe să producă degradarea rapidă a lămpii.

Prin urmare, pentru a ilumina eficient o lampă de neon, trebuie să aveți o tensiune suficientă pentru ca lampa să „tragă” și, apoi, o rezistență amplă în serie în circuit pentru a putea restricționa curentul la un nivel care să garanteze că lampa rămâne funcțională în secțiunea tipică strălucitoare.

Deoarece rezistența la neon este extrem de mică la scurt timp după ce a fost declanșată, are nevoie de un rezistor de serie cu una dintre liniile de alimentare, numit rezistor de balast.

Tensiune de defectare a neonului

În mod obișnuit, aprinderea sau defectarea tensiunii unei lămpi de neon poate fi între 60 și 100 de volți (sau, ocazional, chiar mai mare). Evaluarea continuă a curentului este destul de minimă, în general între 0,1 și 10 miliamperi.

Valoarea rezistorului de serie este determinată în conformitate cu tensiunea de alimentare de intrare pe care poate fi atașat neonul.

Când vine vorba despre controlul lămpilor cu neon cu o sursă de alimentare de 220 volți, un rezistor de 220 k este de obicei o valoare bună.

În ceea ce privește multe becuri neon comerciale, rezistența ar putea fi inclusă în corpul construcției.

Fără informații detaliate date, se poate presupune că o lampă neon poate pur și simplu să nu aibă rezistență în timp ce este iluminată, dar poate avea o scădere de aproximativ 80 de volți peste bornele sale.

Cum se calculează rezistența la neon

O valoare adecvată pentru rezistorul de balast neon ar putea fi determinată luând în considerare acest parametru de referință, care este relevant pentru tensiunea de alimentare precisă utilizată pe acesta și presupunând un curent „sigur” de aproximativ 0,2 miliamperi, ca exemplu.

Pentru alimentarea cu 220 volți, rezistența ar putea fi nevoită să piardă 250 - 80 = 170 volți. Curentul prin rezistorul de serie și becul de neon va fi de 0,2 mA. Prin urmare, putem utiliza următoarea formulă a legii lui Ohm pentru calcularea rezistorului de serie adecvat pentru neon:

R = V / I = 170 / 0.0002 = 850.000 ohmi sau 850 k

Acest valoarea rezistorului ar fi în siguranță cu majoritatea lămpilor neon comerciale. Atunci când strălucirea neonului nu este destul de orbitoare, valoarea rezistenței la balast ar putea fi redusă pentru a conduce lampa mai sus în intervalul tipic de strălucire.

Acestea fiind spuse, rezistența nu trebuie în niciun caz scăzută prea mult, ceea ce poate face ca întregul electrod negativ să fie înghițit de strălucirea fierbinte, deoarece acest lucru poate indica faptul că lampa este acum inundată și se apropie de modul arc.

O altă problemă cu privire la puterea strălucirii neonului este că poate arăta de obicei mult strălucitoare în lumina ambientală în comparație cu întunericul.

De fapt, în întuneric total iluminarea ar putea fi inconsistentă și / sau ar putea solicita o tensiune de avarie crescută pentru a porni lampa.

Unii neoni posedă un mic indiciu de gaz radioactiv amestecat cu gazul inert pentru a promova ionizarea, în acest caz este posibil ca acest tip de efect să nu fie vizibil.

Circuite simple de becuri cu neon

În discuția de mai sus am înțeles în mod elaborat funcționarea și caracteristicile acestei lămpi. Acum ne vom distra cu aceste dispozitive și vom învăța cum să construim câteva circuite simple de lampă neon pentru a fi utilizate în diverse aplicații decorative de efect de lumină.

Lampă cu neon ca sursă de tensiune constantă

Datorită caracteristicilor de tensiune constantă ale lămpii cu neon în condiții de lumină standard, aceasta ar putea fi aplicată ca unitate de stabilizare a tensiunii.

Prin urmare, în circuitul afișat mai sus, ieșirea extrasă din fiecare parte a lămpii ar putea funcționa ca o origine de tensiune constantă, cu condiția ca neonul să continue să funcționeze în regiunea strălucitoare tipică.

Această tensiune ar fi atunci identică cu tensiunea minimă de avarie a lămpii.

Circuitul clipește cu lampă neon

Folosirea unei lămpi de neon ca un semnalizator într-un circuit de oscilator de relaxare poate fi văzută în imaginea de mai jos.

Aceasta include un rezistor (R) și un condensator (C) atașat în serie la o tensiune de alimentare de o tensiune continuă. O lampă de neon este atașată în paralel cu condensatorul. Acest neon este aplicat ca indicator vizual pentru a arăta funcționarea circuitului.

Lampa funcționează aproape ca un circuit deschis până când se atinge tensiunea de ardere, când comută instantaneu curentul prin ea, ca un rezistor de valoare mică și începe să strălucească.

Prin urmare, alimentarea cu tensiune pentru această sursă de curent trebuie să fie mai mare decât cea a tensiunii de rupere a neonului.

Când acest circuit este alimentat, condensatorul începe să acumuleze o sarcină cu o rată determinată de constanta de timp a rezistorului / condensatorului RC. Becul de neon primește o sursă de tensiune echivalentă cu sarcina dezvoltată la bornele condensatorului.

De îndată ce această tensiune atinge tensiunea de avarie a lămpii, aceasta se aprinde și forțează condensatorul să se descarce prin gazul din becul de neon, rezultând neonul să strălucească.

Când condensatorul se descarcă complet, acesta inhibă orice curent suplimentar să treacă prin lampă și astfel se oprește din nou până când condensatorul a adunat o altă încărcare de nivel egală cu tensiunea de ardere a neonului, iar ciclul se repetă acum.

Pur și simplu, lampa neon continuă să clipească sau să clipească la o frecvență stabilită de valorile componentelor constantei de timp R și C.

Oscilator de relaxare

O modificare a acestui design este indicată în diagrama de mai sus, prin utilizarea unui potențiometru de 1 megohm care funcționează ca un rezistor de balast și câteva baterii uscate de 45 volți sau patru 22,5 volți ca sursă de intrare de tensiune.

Potențiometrul este reglat fin până când lampa se aprinde. Oala este apoi rotită în direcția opusă până când strălucirea neonului pur și simplu se estompează.

Permițând potențiometrului să fie în această poziție, neonul trebuie apoi să înceapă să clipească la diferite rate de intermitent, determinate de valoarea condensatorului selectat.

Având în vedere valorile lui R și C din diagramă, constanta de timp pentru circuit poate fi evaluată după cum urmează:

T = 5 (megohmi) x 0,1 (microfarade) = 0,5 secunde.

Aceasta nu este în mod specific adevărata viteză de aprindere a lămpii de neon. S-ar putea să necesite o perioadă de mai multe constante (sau mai puține) pentru ca tensiunea condensatorului să se acumuleze până la tensiunea de ardere a neonului.

Acest lucru poate fi mai mare în cazul în care tensiunea de pornire depășește 63% din tensiunea de alimentare și poate fi mai mică dacă specificația tensiunii de ardere a neonului este mai mică de 63% din tensiunea de alimentare.

În plus, înseamnă că rata de clipire ar putea fi modificată prin schimbarea valorilor componentelor R sau C, eventual prin înlocuirea diferitelor valori elaborate pentru a furniza o constantă de timp alternativă sau folosind un rezistor sau condensator atașat în paralel.

Conectarea unui rezistor identic paralel cu R, de exemplu, ar face probabil rata de intermitent de două ori mai mare (deoarece adăugarea unor rezistențe similare în paralel face ca rezistența totală să fie redusă la jumătate).

Atașarea unui condensator cu valoare identică în paralel cu C-ul existent ar determina probabil ca rata de intermitent să devină cu 50% mai lentă. Acest tip de circuit este denumit a oscilator de relaxare .

Intermitent aleatoriu cu neon multiplu

Înlocuirea lui R cu un rezistor variabil ar putea permite ajustarea pentru orice rată de intermitent specifică dorită. Acest lucru ar putea fi îmbunătățit și mai mult ca un nou sistem de lumină prin atașarea unei serii de circuite neon condensatoare, fiecare având propria lampă neon în cascadă, așa cum se arată mai jos.

Fiecare dintre aceste rețele RC va permite o constantă de timp unică. Acest lucru poate genera o clipire aleatorie a neonului pe întregul circuit.

Generator de ton de lampă neon

O altă variantă a unei aplicații cu lampă neon ca oscilator ar putea fi un circuit oscilator de relaxare este prezentată în figura de mai jos.

Acesta poate fi un circuit generator de semnal autentic, a cărui ieșire ar putea fi ascultată prin căști sau poate printr-un difuzor mic, prin reglarea adecvată a potențiometrului cu ton variabil.

Intermitentele neon pot fi proiectate pentru a funcționa aleatoriu sau secvențial. Un circuit intermitent secvențial este afișat în Fig. 10-6.

Etape suplimentare ar putea fi incluse în acest circuit, dacă este necesar, utilizând conexiunea C3 până la ultima etapă.

Lampă neon neon Astable

În cele din urmă, un circuit multivibrator astabil este dezvăluit în Fig. 10-7, folosind o pereche de lămpi de neon.

Acești neoni vor clipi sau vor clipi pornit / oprit în ordine la o frecvență stabilită de R1 și R2 (ale căror valori trebuie să fie identice) și C1.

Ca instrucțiuni de bază despre temporizarea clipeștilor, creșterea valorii rezistenței de balast sau a valorii condensatorului în circuitul oscilatorului de relaxare poate reduce rata de intermitent sau frecvența intermitentă și invers.

Cu toate acestea, pentru a proteja viața de lucru a unei lămpi tipice de neon, valoarea rezistenței de balast utilizată nu trebuie să fie mai mică de aproximativ 100 k și rezultatele cele mai bune în circuite oscilatoare de relaxare foarte simple pot fi adesea realizate prin menținerea valorii condensatorului sub 1 microfarad.