Neonske svjetiljke - radni i aplikacijski krugovi

Neonska je svjetiljka užarena svjetiljka sastavljena od staklenog poklopca, učvršćena parom odvojenih elektroda i sadrži inertni plin (neon ili argon). Glavna primjena neonske svjetiljke je u obliku indikatorskih ili pilot lampica.

Kad se napajaju s niskim naponom, otpor između elektroda je toliko velik da se neon praktički ponaša poput otvorenog kruga.

Međutim, kada se napon postupno povećava, na određenoj određenoj razini gdje inertni plin unutar neonskog stakla počinje ionizirati i rezultira izuzetno provodljivim.

Zbog toga plin počinje stvarati zračenje oko negativne elektrode.

U slučaju da slučajno inertni plin bude neon, osvjetljenje je narančaste boje. Za plin Argon koji nije vrlo čest, emitirana svjetlost je plava.

Kako djeluje neonska lampa

Radne karakteristike neonske svjetiljke mogu se vidjeti na slici 10-1.

Razina napona koji pokreće učinak sjaja u neonskoj žarulji naziva se početnim naponom proboja.

Čim se postigne ova razina proboja, žarulja se aktivira u način 'paljenja' (užarenja), a pad napona na neonskim stezaljkama ostaje praktički fiksiran bez obzira na bilo kakvu vrstu povećanja struje u krugu.

Uz to, užareni dio unutar žarulje povećava se s povećanjem opskrbne struje, sve do trenutka u kojem žar sjaj ispunjava ukupnu površinu negativne elektrode.

Svaka dodatna eskalacija struje tada može dovesti neon do lučne situacije, u kojoj se sjaj žarke pretvara u plavo-bijelo svjetlo preko negativne elektrode i započinje s brzim propadanjem žarulje.

Stoga, da biste učinkovito osvijetlili neonsku svjetiljku, morate imati dovoljan napon da se lampica 'zapali', a zatim i veliki serijski otpor u krugu da biste mogli ograničiti struju na razinu koja će jamčiti da žarulja ostaje raditi unutar tipičnog užarenog dijela.

Budući da je neonski otpor sam po sebi izuzetno malen ubrzo nakon što se aktivira, potreban mu je serijski otpornik s jednim od njegovih opskrbnih vodova, koji se naziva balastni otpornik.

Napon neonskog sloma

Obično napon neonske svjetiljke može biti negdje između otprilike 60 do 100 volti (ili povremeno i veći). Kontinuirana struja je prilično minimalna, uglavnom između 0,1 i 10 miliampera.

Vrijednost serijskog otpora određuje se u skladu s ulaznim naponom napajanja preko kojeg se neon može pričvrstiti.

Kada je riječ o neonskim svjetiljkama kojima se upravlja s napajanjem od 220 volti, 220 k otpor je obično dobra vrijednost.

Što se tiče mnogih komercijalnih neonskih žarulja, otpor bi mogao biti uključen u tijelo konstrukcije.

Bez davanja bilo kakvih preciznih informacija, moglo bi se pretpostaviti da neonska svjetiljka jednostavno nema otpor dok je osvijetljena, ali može imati pad od oko 80 volti na svojim stezaljkama.

Kako izračunati neonski otpornik

Odgovarajuća vrijednost otpornika neonskog prigušnice mogla bi se odrediti uzimajući u obzir ovu referentnu vrijednost koja je bitna za precizni napon napajanja koji se koristi na njoj i pretpostavljajući kao primjer sigurnu struju od približno 0,2 miliampera.

Za napajanje od 220 volti, otpornik će možda morati izgubiti 250 - 80 = 170 volti. Struja kroz serijski otpornik i neonsku žarulju bit će 0,2 mA. Stoga možemo koristiti sljedeću formulu Ohmovog zakona za izračunavanje odgovarajućeg serijskog otpornika za neon:

R = V / I = 170 / 0.0002 = 850.000 ohma ili 850 k

Ovaj vrijednost otpornika bio siguran na većini komercijalnih neonskih svjetiljki. Kada neonski sjaj nije baš blistav, vrijednost balastnog otpora mogla bi se smanjiti kako bi se žarulja povećavala u tipičnom rasponu sjaja.

Međutim, otpor se ni na koji način ne smije previše smanjiti, što može uzrokovati da cijelu negativnu elektrodu proguta vrući sjaj, jer to može ukazivati ​​na to da je svjetiljka sada poplavljena i da se približava načinu lučenja.

Još jedno pitanje u vezi sa snagom neonskog sjaja jest da obično može izgledati sjajno u ambijentalnom svjetlu u usporedbi s mrakom.

Zapravo, u potpunom mraku osvjetljenje može biti nedosljedno i / ili zahtijevati povećani probojni napon za pokretanje žarulje.

Neki neoni posjeduju maleni nagovještaj radioaktivnog plina pomiješanog s inertnim plinom kako bi pospješili ionizaciju, u tom slučaju ova vrsta učinka možda neće biti vidljiva.

Jednostavni krugovi neonskih žarulja

U gornjoj raspravi detaljno smo razumjeli rad i karakteristike ove svjetiljke. Sada ćemo se malo zabaviti s ovim uređajima i naučiti kako izraditi neke jednostavne sklopove neonskih svjetiljki za upotrebu u raznim aplikacijama ukrasnih svjetlosnih efekata.

Neonska lampa kao stalni izvor napona

Zbog stalnih naponskih karakteristika neonske svjetiljke u standardnim svjetlosnim uvjetima, mogla bi se primijeniti kao jedinica za stabilizaciju napona.

Stoga bi u gore prikazanom krugu izlaz izvučen sa svake strane žarulje mogao raditi kao izvor konstantnog napona, pod uvjetom da neon nastavi raditi unutar tipičnog užarenog područja.

Tada bi taj napon bio identičan minimalnom naponu proboja žarulje.

Krug neonske lampe

Korištenje neonske svjetiljke poput bljeskalice svjetla u krugu opuštajućeg oscilatora može se vidjeti na donjoj slici.

To uključuje otpor (R) i kondenzator (C) koji su serijski pričvršćeni na opskrbni napon istosmjernog napona. Neonska svjetiljka pričvršćena je paralelno s kondenzatorom. Ovaj se neon primjenjuje kao vizualni indikator koji pokazuje funkcioniranje sklopa.

Svjetiljka se gotovo ponaša poput otvorenog kruga sve dok se ne postigne napon paljenja, kada trenutno prebacuje struju kroz nju poput otpornika male vrijednosti i počinje svijetliti.

Stoga napon napajanja za ovaj izvor struje mora biti veći od napona proboja neona.

Kad se ovaj krug napaja, kondenzator počinje akumulirati naboj brzinom određenom vremenskom konstantom RC otpornika / kondenzatora. Neonska žarulja dobiva napon ekvivalentan naboju razvijenom na stezaljkama kondenzatora.

Čim ovaj napon dosegne probojni napon žarulje, ona se uključuje i prisiljava kondenzator da se prazni putem plina unutar neonske žarulje, što rezultira neonom koji svijetli.

Kad se kondenzator potpuno isprazni, on sprječava prolazak bilo koje daljnje struje kroz žarulju i tako se ponovno isključuje sve dok kondenzator ne skupi još jedan nivo napunjenosti jednak naponu paljenja neona, a ciklus se sada ponavlja.

Jednostavno rečeno, neonska žarulja sada nastavlja treptati ili treptati frekvencijom kako je odlučeno vrijednostima komponenata vremenske konstante R i C.

Oscilator opuštanja

Izmjene u ovom dizajnu naznačene su u gornjem dijagramu, pomoću potenciometra od 1 megohm koji radi poput balastnog otpora i nekoliko 45 voltnih ili četiri suhe baterije od 22,5 volta kao ulazni izvor napona.

Potenciometar je fino podešen dok lampica ne zasvijetli. Posuda se zatim okreće u suprotnom smjeru dok neonski sjaj jednostavno ne nestane.

Dopuštajući potenciometru da bude u ovom položaju, neon tada mora početi treptati pri različitim brzinama treperenja utvrđenim vrijednošću odabranog kondenzatora.

Uzimajući u obzir vrijednosti R i C na dijagramu, vremenska konstanta za krug može se procijeniti na sljedeći način:

T = 5 (megohmi) x 0,1 (mikrofaradi) = 0,5 sekunde.

Ovo nije točno stvarna brzina treptanja neonske žarulje. Moglo bi vam trebati razdoblje od nekoliko vremenskih konstanti (ili manje) da se napon kondenzatora akumulira do napona neonskog paljenja.

To može biti veće u slučaju da je napon uključivanja veći od 63% opskrbnog napona, a može biti i manji ako je neonska specifikacija napona paljenja niža od 63% opskrbnog napona.

Uz to, označava da bi se brzina treptanja mogla izmijeniti promjenom vrijednosti komponenata R ili C, moguće zamjenom različitih vrijednosti izrađenih kako bi se osigurala alternativna vremenska konstanta ili upotrebom paralelno priključenog otpornika ili kondenzatora.

Na primjer, spajanje identičnog otpora paralelno s R, vjerojatno bi povećalo brzinu treperenja dva puta više (jer paralelno dodavanje sličnih otpora dovodi do smanjenja ukupnog otpora na pola).

Pričvršćivanje kondenzatora identične vrijednosti paralelno sa postojećim C vjerojatno bi uzrokovalo brzinu treptanja za 50% sporije. Ova vrsta sklopa naziva se a opuštajući oscilator .

Slučajni višestruki neonski bljeskalica

Zamjena R promjenjivim otpornikom mogla bi omogućiti podešavanje bilo koje željene brzine treptanja. To bi se također moglo dodatno poboljšati poput novoga svjetlosnog sustava pričvršćivanjem niza neonskih krugova kondenzatora, od kojih svaki ima svoju neonsku lampu u kaskadi, kao što je prikazano dolje.

Svaka od ovih RC mreža omogućit će jedinstvenu vremensku konstantu. To može generirati slučajno treperenje neona u cijelom krugu.

Generator neonskih svjetiljki

Sljedeća varijacija primjene neonske svjetiljke kao oscilatora može biti krug opuštajućeg oscilatora prikazana je na donjoj slici.

Ovo može biti izvorni sklop generatora signala, čiji se izlaz može slušati kroz slušalice ili možda mali zvučnik, prikladnim podešavanjem potenciometra s promjenjivim tonom.

Neonske bljeskalice mogu biti dizajnirane tako da funkcioniraju slučajno ili uzastopno. Sekvencijalni krug bljeskalice prikazan je na slici 10-6.

Dodatni stupnjevi mogu se uključiti u ovaj krug, ako je potrebno, korištenjem veze C3 do posljednjeg stupnja.

Atable Neon Lamp Bljeskalica

Na kraju, na slici 10-7 otkriven je nestabilni sklop multivibratora koji koristi par neonskih svjetiljki.

Ovi će neonci treptati ili treptati uzastopno na frekvenciji na frekvenciji koju određuju R1 i R2 (čije vrijednosti moraju biti identične) i C1.

Kao osnovne upute o vremenu bljeskalice, povećanje vrijednosti otpornika balasta ili vrijednosti kondenzatora u krugu relaksacijskog oscilatora može smanjiti brzinu treperenja ili frekvenciju treptanja i obrnuto.

Međutim, kako bi se zaštitio radni vijek tipične neonske žarulje, vrijednost upotrijebljenog balastnog otpora ne smije biti niža od približno 100 k, a najfiniji rezultati u vrlo jednostavnim krugovima opuštajućeg oscilatora mogu se često postići održavanjem vrijednosti kondenzatora na ispod 1 mikrofarad.