A neonlámpa egy üveg burkolatból álló izzólámpa, amelyet két szegregált elektróda rögzít és amely inert gázt (neont vagy argont) tartalmaz. A neonlámpa fő alkalmazását jelzőlámpák vagy jelzőlámpák képezik.
Kis feszültséggel táplálva az elektródák közötti ellenállás olyan nagy, hogy a neon gyakorlatilag nyitott áramkörként viselkedik.
Ha azonban a feszültség fokozatosan növekszik, egy bizonyos meghatározott szinten, ahol a neonüveg belsejében lévő inert gáz ionizálódni kezd, és rendkívül vezetőképességet eredményez.
Emiatt a gáz sugárzó megvilágítást kezd létrehozni a negatív elektróda körül.
Ha az inert gáz történetesen neon, akkor a megvilágítás narancssárga színű. Az argongáz esetében, amely nem túl gyakori, a kibocsátott fény kék.
Hogyan működik a neonlámpa
A neonlámpa működési jellemzői a 10-1.
A neon izzóban az izzó hatást kiváltó feszültségszintet kezdeti megszakítási feszültségnek nevezzük.
Amint ezt a meghibásodási szintet elérik, az izzót „égető” (izzó) üzemmódba kapcsolják, és a neon kapcsok feszültségesése gyakorlatilag rögzített marad, függetlenül az áramkör bármilyen áramnövekedésétől.
Ezenkívül az izzó belsejében az izzó szakasz növekszik, miközben az áram növekszik, egészen addig a pontig, ahol a negatív elektróda teljes területét kitölti az izzás.
Az áram további fokozódása ezután íves helyzetbe sodorhatja a neont, amelyben az izzó megvilágítás kék-fehér színű fénnyé változik a negatív elektród felett, és a lámpa gyors lebomlását kezdi eredményezni.
Ezért ahhoz, hogy hatékonyan világítson meg egy neonlámpát, elegendő feszültséggel kell rendelkeznie ahhoz, hogy a lámpa „lángoljon”, majd az áramkörben elegendő soros ellenállás álljon rendelkezésre ahhoz, hogy az áramot olyan szintre tudja korlátozni, amely garantálja, hogy a a lámpa a tipikusan izzó szakaszon belül marad.
Mivel a neonellenállás önmagában rendkívül kicsi, röviddel az elsütése után, soros ellenállásra van szüksége az egyik tápvezetékkel, úgynevezett előtétellenállással.
Neon bontási feszültség
A neonlámpa elsütési vagy meghibásodási feszültsége általában körülbelül 60-100 volt (vagy esetenként még nagyobb) lehet. A folyamatos áramerősség meglehetősen minimális, általában 0,1 és 10 milliamper között van.
A soros ellenállás értékét a bemeneti tápfeszültségnek megfelelően határozzuk meg, amelyen keresztül a neon kapcsolódhat.
Amikor a neonlámpákat 220 voltos (hálózati) tápellátással vezérlik, a 220 k-os ellenállás általában jó érték.
Számos kereskedelmi neon izzót illetően az ellenállás esetleg beépíthető a szerkezet házába.
Pontos információ nélkül feltételezhető, hogy a neonlámpának egyszerűen nincs ellenállása, miközben világít, de 80 volt körüli csökkenése lehet a kapcsain.
A neonellenállás kiszámítása
A neon előtétellenállás megfelelő értékét úgy lehet meghatározni, hogy figyelembe vesszük ezt a referenciaértéket, amely releváns a rajta keresztül alkalmazott pontos tápfeszültség szempontjából, és példaként feltételezzük a körülbelül 0,2 milliamperes „biztonságos” áramot.
A 220 voltos tápellátáshoz az ellenállásnak 250–80 = 170 V-ot kell vesztenie. A soros ellenálláson és a neon izzón átáramló áram 0,2 mA lesz. Ezért a következő Ohm-képletet használhatjuk a neon megfelelő soros ellenállásának kiszámításához:
R = V / I = 170 / 0,0002 = 850 000 ohm vagy 850 k
Ez ellenállás értéke biztonságos lenne a kereskedelmi neonlámpák többségével. Ha a neonfény nem elég vakító, akkor az előtétellenállás értékét csökkenteni lehet, hogy a lámpa magasabbra kerüljön a tipikus izzási tartományban.
Ennek ellenére az ellenállást semmiképpen sem szabad túlságosan csökkenteni, ami az egész negatív elektróda elárasztását okozhatja a forró ragyogásban, mert ez azt jelezheti, hogy a lámpa már elárasztott és közel kerül az ívmódhoz.
A neon fényének erejével kapcsolatban még egy kérdés az, hogy a környezeti fényben általában sokkal fényesebbnek tűnhet, mint a sötétségben.
Valójában teljes sötétségben a megvilágítás következetlen lehet, és / vagy megnövelheti a meghibásodási feszültséget a lámpa beindításához.
Néhány neonban az inert gázzal kevert radioaktív gáz apró csekély mennyiségben van jelen, hogy elősegítse az ionizációt, ebben az esetben előfordulhat, hogy ez a fajta hatás nem látható.
Egyszerű neon izzó áramkörök
A fenti beszélgetés során részletesen megértettük ennek a lámpának a működését és jellemzőit. Most jól érezzük magunkat ezekkel az eszközökkel, és megtanuljuk, hogyan kell felépíteni néhány egyszerű neonlámpa áramkört különféle dekoratív fényhatású alkalmazásokhoz.
Neonlámpa mint állandó feszültségforrás
A neonlámpa szokásos fényviszonyok mellett állandó feszültségi jellemzői miatt feszültségstabilizáló egységként alkalmazható.
Ezért a fent bemutatott áramkörben a lámpa mindkét oldaláról kinyert kimenet állandó feszültségként működhet, feltéve, hogy a neon továbbra is a tipikusan izzó régióban működik.
Ez a feszültség ekkor megegyezik a lámpa minimális megszakítási feszültségével.
Neonlámpa villogó áramkör
Az alábbi képen látható egy neonlámpa, mint egy villogó, egy relaxációs oszcillátor áramkörben.
Ide tartozik egy ellenállás (R) és egy kondenzátor (C), amelyek sorba vannak kapcsolva egy egyenfeszültségű tápfeszültséghez. A kondenzátorral párhuzamosan neonlámpa van csatlakoztatva. Ezt a neont vizuális indikátorként alkalmazzák az áramkör működésének bemutatására.
A lámpa szinte úgy működik, mint egy nyitott áramkör, amíg el nem éri az égési feszültségét, amikor egy kis értékű ellenállásként azonnal átkapcsol rajta az áram és izzik.
Ezért ennek az áramforrásnak a feszültségellátásának nagyobbnak kell lennie, mint a neon megszakítási feszültségének.
Amikor ezt az áramkört táplálják, a kondenzátor elkezd töltést felhalmozni az RC ellenállás / kondenzátor időállandója által meghatározott sebességgel. A neon izzó feszültségellátást kap, amely egyenértékű a kondenzátor kapcsain kialakult töltéssel.
Amint ez a feszültség eléri a lámpa megszakítási feszültségét, bekapcsol, és arra kényszeríti a kondenzátort, hogy a neon izzóban lévő gázon keresztül kisüljön, aminek eredményeként a neon izzani fog.
Amikor a kondenzátor teljesen kisüt, gátolja a további áram áthaladását a lámpán, és így újra kikapcsol, amíg a kondenzátor összegyűjti az új szintet, amely megegyezik a neon égési feszültségével, és a ciklus ismétlődik.
Leegyszerűsítve: a neonlámpa mostantól folyamatosan frekvencián villog vagy villog, az R és C időállandó komponensek értékei alapján.
Relaxációs oszcillátor
Ennek a kialakításnak a módosítását a fenti ábra mutatja, egy 1 megahmos potenciométert, amely úgy működik, mint egy előtétellenállás, és pár 45 voltos vagy négy 22,5 voltos szárazelemet használunk feszültségbemenetként.
A potenciométer finomhangolása addig tart, amíg a lámpa meg nem gyullad. Ezután az edényt az ellenkező irányba forgatják, amíg a neon fénye csak elhalványul.
Ha a potenciométert ebben a helyzetben tartja, akkor a neonnak különféle villogási sebességgel kell villognia, amelyet a kiválasztott kondenzátor értéke határoz meg.
Figyelembe véve a diagram R és C értékeit, az áramkör időállandója a következőképpen értékelhető:
T = 5 (megohm) x 0,1 (mikrofarádok) = 0,5 másodperc.
Ez nem kifejezetten a neonlámpa igazi villanási sebessége. Előfordulhat, hogy több időállandó (vagy kevesebb) időtartamra van szükség ahhoz, hogy a kondenzátor feszültsége felhalmozódjon a neon égetési feszültségéig.
Ez nagyobb lehet abban az esetben, ha a bekapcsolási feszültség meghaladja a tápfeszültség 63% -át, és kisebb lehet, ha a neon égési feszültség specifikációja alacsonyabb, mint a tápfeszültség 63% -a.
Ez azt is jelzi, hogy a villogási sebesség módosítható az R vagy C komponens értékének megváltoztatásával, esetleg alternatív időállandó biztosításához kidolgozott különféle értékek cseréjével, vagy egy párhuzamosan kapcsolt ellenállás vagy kondenzátor használatával.
Például egy azonos ellenállást R-rel párhuzamosan bekötve valószínűleg kétszer nagyobb lesz a villogási sebesség (mivel hasonló ellenállások párhuzamos hozzáadásával a teljes ellenállás a felére csökken).
Ha egy azonos értékű kondenzátort párhuzamosan csatlakoztat a meglévő C-hez, akkor valószínűleg a villogási sebesség 50% -kal lassabb lesz. Ezt a típusú áramkört a relaxációs oszcillátor .
Véletlenszerű többszörös neon villogó
Az R cseréje változó ellenállással lehetővé teheti a kívánt villogási sebesség beállítását. Ezt tovább lehetne javítani, mint egy újszerű fényrendszert, kondenzátor neon áramkörök tömbjének csatlakoztatásával, amelyek mindegyikének saját neonlámpája van kaszkádban, az alábbiak szerint.
Ezen RC hálózatok mindegyike egyedi időállandót tesz lehetővé. Ez a neon véletlenszerű villogását generálhatja az egész áramkörön.
Neon lámpa hanggenerátor
A neonlámpa oszcillátorként történő alkalmazásának egy másik változata lehet egy relaxációs oszcillátor áramkör, amelyet az alábbi ábra mutat be.
Ez lehet egy valódi jelgenerátor áramkör, amelynek kimenetét fejhallgatón keresztül vagy esetleg egy kis hangszórón keresztül lehet hallgatni a változó hangú potenciométer megfelelő beállításával.
A neon villogókat úgy lehet megtervezni, hogy véletlenszerűen vagy egymás után működjenek. A szekvenciális villogó áramkört a 10-6. Ábra mutatja.
Ha szükséges, további szakaszokat is be lehet vonni ebbe az áramkörbe a C3 csatlakozás használatával a legutolsó szakaszig.
Astable Neon lámpa villogó
Végül egy lenyűgöző multivibrátor áramkört mutatunk be a 10–7. Ábrán, egy pár neonlámpával.
Ezek a neonok egymás után villognak vagy villognak be / ki az R1 és R2 (amelynek értékeinek azonosnak kell lenniük) és C1 által meghatározott frekvencián.
A villogó időzítésének alapvető utasításaként az előtétellenállás vagy a kondenzátor értékének növelése a relaxációs oszcillátor áramkörben csökkentheti a villogási sebességet vagy a villogási frekvenciát, és fordítva.
Azonban egy tipikus neonlámpa élettartamának védelme érdekében a használt előtétellenállás értéke nem lehet alacsonyabb, mint kb. 100 k, és nagyon egyszerű relaxációs oszcillátor áramkörök legjobb eredményeit gyakran úgy lehet elérni, hogy a kondenzátor értékét 1 mikrofarad alatt tartják.
Előző: 5 V – 10 V átalakító TTL áramkörökhöz Következő: Hogyan működnek az RC áramkörök
