* Всего материалов на сайте:3,105

Неон: Технология Производства

09.02.11

Глава 2 книги «Неон: Технология Производства»
Неон: Технология Производства

Как работает неоновая трубка
Неоновая трубка — это очень простое устройство. Трубка состоит из откачанной стеклянной трубки, на концах у которой припаяны металлические элементы, названные электродами. В трубке находится небольшое количество высоко очищенного инертного газа. Электроды связаны с источником высокого напряжения. Когда подается ток на концы электродов, трубка начинает светиться равномерным установившимся светом.
Человек может научиться гнуть стекло, припаивать электроды, откачивать из трубки воздух, закачивать в трубку неон или другие газы, перепаивать трубку, соединять лампу с высоковольтными источниками питания и монтировать готовую трубку на вывеску. Все эти процедуры могут быть проделаны без понимания того, как или почему трубка работает.
Но что происходит, если недавно изготовленная трубка недели через две выходит из строя, или если трубка с люминофором чернеет и тускло горит? Этого можно избежать, если знать некоторые простые особенности тлеющего разряда, что он собой представляет и при каких условиях он не будет причинять проблем.

Искровой и тлеющий разряды
Уже привычное свечение неоновой вывески имеет родство со свечением молнии. Красное свечение неона и синяя вспышка молнии — это электрические разряды в газе. В неоновой вывеске газ — неон. В молнии газ — воздух (смесь кислорода, азота, двуокиси углерода, других редких газов и водяного пара). В неоновой трубке давление очень низкое. Фактически, присутствует неполный вакуум. Молния возникает при нормальном атмосферном давлении. Но неоновое свечение и вспышка молнии электрически очень схожи. Эти явления объясняют тот факт, что когда электричество проходит сквозь газ, то испускается свет.
Если молния и неоновое свечение во многом схожи, то что же делает их свет настолько разным? Различия лишь в факторах, описанных выше. А именно: различие в давлении и в виде использованного газа. Искровой разряд молнии имеет большую температуру и по цвету сине-белый. Он потребляет и преобразовывает огромное количество энергии. Используя определенный газ при низком давлении в стеклянной трубке, можно получить установившееся свечение при использовании небольшой мощности, причем температура разряда будет небольшой.
Сочетание яркого света, высокой экономии электроэнергии и гибкости разработки делает неоновую трубку очень эффективным источником света для наружной рекламы, архитектурной подсветки и оформления интерьеров.

Что происходит в трубке
Газ в трубке состоит из материальных тел — молекул. В обычном состоянии эти молекулы электрически нейтральны; то есть они не имеют заряда. Чтобы разряд в газе произошел, молекулы должны быть разбиты на электрические заряды. Когда это происходит, ток может протекать через газ, образуя свечение.
Неон: Технология Производства

Когда молекула теряет или приобретает один или более электронов, она больше не электрически нейтральна и принимает или положительный, или отрицательный заряд. Эта заряженная молекула называется ионом, а процесс получения или потери электронов — ионизацией. В любом газе есть всегда очень малый процент молекул, которые ионизированы естественным путем.
Эта естественная ионизация следует из таких источников, как космические лучи от Солнца, и естественное фоновое излучение, которое существует на земле. Излучение смещает электроны с их внешних орбит, окружающих ядро газовой молекулы. Если электрон удаляется, остальная часть молекулы становится положительно заряженной, и как результат — происходит деление небольшого процента газа на положительные ионы и отрицательные электроны.
Поскольку одинаковые электрические заряды отталкиваются, а разноименные заряды притягиваются друг к другу, свободный электрон притягивается к любому близлежащему положительному иону. Это притяжение приводит к быстрому слиянию положительных ионов и отрицательных электронов в одну нейтральную молекулу. В течение этого процесса остающиеся электроны в пределах молекулы перестраивают себя, тем самым, заставляя молекулу испускать свет. Свет, который мы хотим получить, и его цвет зависят от вида молекулы (или газа).
Неон: Технология Производства

Таким образом, чтобы произвести газовый разряд, электроны должны быть достаточно удалены от нейтральных молекул и должны рекомбинироваться с положительными ионами для того, чтобы формировать другие нейтральные молекулы. Практический способ произвести эту ионизацию — пропустить ток через газ.

Как ток производит свечение
Когда напряжение подается на электроды, один электрод становится на мгновение положительно заряженным, см. Рис. 2.1. Электрод притягивает любые свободные отрицательные электроны, которые могут присутствовать в газе. Если напряжение достаточно высоко, электроны будут притягиваться с огромной силой и ускоряться к положительному электроду, достигая скорости несколько тысяч км/ч в секунду. Прежде чем один из электронов отлетает достаточно далеко, он сталкивается с нейтральной газовой молекулой, находящейся на его пути. Он ударяет эту молекулу с большой силой, при этом один или несколько электронов высвобождаются. Эти электроны, будучи свободными, начинают двигаться к положительному электроду. Вскоре они сталкиваются с другими нейтральными молекулами, высвобождая большее количество электронов, которые в свою очередь разбивают другие молекулы.

Похожие новости: