Neonske sijalke - Delovna in aplikacijska vezja

Neonska žarnica je žarnica, sestavljena iz steklenega pokrova, pritrjena s parom ločenih elektrod in vsebuje inertni plin (neon ali argon). Glavna uporaba neonske svetilke je v obliki indikatorskih ali pilotnih svetilk.

Pri napajanju z nizko napetostjo je upor med elektrodama tako velik, da se neon praktično obnaša kot odprt krog.

Ko pa se napetost postopoma povečuje, na določeni ravni, kjer se inertni plin v neonskem steklu začne ionizirati in povzroči izjemno prevodnost.

Zaradi tega plin začne oddajati sevalno osvetlitev okoli negativne elektrode.

V primeru, da je inertni plin neon, je osvetlitev oranžne barve. Za plin Argon, ki ni zelo pogost, je oddana svetloba modra.

Kako deluje neonska žarnica

Delovna značilnost neonske svetilke je razvidna iz slike 10-1.

Raven napetosti, ki sproži žareč učinek v neonski žarnici, se imenuje začetna napetost razpada.

Takoj, ko dosežemo to stopnjo okvare, se žarnica sproži v način 'vžiganja' (žareče) in padec napetosti na neonskih sponkah ostane praktično nespremenjen, ne glede na kakršno koli povečanje toka v vezju.

Poleg tega se žareči odsek v žarnici povečuje s povečevanjem dovodnega toka, dokler žar ne zapolni celotne površine negativne elektrode.

Vsako dodatno stopnjevanje toka lahko nato neon pripelje v obločno situacijo, v kateri se žareča svetloba nad negativno elektrodo spremeni v modro belo obarvano svetlobo in začne hitro razgrajevati žarnico.

Zato morate za učinkovito osvetlitev neonske sijalke imeti dovolj napetosti, da se žarnica lahko 'vžge', in nato dovolj zaporednega upora v vezju, da lahko tok omeji na raven, ki bo zagotovila, da bo žarnica ostane v tipičnem svetlečem delu.

Ker je neonski upor sam po sebi izredno majhen kmalu po sprožitvi, potrebuje serijski upor z enim od napajalnih vodov, imenovan balastni upor.

Napetost razpada neona

Običajno je napetost neonske žarnice ali okvare lahko od 60 do 100 voltov (ali občasno celo večja). Moč neprekinjenega toka je dokaj minimalna, običajno med 0,1 in 10 miliamperji.

Vrednost serijskega upora je določena v skladu z vhodno napajalno napetostjo, na katero je lahko pritrjen neon.

Ko gre za neonske žarnice, ki jih krmilimo z 220-voltnim (omrežnim) napajanjem, je upor 220 k običajno dobra vrednost.

Kar zadeva številne komercialne neonske žarnice, bi upor morda lahko bil vključen v telo konstrukcije.

Brez kakršnih koli natančnih informacij bi lahko domnevali, da neonska žarnica med osvetlitvijo morda nima nobenega upora, lahko pa pade približno 80 voltov na svojih terminalih.

Kako izračunati neonski upor

Primerno vrednost za neonski balastni upor bi lahko določili tako, da bi upoštevali to referenčno vrednost, ki je pomembna za natančno napajalno napetost, ki se uporablja na njej, in na primer domnevali, da je 'varen' tok približno 0,2 miliampera.

Pri napajanju 220 voltov bo upor morda moral izgubiti 250 - 80 = 170 voltov. Tok skozi serijski upor in neonsko žarnico bo 0,2 mA. Zato lahko za izračun ustreznega zaporednega upora za neon uporabimo naslednjo formulo Ohmovega zakona:

R = V / I = 170 / 0.0002 = 850.000 ohmov ali 850 k

To vrednost upora bi bilo varno z večino komercialnih neonskih svetilk. Kadar neonski sijaj ni povsem bleščeč, bi lahko vrednost predstikalnega upora zmanjšali, da bi svetilko usmerili višje v tipičnem območju žarenja.

Kljub temu se upor nikakor ne sme znižati preveč, kar lahko povzroči, da celotno negativno elektrodo zajame vroč sij, ker to lahko pomeni, da je žarnica zdaj poplavljena in se približuje načinu obloka.

Še eno vprašanje v zvezi z močjo neonskega sijaja je, da je v svetlobi okolice običajno videti precej sijoče v primerjavi s temo.

Pravzaprav je v popolni temi osvetlitev lahko neskladna in / ali zahteva povečano napetost okvare, ki sproži žarnico.

Nekateri neoni imajo majhen kanček radioaktivnega plina, pomešanega z inertnim plinom, da pospešijo ionizacijo, v tem primeru takšen učinek morda ne bo viden.

Preprosta vezja neonskih žarnic

V zgornji razpravi smo natančno razumeli delovanje in značilnosti te svetilke. Zdaj se bomo malo zabavali s temi napravami in se naučili, kako zgraditi nekaj preprostih vezij neonskih žarnic za uporabo v različnih aplikacijah okrasnih svetlobnih učinkov.

Neonska žarnica kot stalni vir napetosti

Zaradi konstantnih napetostnih lastnosti neonske žarnice v standardnih svetlobnih pogojih jo lahko uporabljamo kot enoto za stabilizacijo napetosti.

Zato lahko v zgoraj prikazanem vezju izhod, izvlečen z obeh strani žarnice, deluje kot izvor konstantne napetosti, pod pogojem, da neon še naprej deluje v tipičnem žarečem območju.

Ta napetost bi bila nato enaka minimalni napetosti okvare sijalke.

Neon Lamp Flasher Circuit

Na spodnji sliki je razvidna uporaba neonske žarnice, kot je utripajoča luč v sprostitvenem oscilatorju.

To vključuje upor (R) in kondenzator (C), ki sta zaporedno pritrjena na napajalno napetost enosmerne napetosti. Vzporedno s kondenzatorjem je pritrjena neonska svetilka. Ta neon se uporablja kot vizualni indikator za prikaz delovanja vezja.

Svetilka deluje skoraj kot odprto vezje, dokler ni dosežena napetost vžiganja, ko skozinjo takoj preklopi tok kot upor nizke vrednosti in začne žareti.

Napajalna napetost tega trenutnega vira mora biti zato višja od napetosti neonske razgradne napetosti.

Ko se to vezje napaja, kondenzator začne kopičiti naboj s hitrostjo, določeno s časovno konstanto RC upora / kondenzatorja. Neonska žarnica dobi napajalno napetost, enakovredno naboju, razvitemu na kondenzatorskih terminalih.

Takoj, ko ta napetost doseže napetost razgradnje žarnice, se vklopi in prisili kondenzator, da se skozi plin izprazni znotraj neonske žarnice, kar povzroči, da neon zažari.

Ko se kondenzator popolnoma izprazni, prepreči nadaljnji tok skozi žarnico in se tako spet izklopi, dokler kondenzator ne zbere drugega nivoja naboja, enakega napetosti sprožitve neona, in cikel se zdaj ponavlja.

Preprosto povedano, neonska žarnica zdaj utripa ali utripa s frekvenco, kot določajo vrednosti komponent časovne konstante R in C.

Sprostitveni oscilator

Sprememba te zasnove je prikazana v zgornjem diagramu z uporabo potenciometra 1 megohm, ki deluje kot predstikalni upor, in nekaj 45-voltnih ali štirih 22,5-voltnih suhih baterij kot vhodnega vira napetosti.

Potenciometer je natančno nastavljen, dokler lučka ne zasveti. Lonec se nato zavrti v nasprotni smeri, dokler neonski sij zgolj ne izgine.

Če potenciometer dovoli, da je v tem položaju, mora neon nato začeti utripati pri različnih hitrostih utripanja, določenih z vrednostjo izbranega kondenzatorja.

Glede na vrednosti R in C v diagramu lahko časovno konstanto vezja ovrednotimo na naslednji način:

T = 5 (megohmov) x 0,1 (mikrofarad) = 0,5 sekunde.

To ni natančno resnična hitrost utripanja neonske žarnice. Za nabiranje napetosti kondenzatorja do napetosti neonskega vžiga bo morda potrebno obdobje nekaj časovne konstante (ali manj).

Ta je lahko višja, če je vklopna napetost večja od 63% napajalne napetosti, in je lahko manjša, če je specifikacija neonske napetosti nižja od 63% napajalne napetosti.

Poleg tega pomeni, da bi lahko hitrost utripanja spremenili s spreminjanjem vrednosti komponent R ali C, po možnosti z zamenjavo različnih vrednosti, izdelanih za zagotovitev nadomestne časovne konstante, ali z uporabo vzporedno pritrjenega upora ali kondenzatorja.

Če na primer priključite enak upor vzporedno z R, bi hitrost utripanja verjetno dvakrat večja (ker vzporedno dodajanje podobnih uporov povzroči, da se skupni upor zmanjša na polovico).

Če vzporedno z obstoječim C pritrdite kondenzator enake vrednosti, bi hitrost utripanja verjetno postala počasnejša za 50%. Ta vrsta vezja se imenuje a sprostitveni oscilator .

Naključni večkratni neonski utripalec

Zamenjava R s spremenljivim uporom bi lahko omogočila prilagoditev za katero koli želeno hitrost utripanja. To bi lahko nadalje izboljšali kot nov svetlobni sistem s pritrditvijo niza kondenzatorskih neonskih vezij, od katerih ima vsako svojo neonsko žarnico v kaskadi, kot je prikazano spodaj.

Vsako od teh RC omrežij bo omogočilo edinstveno časovno konstanto. To lahko povzroči naključno utripanje neona po celotnem krogu.

Generator neonskih žarnic

Druga različica uporabe neonske sijalke kot oscilatorja je lahko vezje sprostitvenega oscilatorja, prikazano na spodnji sliki.

To je lahko pravo vezje generatorja signala, katerega izhod je mogoče poslušati prek slušalk ali morda majhnega zvočnika, s primerno nastavitvijo potenciometra s spremenljivim tonom.

Neonske bliskavice so lahko zasnovane tako, da delujejo naključno ali zaporedno. Na sliki 10-6 je prikazano zaporedno vezje bliskavice.

V to vezje bi lahko po potrebi vključili dodatne stopnje z uporabo povezave C3 do zadnje stopnje.

Astable Neon Lamp Utripalec

Na koncu je na slikah 10-7 razkrit nestabilno vezje vibratorja, ki uporablja par neonskih žarnic.

Ti neoni bodo utripali ali utripali zaporedoma na frekvenci, ki jo določita R1 in R2 (katerih vrednosti morajo biti enake) in C1.

Kot osnovna navodila o času utripanja lahko povečanje vrednosti balastnega upora ali vrednosti kondenzatorja v vezju sprostitvenega oscilatorja zmanjša hitrost utripanja ali frekvenco utripanja in obratno.

Da pa zaščitimo življenjsko dobo tipične neonske sijalke, uporabljena vrednost balastnega upora ne sme biti nižja od približno 100 k, najboljše rezultate v zelo preprostih tokokrogih sprostitvenega oscilatorja pa lahko pogosto dosežemo z vzdrževanjem vrednosti kondenzatorja pod 1 mikrofarad.