Неоновая лампа – газоразрядная лампа, наполненная в основном газом неоном под низким давлением (10 – 75 мм рт.ст.), так же в стеклянную колбу лампы впаяно два электрода – в виде металлических пластинок различных форм, расположенных на определенном расстоянии.
Неон (Ne) – химический элемент периодической системы, с атомным номером 10. Инертный одноатомный газ без цвета и запаха.
Цвет свечения неоновой лампы – оранжево-красный. Название «неоновая лампа» довольно часто применяется и для аналогичных газосветных ламп, наполненных другими инертными газами (для получения свечения другого цвета): гелий имеет бело-оранжевое свечение, аргон – сиреневое свечение, криптон – сине-белое свечение и т.д.
Рисунок 1 – Внешний вид неоновых ламп-свечей.
Технические характеристики.
Свет данных ламп обладает малой инерционностью и допускает яркостную модуляцию с частотой до 20 кГц. Лампы подключаются к источнику питания через токоограничивающий резистор так, чтобы ток через лампу проходил не более 1 мА (типичное значение для миниатюрных ламп – индикаторов), однако, с понижением силы тока до 0,1…0,2 мА значительно продлевает срок службы лампы. В некоторых лампах токоограничивающий резистор вмонтирован в цоколь. Использование лампы без токоограничивающего резистора чрезвычайно опасно, поскольку может привести к перерастанию тлеющего разряда в дуговой, с возрастанием тока через неё до значения, ограниченного лишь внутренними параметрами источника питания (электросети) и подводящих проводов, и, как следствие, коротким замыканием и (или) разрывом стеклянной колбы лампы.
Напряжение возникновения тлеющего разряда (зажигания лампы) обычно не более 100 Вольт, напряжение прекращения разряда составляет примерно 40-65 Вольт. Срок службы данных ламп составляет 80 тыс. часов или значительно больше (ограничен лишь поглощением газа стеклом колбы и потемнением колбы от распылённых электродов, перегорать в лампе просто нечему).
Основная особенность неоновой лампы заключается в том, что она начинает проводить ток только при определенной разности потенциалов UЗ между электродами.
Рисунок 2 – ВАХ неоновой лампы (слева), идеализированная ВАХ неоновой лампы (справа).
Если напряжение на электродах лампы U < UЗ ток через лампу не протекает (не идет), так как неон является диэлектриком. В этом случае внутреннее сопротивление лампы бесконечно велико. При разности потенциалов больше чем UЗ происходит пробой диэлектрика – через лампу идет ток. При этом неон светится оранжевым светом, лампа зажигается. UЗ – называется потенциалом зажигания лампы. Объясняется этот факт следующим образом. В баллоне всегда присутствует незначительное количество свободных электронов, покинувших металл (электроды лампы). При наложении электрического поля кинетическая энергия этих электронов возрастает за счет работы сил электрического поля. Изменение кинетической энергии осуществляется на пути между последовательными столкновениями электрона с другим электроном или атомом неона. С увеличением напряжения на лампе кинетическая энергия электронов возрастает и достигает величины, достаточной для ионизации молекул газа при соударении. Поэтому при постоянном давлении газа разряд наступает при определенном напряжении UЗ.
Ударная ионизация – это явление выбивания из молекулы газа одного или более электронов при столкновении молекулы с быстро двигающимися электронами.
Величина потенциала зажигания UЗ зависит от расстояния между электродами, формы электродов, а также от природы и давления газа, заполняющего колбу лампы. После зажигания лампа может гореть уже при более низком напряжении U, гаснет она при напряжении UГ < UЗ, UГ – которое называется потенциалом гашения.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) лампы, т.е. кривая зависимости силы тока в лампе от напряжения на ее электродах, имеет вид, представленный на рис.2 (слева). При малых напряжениях на электродах ток, протекающий через лампу, равен нулю. При вспыхивании лампы ток скачком достигает величины IЗ. При дальнейшем увеличении напряжения ток в лампе все время возрастает по кривой аb. Если уменьшить напряжение, то ток уменьшится по кривой bc, близкой к ab, но не совпадающей с ней. Однако для упрощения иногда можно считать, что ab и bc совпадают. Такая идеализированная характеристика будет иметь вид, представленный на рис.2 (справа). Когда лампа горит, ее внутреннее сопротивление приблизительно можно оценить по этой идеализированной характеристике: Rвнутреннее = Uз – Uг/Iз – Iг.
Рисунок 3 – Имитация свечей при помощи неоновых ламп.
Данные лампы настолько правдоподобно имитируют живое пламя свечи, что с расстояния 1-1,5 метра различить их практически невозможно человеку, который не знает принципа их работы, да и вообще об их существовании. Свечение данных ламп вызывает более естественные ощущения горящего пламени из-за перемещения тлеющего разряда по электродам, вызывая более глубокое восприятия эффекта пламени колыхающееся под воздействием потока воздуха.
Внешний вид стеклянной колбы неоновой лампы может быть практически любой и ограничить вас может только фантазия, форма электродов так же не исключение, здесь воплощаются любые задумки, с небольшими ограничениями, касающиеся площади и расположением электродов, но с проведением некоторых экспериментов и данные вопросы полностью отпадают. Еще совсем в недавнем прошлом наша индустрия (промышленность СССР) выпускала неоновые лампы с электродами в виде рисунков в честь знаменательных и круглых дат. Так одна из таких ламп была выпущена в 1967 году в честь 50-ти летия Советской власти и Октябрьской революции, эта лампа не единственная в своем роде.
Рисунок 4 – Неоновая лампа 1967 г., в честь 50-ти летия и других знаменательных дат.
Данные лампы применялись в качестве ночников и декоративного освещения, одна лампа сама по себе, конечно, не претендует на звание осветительной лампы, но если в помещении зажечь таких несколько ламп или с десяток, то освещение будет относительно неплохим, при этом потребляя минимальное количество электроэнергии около 1-2 Вт, а некоторые и того меньше.
Изучая информацию по использованию электроэнергии в нашем историческом прошлом можно натолкнуться на интересные факты…
Вот пример одного из таких фактов, что в 1880 – 1890-х гг., широко применялись осветительные лампы в для освещения помещений, зданий, как внутри так и с наружи, хотя официальные источники заявляют, что освещение осуществлялось самыми обычными свечами…
Рисунок 5 – Фотография царских палат в Кремле.
Если внимательно присмотреться к увеличенному фрагменту люстры, которая находится в правом верхнем углу, можно увидеть, что на конце якобы каждой свечи находится стеклянная колба или что-то подобное. Данный факт практически на 100% свидетельствует о широком применении электрического освещения помещений уже в те года, только какого вида была та электроэнергия и что за осветительные приборы использовались вопрос, в этом то и придется еще разбираться. Покопавшись в интернете можно найти еще не одну фотографию различных помещений с такими вот якобы свечами. И вполне вероятно, что частично для освещения использовались именно неоновые лампы.
Автор публикации
Я верю в каждого человека, ведь к вопросам данности и бытия приходят все, рано или поздно, пусть это будет раньше того момента, когда исправить что-то просто не хватит времени..!
Только вместе, мы можем все, ведь нет ничего невозможного!
Спасибо за содержательную статью о неоновых лампах.