Неонови лампи - Работни вериги и схеми за приложение

Неонова лампа е светеща лампа, изградена от стъклен капак, фиксирана с двойка сегрегирани електроди и съдържаща инертен газ (неон или аргон). Основното приложение на неонова лампа е под формата на индикаторни лампи или пилотни лампи.

Когато се захранва с ниско напрежение, съпротивлението между електродите е толкова голямо, че неонът на практика се държи като отворена верига.

Въпреки това, когато напрежението се увеличава постепенно, на определено специфично ниво, където инертният газ вътре в неоновото стъкло започва да йонизира и води до изключително проводимост.

Поради това газът започва да произвежда лъчисто осветление около отрицателния електрод.

В случай, че инертният газ се окаже неонов, осветлението е с оранжев цвят. За газ аргон, който не е много разпространен, излъчваната светлина е синя.

Как работи неоновата лампа

Работната характеристика на неонова лампа може да се види на фиг. 10-1.

Нивото на напрежение, което задейства светещия ефект в неоновата крушка, се нарича първоначално напрежение на пробив.

Веднага щом това ниво на повреда бъде ударено, крушката се задейства в режим „изгаряне“ (светещ) и спадът на напрежението в неоновите клеми остава практически фиксиран, независимо от каквото и да е увеличение на тока във веригата.

В допълнение, светещата секция в крушката се увеличава с увеличаване на захранващия ток, докато точка, в която общата площ на отрицателния електрод се запълни от сиянието.

Всяка допълнителна ескалация на тока може след това да доведе неоновата до дъгова ситуация, при която светещата светлина се превръща в синьо-бяла цветна светлина над отрицателния електрод и започва да произвежда бързо разграждане на лампата.

Следователно, за да осветявате ефективно неонова лампа, трябва да имате достатъчно напрежение, за да може лампата да „пламне“, а след това и достатъчно серийно съпротивление във веригата, за да можете да ограничите тока до ниво, което да гарантира, че лампата продължава да работи в рамките на типичния светещ участък.

Тъй като неоновото съпротивление само по себе си е изключително малко скоро след изстрелването му, той се нуждае от сериен резистор с една от захранващите линии, наречен баластен резистор.

Неоново напрежение

Обикновено напрежението на запалване или повреда на неонова лампа може да бъде някъде между приблизително 60 до 100 волта (или понякога дори по-голямо). Номиналната продължителност на тока е доста минимална, обикновено между 0,1 и 10 милиампера.

Стойността на серийния резистор се определя в съответствие с входното захранващо напрежение, към което неонът може да бъде прикрепен.

Когато става въпрос за неонови лампи, които се управляват с 220 волта (мрежово захранване), 220 k резистор обикновено е добра стойност.

По отношение на много търговски неонови крушки, резисторът може да бъде включен в корпуса на конструкцията.

Без каквато и да е точна информация може да се предположи, че неоновата лампа може просто да няма съпротивление, докато е осветена, но може да има спад от около 80 волта през клемите си.

Как да изчислим неонов резистор

Правилната стойност за неоновия баластен резистор може да бъде определена, като се вземе предвид този показател, който е от значение за точното захранващо напрежение, използвано през него, и като пример се приеме „безопасен“ ток от около 0,2 милиампера.

При захранване от 220 волта може да се наложи резисторът да загуби 250 - 80 = 170 волта. Токът през серийния резистор и неоновата крушка ще бъде 0,2 mA. Следователно можем да използваме следната формула на закона на Ом за изчисляване на подходящия сериен резистор за неона:

R = V / I = 170 / 0.0002 = 850 000 ома или 850 k

Това стойност на резистора ще бъде в безопасност с повечето търговски неонови лампи. Когато неоновото сияние не е особено ослепително, стойността на баластния резистор може да бъде намалена, за да задейства лампата по-високо в типичния диапазон на сияние.

Въпреки това, съпротивлението по никакъв начин не трябва да се понижава твърде много, което може да доведе до поглъщане на целия отрицателен електрод от горещото сияние, защото това може да означава, че лампата вече е залята и се доближава до режима на дъга.

Още един въпрос относно силата на неоновата светлина е, че тя обикновено може да изглежда много блестяща в околната светлина в сравнение с тъмнината.

Всъщност при пълна тъмнина осветлението може да е несъвместимо и / или да изисква повишено напрежение на пробив, за да се задейства лампата.

Някои неони притежават мъничък намек за радиоактивен газ, смесен с инертния газ за насърчаване на йонизацията, в такъв случай този вид ефект може да не е видим.

Обикновени неонови крушки

В горната дискусия ние подробно разбрахме работата и характеристиките на тази лампа. Сега ще се позабавляваме с тези устройства и ще се научим как да изградим някои прости схеми за неонови лампи за използване в различни приложения за декоративни светлинни ефекти.

Неонова лампа като постоянен източник на напрежение

Поради характеристиките на постоянното напрежение на неоновата лампа при стандартни условия на осветеност, тя може да бъде приложена като стабилизатор на напрежение.

Следователно, в схемата, показана по-горе, изходът, извлечен от всяка страна на лампата, може да работи като начало на постоянно напрежение, при условие че неонът продължава да работи в типичния светещ регион.

Тогава това напрежение би било идентично с минималното напрежение на пробив на лампата.

Неонова лампа Flasher Circuit

Използването на неонова лампа като мигач на светлина във верига на релаксационен генератор може да се види на изображението по-долу.

Това включва резистор (R) и кондензатор (C), прикрепени последователно към захранващо напрежение с постояннотоково напрежение. Неонова лампа е прикрепена паралелно с кондензатора. Този неон се прилага като визуален индикатор, за да покаже функционирането на веригата.

Лампата почти работи като отворена верига, докато не се достигне напрежението на задействане, когато тя незабавно превключва тока през нея, подобно на резистор с ниска стойност и започва да свети.

Следователно захранващото напрежение за този източник на ток трябва да бъде по-високо от това на напрежението на пробив на неона.

Когато тази верига се захранва, кондензаторът започва да натрупва заряд със скорост, определена от времевата константа на RC на резистора / кондензатора. Неоновата крушка получава захранващо напрежение, еквивалентно на заряда, развит през клемите на кондензатора.

Веднага след като това напрежение достигне напрежението на пробив на лампата, тя се включва и принуждава кондензатора да се разреди чрез газа вътре в неоновата крушка, в резултат на което неонът свети.

Когато кондензаторът се разреди напълно, той възпрепятства преминаването на всеки по-нататъшен ток през лампата и по този начин той отново се изключва, докато кондензаторът не събере друго ниво на заряд, равно на напрежението на стрелба на неона, и цикълът продължава да се повтаря.

Казано по-просто, неоновата лампа сега продължава да мига или мига с честота, определена от стойностите на компонентите с постоянна време R и C.

Релаксационен осцилатор

Модификация в този дизайн е показана в горната диаграма, като се използва потенциометър от 1 мегаома, работещ като баластен резистор и няколко 45 волта или четири 22,5 волта сухи батерии като източник на входно напрежение.

Потенциометърът е прецизно настроен, докато лампата светне. След това гърнето се завърта в обратна посока, докато неоновото сияние просто изчезне.

Позволявайки на потенциометъра да бъде в това положение, неонът трябва след това да започне да мига при различни скорости на мигане, определени от стойността на избрания кондензатор.

Като се имат предвид стойностите на R и C в диаграмата, времевата константа за веригата може да бъде оценена по следния начин:

T = 5 (мегаоми) x 0,1 (микрофаради) = 0,5 секунди.

Това не е конкретно истинската скорост на мигане на неоновата лампа. Може да е необходим период от няколко времеви константи (или по-малко), за да се натрупа напрежението на кондензатора до неоновото напрежение.

Това може да е по-високо, ако напрежението при включване е над 63% от захранващото напрежение и може да бъде по-малко, ако спецификацията на неоновото напрежение при изгаряне е по-ниска от 63% от захранващото напрежение.

Освен това, това означава, че скоростта на мигане може да бъде променена чрез промяна на стойностите на компонентите R или C, евентуално чрез замяна на различни стойности, разработени, за да се осигури алтернативна времева константа или с помощта на паралелно прикрепен резистор или кондензатор.

Например, свързването на идентичен резистор, успореден на R, вероятно ще направи скоростта на мигане два пъти повече (тъй като добавянето на подобни резистори паралелно води до намаляване на общото съпротивление наполовина).

Прикачването на кондензатор с идентична стойност паралелно със съществуващия C вероятно ще доведе до забавяне на скоростта на мигане с 50%. Този тип верига се нарича a релаксационен осцилатор .

Случайно множество неонови мигачи

Замяната на R с променлив резистор може да даде възможност за настройка за всяка конкретна желана скорост на мигане. Това може да бъде допълнително подобрено като нововъведена светлинна система, като се прикрепи масив от кондензаторни неонови вериги, всяка от които има своя собствена неонова лампа в каскада, както е показано по-долу.

Всяка от тези RC мрежи ще даде възможност за уникална времева константа. Това може да генерира произволно мигане на неона по цялата верига.

Генератор на неонови лампи

Друг вариант на приложението на неонова лампа като осцилатор може да бъде схема на релаксационен осцилатор е показана на фигурата по-долу.

Това може да бъде истинска верига на генератор на сигнал, чийто изход може да се слуша чрез слушалки или може би малък високоговорител, чрез подходящо регулиране на потенциометъра с променлив тон.

Неоновите мигачи могат да бъдат проектирани да функционират произволно или последователно. Последователна мигаща верига е показана на фиг. 10-6.

Допълнителни етапи могат да бъдат включени в тази схема, ако е необходимо, чрез използване на връзката C3 до последния етап.

Аластичен мигач на неонова лампа

И накрая, на фиг. 10-7 е разкрита нестабилна мултивибраторна схема, използваща чифт неонови лампи.

Тези неони ще мигат или ще мигат последователно при честота, определена от R1 и R2 (чиито стойности трябва да са еднакви) и C1.

Като основни инструкции за времето за мигане, увеличаването на стойността на баластния резистор или стойността на кондензатора във веригата на релаксационния осцилатор може да намали скоростта на мигане или честотата на мигане и обратно.

Въпреки това, за да се защити експлоатационният живот на типична неонова лампа, използваната стойност на баластния резистор не трябва да бъде по-ниска от приблизително 100 k и най-добрите резултати в много прости вериги на релаксационни осцилатори често могат да бъдат постигнати чрез поддържане на стойността на кондензатора под 1 микрофарад.