Neona lampas - darba un pielietojuma shēmas

Neona lampa ir kvēlspuldze, kas sastāv no stikla pārsega, kas piestiprināta ar pāris nošķirtiem elektrodiem un satur inertu gāzi (neonu vai argonu). Neona lampas galvenais pielietojums ir indikatorlampas vai kontrollampas.

Piegādājot ar zemu spriegumu, pretestība starp elektrodiem ir tik liela, ka neons praktiski izturas kā atvērta ķēde.

Tomēr, kad spriegums tiek pakāpeniski palielināts, noteiktā noteiktā līmenī, kur inertais gāze neona stikla iekšpusē sāk jonizēties un rezultātā tas ir ārkārtīgi vadošs.

Tādēļ gāze sāk radīt starojuma apgaismojumu no negatīvā elektroda.

Gadījumā, ja inertā gāze ir neona, apgaismojums ir oranžā krāsā. Argona gāzei, kas nav īpaši izplatīta, izstarotā gaisma ir zila.

Kā darbojas neona lampa

Neona lampas darba raksturojums ir redzams 10-1. Attēlā.

Sprieguma līmeni, kas izraisa kvēlojošo efektu neona spuldzē, sauc par sākotnējo sadalīšanās spriegumu.

Tiklīdz tiek sasniegts šis sadalījuma līmenis, spuldze tiek aktivizēta 'degšanas' (kvēlojošā) režīmā, un sprieguma kritums neona spailēs paliek praktiski fiksēts neatkarīgi no strāvas veida pieauguma ķēdē.

Turklāt kvēlojošā sekcija spuldzes iekšpusē palielinās, palielinoties barošanas strāvai, līdz punktam, kurā negatīvā elektroda kopējā platība ir piepildīta ar mirdzumu.

Jebkura papildu strāvas saasināšanās var neonu neitralizēt loka situācijā, kurā kvēlojošs apgaismojums pārvēršas zili baltā krāsā virs negatīvā elektroda un sāk strauji sadalīties lampā.

Tādējādi, lai jūs efektīvi apgaismotu neona lampu, jums ir jābūt pietiekamam spriegumam, lai lampa varētu “aizdegties” un pēc tam ķēdē būtu pietiekami daudz pretestības, lai spētu ierobežot strāvu līdz līmenim, kas garantēs, ka lampa turpina darboties tipiskā kvēlojošā sekcijā.

Tā kā neona pretestība pati par sevi ir ārkārtīgi maza drīz pēc tās izšaušanas, tai ir nepieciešams virknes rezistors ar vienu no tā padeves līnijām, ko sauc par balasta rezistoru.

Neona sadalījuma spriegums

Parasti neona lampas aizdedzes vai sabrukšanas spriegums var būt aptuveni no 60 līdz 100 voltiem (vai reizēm pat lielāks). Nepārtrauktās strāvas vērtējums ir diezgan minimāls, parasti no 0,1 līdz 10 miliampiem.

Sērijveida rezistora vērtību nosaka saskaņā ar ieejas barošanas spriegumu, pie kura var piestiprināt neonu.

Runājot par neona lampu vadību ar 220 voltu (tīkla) barošanu, 220 k rezistors parasti ir laba vērtība.

Attiecībā uz daudzām komerciālām neona spuldzēm rezistoru, iespējams, varētu iekļaut konstrukcijas korpusā.

Bez precīzas informācijas var domāt, ka neona lampai var vienkārši nebūt pretestības, kamēr tā ir izgaismota, bet tās spailēm var būt aptuveni 80 voltu kritums.

Kā aprēķināt neona rezistoru

Pareizu neona balasta rezistora vērtību varētu noteikt, ņemot vērā šo etalonu, kas attiecas uz precīzu barošanas spriegumu, kas tiek izmantots visā tajā, un kā piemēru pieņemot 'drošo' strāvu, kas ir aptuveni 0,2 miliampi.

220 voltu barošanai rezistoram var būt jāzaudē 250 - 80 = 170 volti. Strāvas caur sērijveida rezistoru un neona spuldzi būs 0,2 mA. Tāpēc, lai aprēķinātu atbilstošo neona sērijas rezistoru, mēs varam izmantot šādu Ohma likuma formulu:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850 000 omi vai 850 k

Šis rezistora vērtība būtu drošībā ar lielāko daļu komerciālo neona lampu. Kad neona spīdums nav gluži žilbinošs, balasta rezistora vērtību varētu samazināt, lai virzītu lampu augstāk visā tipiskajā spīduma diapazonā.

Tas nozīmē, ka pretestību nekādā gadījumā nedrīkst pārāk pazemināt, kas var izraisīt visu negatīvo elektrodu ar karstu mirdzumu, jo tas var norādīt, ka lampa tagad ir appludināta un tuvojas loka režīmam.

Vēl viens jautājums par neona spīduma spēku ir tāds, ka tas parasti var izskatīties daudz spīdīgs apkārtējā gaismā, salīdzinot ar tumsu.

Faktiski pilnīgā tumsā apgaismojums var būt nekonsekvents un / vai pieprasīt paaugstinātu sadalīšanās spriegumu, lai iedarbinātu lampu.

Dažiem neoniem piemīt niecīgs daudzums radioaktīvas gāzes, kas sajaukta ar inerto gāzi, lai veicinātu jonizāciju, tādā gadījumā šāda veida ietekme var nebūt redzama.

Vienkāršas neona spuldzes shēmas

Iepriekšminētajā diskusijā mēs esam rūpīgi sapratuši šīs lampas darbību un īpašības. Tagad mēs izklaidēsimies ar šīm ierīcēm un uzzināsim, kā izveidot dažas vienkāršas neona lampu shēmas, ko izmantot dažādās dekoratīvās gaismas efektu lietojumprogrammās.

Neona lampa kā pastāvīga sprieguma avots

Pateicoties neona lampas nemainīgajām sprieguma īpašībām standarta gaismas apstākļos, to var izmantot kā spriegumu stabilizējošu vienību.

Tāpēc iepriekš parādītajā ķēdē izeja, kas iegūta no abām luktura pusēm, var darboties kā pastāvīga sprieguma izcelsme, ar nosacījumu, ka neons turpina strādāt tipiskā kvēlojošā reģionā.

Tad šis spriegums būtu identisks spuldzes minimālajam sadalīšanās spriegumam.

Neona spuldzes mirgošanas ķēde

Neona lampas, piemēram, gaismas mirgotāja, izmantošana relaksācijas oscilatora ķēdē ir redzama zemāk redzamajā attēlā.

Tas ietver rezistoru (R) un kondensatoru (C), kas virknē pievienoti līdzstrāvas sprieguma barošanas spriegumam. Paralēli kondensatoram ir piestiprināta neona lampa. Šis neons tiek izmantots kā vizuāls indikators, lai parādītu ķēdes darbību.

Lampa gandrīz darbojas kā atvērta ķēde, līdz tiek sasniegts tās spriegums, kad tā uzreiz pārslēdz strāvu caur to gluži kā mazvērtīgu rezistoru un sāk kvēlot.

Tāpēc strāvas avotam šim strāvas avotam jābūt lielākam par neona sadalīšanās spriegumu.

Kad šī ķēde tiek darbināta, kondensators sāk akumulēt lādiņu ar ātrumu, ko nosaka rezistora / kondensatora RC laika konstante. Neona spuldze iegūst sprieguma padevi, kas ir vienāda ar maksu, kas izveidojusies pāri kondensatora spailēm.

Tiklīdz šis spriegums sasniedz spuldzes sadalīšanās spriegumu, tas ieslēdzas un liek kondensatoram izlādēties caur gāzi neona spuldzes iekšpusē, kā rezultātā neons spīd.

Kad kondensators pilnībā izlādējas, tas kavē turpmāku strāvas iziešanu caur lampu un tādējādi atkal izslēdzas, līdz kondensators ir savācis citu līmeņa lādiņu, kas vienāds ar neona šāviena spriegumu, un cikls tagad turpinās atkārtoties.

Vienkāršāk sakot, neona lampa tagad turpina mirgot vai mirgot tādā frekvencē, kādu nosaka laika konstante komponentu R un C vērtības.

Relaksācijas oscilators

Šīs konstrukcijas modifikācija ir norādīta iepriekšminētajā diagrammā, izmantojot sprieguma ievades avotu 1 megohma potenciometru, kas darbojas kā balasta rezistors, un pāris 45 voltu vai četras 22,5 voltu sausas baterijas.

Potenciometrs ir precīzi noregulēts, līdz iedegas lampa. Pēc tam katls tiek pagriezts pretējā virzienā, līdz neona spīdums tikai izzūd.

Ļaujot potenciometram atrasties šajā pozīcijā, tad neonam jāsāk mirgot ar dažādiem mirgošanas ātrumiem, ko nosaka izvēlētā kondensatora vērtība.

Ņemot vērā R un C vērtības diagrammā, ķēdes laika konstanti var novērtēt šādi:

T = 5 (megohmi) x 0,1 (mikrofarādes) = 0,5 sekundes.

Tas nav īpaši neona lampas patiesais mirgošanas ātrums. Kondensatora sprieguma uzkrāšanās līdz neona aizdedzes spriegumam var prasīt vairāku laika konstante (vai mazāku) periodu.

Tas var būt lielāks gadījumā, ja ieslēgšanās spriegums pārsniedz 63% no barošanas sprieguma, un tas var būt mazāks, ja neona aizdedzes sprieguma specifikācija ir mazāka par 63% no barošanas sprieguma.

Turklāt tas nozīmē, ka mirgošanas ātrumu varētu mainīt, mainot R vai C komponenta vērtības, iespējams, aizstājot dažādas vērtības, kas izstrādātas, lai nodrošinātu alternatīvu laika konstanti, vai izmantojot paralēli pievienotu rezistoru vai kondensatoru.

Piemēram, identiska rezistora pievienošana paralēli R, visticamāk, mirgo 2 reizes vairāk (jo paralēli pievienojot līdzīgus rezistorus, kopējā pretestība tiek samazināta līdz pusei).

Pievienojot identiskas vērtības kondensatoru paralēli esošajam C, mirgošanas ātrums, iespējams, kļūs par 50% lēnāks. Šis ķēdes veids tiek saukts par a relaksācijas oscilators .

Nejaušs daudzkārtējs neona mirgotājs

R aizstāšana ar mainīgu rezistoru varētu ļaut pielāgoties jebkuram konkrētam vēlamajam mirgošanas ātrumam. To varētu arī vēl vairāk uzlabot, piemēram, jaunās gaismas sistēmu, pievienojot virkni kondensatora neona ķēžu, katrai no tām ir savs neona lampa kaskādē, kā parādīts zemāk.

Katrs no šiem RC tīkliem nodrošinās unikālu laika konstanti. Tas var radīt nejaušu neona mirgošanu visā ķēdē.

Neona lampu toņu ģenerators

Vēl viena neona lampas kā oscilatora pielietojuma variācija varētu būt relaksācijas oscilatora ķēde, kas parādīta zemāk redzamajā attēlā.

Tā var būt īsta signāla ģeneratora shēma, kuras izvadi varētu klausīties, izmantojot austiņas vai varbūt nelielu skaļruni, atbilstoši pielāgojot mainīgā toņa potenciometru.

Neona zibspuldzes varētu veidot tā, lai tās darbotos nejauši vai secīgi. Secīga mirgojošā shēma ir parādīta 10.-6. Attēlā.

Ja nepieciešams, šajā ķēdē var iekļaut papildu posmus, izmantojot C3 savienojumu līdz pašam pēdējam posmam.

Astabils neona spuldzes mirgotājs

Visbeidzot, attēlā 10-7 ir parādīta astabila multivibratora ķēde, izmantojot neona lampu pāri.

Šie neoni mirgos vai mirgos ieslēgšanās / izslēgšanas secībā ar frekvenci, kuru nosaka R1 un R2 (kuru vērtībām jābūt identiskām) un C1.

Kā pamatnorādījumus par mirgošanas laika iestatīšanu, palielinot balasta rezistora vērtību vai kondensatora vērtību relaksācijas oscilatora ķēdē, var samazināt mirgošanas ātrumu vai mirgošanas frekvenci un otrādi.

Tomēr, lai aizsargātu tipiskas neona lampas kalpošanas laiku, izmantotā balasta rezistora vērtība nedrīkst būt mazāka par aptuveni 100 k, un labākos rezultātus ļoti vienkāršās relaksācijas oscilatoru ķēdēs bieži var sasniegt, saglabājot kondensatora vērtību zem 1 mikrofarada.