Neonlamper - Arbejds- og applikationskredsløb

En neonlampe er en glødelampe, der består af et glasdæksel, fastgjort med et par adskilte elektroder og indeholder en inaktiv gas (neon eller argon). Hovedanvendelsen af ​​en neonlampe er i form af indikatorlamper eller pilotlamper.

Når den forsynes med en lav spænding, er modstanden mellem elektroderne så stor, at neonet praktisk talt opfører sig som et åbent kredsløb.

Men når spændingen øges gradvist på et bestemt specifikt niveau, hvor den inerte gas inde i neonglas begynder at ionisere og resulterer i at være ekstremt ledende.

På grund af dette begynder gassen at producere en strålende belysning fra den negative elektrode.

Hvis den inaktive gas tilfældigvis er neon, er belysningen orange i farven. For argongas, som ikke er særlig almindelig, er det udsendte lys blå.

Hvordan neonlampe fungerer

Arbejdskarakteristikken for en neonlampe kan ses i fig. 10-1.

Spændingsniveauet, der udløser den glødende effekt i neonpæren, kaldes den indledende nedbrydningsspænding.

Så snart dette nedbrydningsniveau er ramt, udløses pæren til 'fyring' (glødende) tilstand, og spændingsfaldet over neonterminalerne forbliver praktisk talt fast uanset enhver form for strømforøgelse i kredsløbet.

Derudover øges den glødende sektion inde i pæren, når forsyningsstrømmen øges, indtil et punkt, hvor det totale areal af den negative elektrode fyldes af glødet.

Enhver yderligere eskalering i strømmen kan derefter føre neonet til en lysbuesituation, hvor lysbelysningen bliver til et blå-hvidt farvet lys over den negative elektrode og begynder at producere hurtig nedbrydning af lampen.

Derfor skal du have tilstrækkelig spænding til, at lampen kan 'affyre', og derefter rigelig seriemodstand i kredsløbet for at kunne begrænse strømmen til et niveau, der garanterer, at lampen kører inden for det typiske glødende afsnit.

Da neonmodstanden i sig selv er ekstremt lille kort efter, at den er affyret, har den brug for en seriemodstand med en af ​​dens forsyningsledninger, kaldet en ballastmodstand.

Neon nedbrydningsspænding

Almindeligvis kan neonlampens affyring eller nedbrydning være mellem 60 og 100 volt (eller lejlighedsvis endnu større). Den kontinuerlige strømvurdering er temmelig minimal, generelt mellem 0,1 og 10 milliampere.

Seriemodstandsværdien bestemmes i overensstemmelse med den indgangsforsyningsspænding, som neonet kan være knyttet til.

Når det kommer til neonlamper, der styres med en 220 volt (lysnetsforsyning), er en 220 k modstand normalt en god værdi.

Med hensyn til mange kommercielle neonpærer, kunne modstanden muligvis inkluderes i konstruktionen.

Uden nogen præcis info givet kan det antages, at en neonlampe simpelthen ikke har nogen modstand, mens den er oplyst, men kan have et fald på omkring 80 volt over sine terminaler.

Sådan beregnes neonmodstand

En korrekt værdi for neonballastmodstanden kunne bestemmes ved at tage dette benchmark i betragtning, hvilket er relevant for den nøjagtige forsyningsspænding, der anvendes over den, og antage en 'sikker' strøm på ca. 0,2 milliampere, som et eksempel.

Ved 220 volt forsyning kan modstand muligvis miste 250 - 80 = 170 volt. Strøm gennem seriemodstand og neonpære vil være 0,2 mA. Derfor kan vi bruge følgende Ohms lovformel til beregning af den passende seriemodstand til neonet:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850.000 ohm eller 850 k

Det her modstandsværdi ville være sikkert med de fleste kommercielle neonlamper. Når neonglød ikke er helt blændende, kan ballastmodstandsværdien reduceres for at køre lampen højere over det typiske glødområde.

Når det er sagt, må modstanden på ingen måde sænkes for meget, hvilket kan få hele den negative elektrode til at blive opslugt af den varme glød, fordi dette kan indikere, at lampen nu er oversvømmet og nærmer sig lysbueindstillingen.

Et andet spørgsmål vedrørende kraften i neonglød er, at det typisk kan se meget skinnende ud i omgivende lys sammenlignet med i mørke.

Faktisk, i total mørke kunne belysningen være inkonsekvent og / eller kræve en øget nedbrydningsspænding for at starte lampen.

Nogle neoner har et lille antydning af radioaktiv gas blandet med den inerte gas for at fremme ionisering, i så fald er denne form for effekt muligvis ikke synlig.

Simple Neon Bulb Circuits

I ovenstående diskussion har vi udførligt forstået lampens funktion og egenskaber. Nu vil vi have det sjovt med disse enheder og lære at bygge nogle enkle neonlampekredsløb til brug i forskellige dekorative lyseffektapplikationer.

Neonlampe som en konstant spændingskilde

På grund af neonlampens konstante spændingsfunktioner under standardlysforhold kunne den anvendes som en spændingsstabiliserende enhed.

Derfor, i det kredsløb, der er vist ovenfor, kan output, der ekstraheres fra hver side af lampen, virke som en oprindelse med konstant spænding, forudsat at neon fortsætter med at arbejde inden for det typiske glødende område.

Denne spænding ville så være identisk med lampens minimale nedbrydningsspænding.

Neon lampe blinker kredsløb

Brug af en neonlampe som en lysblink i et afslapningsoscillatorkredsløb kan ses på billedet nedenfor.

Dette inkluderer en modstand (R) og kondensator (C), der er tilsluttet i serie til en forsyningsspænding med en jævnspænding. En neonlampe er fastgjort parallelt med kondensatoren. Denne neon anvendes som en visuel indikator for at vise kredsløbets funktion.

Lampen fungerer næsten som et åbent kredsløb, indtil dens affyringsspænding er nået, når den straks skifter strøm gennem den som en modstand med lav værdi og begynder at gløde.

Spændingsforsyningen til denne strømkilde skal derfor være højere end neonens nedbrydningsspænding.

Når dette kredsløb får strøm, begynder kondensatoren at akkumulere en ladning med en hastighed bestemt af modstanden / kondensatoren RC-tidskonstant. Neonpæren får en spændingsforsyning svarende til den opladning, der er udviklet på tværs af kondensatorterminalerne.

Så snart denne spænding når lampens nedbrydningsspænding, tænder den og tvinger kondensatoren til at aflade via gassen inde i neonpæren, hvilket resulterer i, at neonet lyser.

Når kondensatoren aflades fuldstændigt, forhindrer den enhver yderligere strøm i at passere gennem lampen, og dermed lukker den ned igen, indtil kondensatoren har samlet et andet niveau opladning svarende til neonens affyringsspænding, og cyklussen gentages nu.

Enkelt sagt, neonlampen fortsætter nu med at blinke eller blinke med en frekvens som bestemt af værdierne for tidskonstantkomponenterne R og C.

Afslapningsoscillator

En ændring i dette design er angivet i ovenstående diagram ved hjælp af et 1 megohm potentiometer, der fungerer som en ballastmodstand og et par 45 volt eller fire 22,5 volt tørbatterier som spændingsindgangskilde.

Potentiometeret er finjusteret, indtil lampen tændes. Gryden roteres derefter i den modsatte retning, indtil neonlyset blot falmer ud.

For at potentiometeret skal være i denne position, skal neonet derefter begynde at blinke med forskellige blinkhastigheder som bestemt af værdien af ​​den valgte kondensator.

I betragtning af værdierne for R og C i diagrammet kan tidskonstanten for kredsløbet evalueres som følger:

T = 5 (megohms) x 0,1 (mikrofarader) = 0,5 sekunder.

Dette er ikke specifikt neonlampens sande blinkhastighed. Det kan kræve en periode på flere tidskonstanter (eller færre) for kondensatorspændingen at akkumulere op til neonsprøjtningsspændingen.

Dette kan være højere, hvis tændingsspændingen er over 63% af forsyningsspændingen og kan være mindre, hvis specifikationen for neonsprøjtning er lavere end 63% af forsyningsspændingen.

Derudover betyder det, at blinkhastigheden kan ændres ved at ændre R- eller C-komponentværdierne, muligvis ved at erstatte forskellige værdier, der er udarbejdet for at tilvejebringe en alternativ tidskonstant eller ved hjælp af en parallel tilsluttet modstand eller kondensator.

Tilslutning af en identisk modstand parallelt med R vil for eksempel sandsynligvis gøre blinkhastigheden to gange mere (da tilføjelse af lignende modstande parallelt får den samlede modstand til at blive reduceret til halvdelen).

Fastgørelse af en identisk værdikondensator parallelt med den eksisterende C vil sandsynligvis medføre, at blinkhastigheden bliver 50% langsommere. Denne type kredsløb kaldes en afslapningsoscillator .

Tilfældig multipel neonblinker

Udskiftning af R med en variabel modstand kan muliggøre justering for en hvilken som helst specifik ønsket blinkhastighed. Dette kunne også forbedres yderligere som et nyt lyssystem ved at fastgøre en række kondensatorneon-kredsløb, der hver har sin egen neonlampe i kaskade som vist nedenfor.

Hvert af disse RC-netværk vil muliggøre en unik tidskonstant. Dette kan generere en tilfældig blinkning af neon over hele kredsløbet.

Neon lampetone generator

En anden variation af en neonlampeapplikation som en oscillator kan være et afslapningsoscillatorkredsløb er vist i nedenstående figur.

Dette kan være et ægte signalgenerator kredsløb, hvis output kunne lyttes gennem hovedtelefoner eller måske en lille højttaler ved passende at justere potentiometeret med variabel tone.

Neonblinkere kunne være designet til at fungere tilfældigt eller i rækkefølge. Et sekventielt blinkerkredsløb vises i fig. 10-6.

Yderligere etaper kunne inkluderes i dette kredsløb, hvis det kræves, ved at bruge C3-forbindelsen til den sidste fase.

Astabel neonlampe blinker

Endelig afsløres et astabelt multivibratorkredsløb i fig. 10-7, hvor der anvendes et par neonlamper.

Disse neoner vil blinke eller blinke til / fra i rækkefølge med en frekvens bestemt af R1 og R2 (hvis værdier skal være identiske) og C1.

Som en grundlæggende instruktion om blitztiming kan øge ballastmodstandsværdien eller kondensatorværdien i afslapningsoscillatorkredsløbet reducere blinkhastigheden eller blinkfrekvensen og omvendt.

For at beskytte en typisk neonlampes levetid må den anvendte ballastmodstandsværdi imidlertid ikke være lavere end ca. 100 k, og de fineste resultater i meget enkle afslapningsoscillatorkredsløb kan ofte opnås ved at holde kondensatorværdien under 1 mikrofarad.