Процесс изготовления неоновой лампы, пошаговое руководство. При чем тут вакуум?
История неонового освещения восходит к XVII веку. Она началась с того, что французский астроном заметил искры света при встряхивании стакана, наполненного ртутью. Именно эта идея получила дальнейшее развитие на протяжении многих лет, пока не появилось неоновое освещение.
Несмотря на то, что неоновые лампы сегодня весьма популярны, для неспециалиста по освещению они могут оказаться загадкой. Как именно они работают? И, что ещё важнее, чем они отличаются от обычных ламп накаливания или светодиодных неоновых ламп?
Вот некоторые ответы на эти важные вопросы, а также пошаговое руководство по изготовлению неоновых ламп.
Шаг 1: Приобретите правильные принадлежности для неоновой подсветки
Неоновая лампа состоит из герметичной стеклянной трубки с электродами, заполненной инертным газом. Наиболее распространённым инертным газом является неон, отсюда и название «неоновые лампы». Общий принцип работы этих трёх компонентов заключается в том, что при активации молекул инертного газа они излучают свет. Процесс освещения происходит следующим образом:
- Электрический ток течет от источника питания к электродам в стеклянной трубке.
- Молекулы газа в трубке активируются или начинают вибрировать при прохождении электрического тока.
- Неоновый свет излучается «искрами» этих молекул, вибрирующих друг на друге.
Шаг 2: Подготовка стеклянных трубок
Стекло — хрупкий материал. Однако это единственный прозрачный материал, который относительно хорошо выдерживает нагрев. Однако не всё стекло одинаково прочное: некоторые виды более устойчивы к ударам, чем другие. Поэтому неоновые лампы изготавливаются из мягких свинцовых стеклянных трубок длиной от 1,2 до 2,4 метра. В некоторых случаях можно использовать боросиликатное стекло, поскольку оно хорошо выдерживает нагрев. Обработка стекла происходит следующим образом:
Очистка — стеклянные трубки очищаются, чтобы обеспечить четкость неонового света, а затем ненадолго помещаются в печь для сушки.
Фосфорное покрытие – если вам когда-нибудь было интересно, что заставляет неоновые лампы так ярко светиться, то это фосфорное покрытие. Его наносят на сухие очищенные стеклянные трубки, после чего их снова помещают в печь в вертикальном положении для высыхания покрытия. Некоторые производители неоновых ламп также могут тонировать стеклянные трубки.
Не все стеклянные трубки для неоновых ламп покрыты люминофором или другим цветным слоем. Этот метод в основном используется для создания эффекта свечения или создания интересных цветов неонового света. Это стало возможным благодаря тому, что люминофорные покрытия доступны в различных цветах.
Шаг 3: Установка электрода
Электрод — это проводник, используемый для создания электрической цепи через инертный газ в неоновой стеклянной трубке. Он изготовлен из железа, которое является хорошим проводником электричества. Сердцевина электрода заключена в стеклянную оболочку, но каждый электрод имеет два проводящих провода, выходящих за пределы стеклянной оболочки.
Электроды размещаются на каждом конце неоновой стеклянной трубки. Конец электрода, обращённый наружу стеклянной трубки, подключён к источнику питания. Таким образом, при включении источника питания ток протекает через электрод и проникает в молекулы инертного газа внутри неоновой трубки. Для предотвращения утечек электроды размещаются до заполнения трубки газом.
Шаг 4: Вакууммирование стеклянных трубок
Чтобы наполнить стеклянную трубку чистым инертным газом, необходимо сначала откачать из неё воздух, создать в ней вакуум. Для этого необходим вакуумный насос, идеально - два: пластинчато-роторный с масляным уплотнением, двухступенчатый, как форвакуумный насос предварительной откачки и диффузионный (паромасляный) насос, для создания более высокого вакуума. В противном случае инертный газ будет «разбавлен», что приведёт к плохому свечению неоновой лампы. Процесс откачки воздуха из стеклянной трубки называется «вакууммированием». Он происходит следующим образом:
- Воздух из стеклянной трубки откачивают до тех пор, пока внутри стекла не образуется вакуум.
- В трубку подается сухой воздух для создания давления.
- В зависимости от длины трубки, через электроды в стекло пропускается электрический ток силой около 400–750 миллиампер. Он нагревает трубку до температуры более 200°C.
- Примечание: это дополнительно очистит стеклянную трубку от примесей, которые могут испортить газ.
- Электрод в стеклянной трубке также нагревается до температуры более 700°С.
- Трубка снова откачивается до вакуума ниже 10 торр.
Шаг 5: Добавление благородного газа
Благородные газы имеют одинаковые общие характеристики, но они не идентичны. Поэтому каждый из них наполняется с уникальным для него давлением. Величина создаваемого давления также зависит от диаметра стеклянной трубки: чем больше диаметр, тем большее давление требуется.
Для получения неонового освещения разных цветов используются различные инертные газы. Неон, самый распространённый и недорогой, создаёт красно-оранжевые оттенки. Гелий отлично подходит для получения розовых и красных оттенков, а ксенон и криптон — для получения лавандового и жёлто-зелёного цветов соответственно. Наконец, аргон используется для создания синих неоновых вывесок. Однако его свечение очень слабое, поэтому для усиления яркости его подкрашивают ртутью .
После заполнения стеклянной трубки газом и достижения необходимого давления трубка герметизируется путём нагревания трубчатого отверстия до его полного закрытия. Комбинируя различные инертные газы и различные покрытия стеклянной трубки, можно получить более 100 цветов неонового света.
Шаг 6: Отжиг стеклянной трубки
Все процессы, которым подвергается стеклянная трубка, могут привести к её «напряжению». Это состояние, при котором стеклянная трубка находится в состоянии напряжения и деформации, что может привести к её разрушению при включении света. Чтобы предотвратить это, заполненную газом стеклянную трубку неоновой лампы медленно нагревают, а затем дают ей остыть. Этот процесс называется отжигом.
Отжиг также важен для обеспечения правильного распределения газа в стеклянной трубке. При нагревании трубка расширяется, и газ равномерно распределяется. В результате свечение в стеклянной трубке, вероятно, будет равномерным по всей её длине.
Шаг 7: Тестирование
После установки всех компонентов на место, снятия напряжения со стеклянной трубки и её охлаждения неоновая лампа готова к испытанию. Включается источник питания, подающий электрический ток, и вскоре неоновая лампа должна загореться. Плотность инертных газов различна, поэтому неоновая лампа может гореть ярче, чем аргоновая. Это связано с тем, что молекулы более плотного газа расположены ближе друг к другу. Поэтому они вибрируют с большей частотой и излучают свет быстрее.
Если неоновая лампа не загорается, имеет несветящуюся точку или мерцает, это, скорее всего, указывает на то, что:
- Процесс вакууммирования оказался неэффективным, и в стеклянной трубке все еще присутствуют примеси, отсюда и мерцание.
- Инертный газ не был заполнен в достаточной мере, поэтому в стеклянной трубке наблюдались несветящиеся или тусклые пятна.
В любом случае процессы, возможно, придется переделывать.
Можно ли сделать неоновую лампу дома?
Теперь, когда вы знаете необходимое оборудование для изготовления неоновых ламп и процедуру изготовления, вы, возможно, задумаетесь о том, чтобы сделать их самостоятельно. Тем более, что этот тип освещения может быть довольно дорогим. Советую вам: не пытайтесь сделать это дома. Хотя это может показаться простым, требуемые температура и давление небезопасны для использования в неконтролируемой среде. Оборудование также дорогое и специализированное, поэтому любые попытки импровизации могут закончиться трагедией.
Плюсы и минусы неонового освещения
Плюсы
- Он излучает уникальный цветной свет, который светится, чего практически невозможно добиться с помощью других форм освещения.
- Отлично подходит для вывесок, так как привлекает внимание.
Минусы
- Неоновое освещение дорого в изготовлении и покупке.
- Со временем неоновые вывески становятся шумными.
- Утечки газа, особенно в неоновых лампах с ртутью, могут представлять опасность для здоровья и также могут нарушить освещение.
- Стеклянная трубка, используемая для неоновой лампы, хрупкая, что может ограничить срок ее службы.
Альтернативные типы неонового освещения
Если вы ищете менее хрупкое, более долговечное и простое в использовании неоновое освещение, обратите внимание на гибкие светодиодные неоновые лампы. Они изготавливаются путём соединения светодиодов в светящуюся ленту. Затем они помещаются в гибкий силиконовый чехол для защиты от воды, ударов и других повреждений.
Светодиодные неоновые гибкие светильники излучают неоновый свет, который выглядит ничуть не хуже обычного неонового. Можно даже сказать, что они работают эффективнее, поскольку для освещения используются светодиоды, а не непредсказуемые молекулы инертных газов. Это также означает, что их свет более равномерный и яркий.
Что касается цвета, вы по-прежнему сможете наслаждаться разноцветным освещением с помощью гибких светодиодных неоновых ламп. Однако для этого вам понадобятся светодиодные неоновые лампы RGB или RGBW, поскольку в них используются цветные диоды для создания различных цветовых комбинаций. Более того, вы можете установить такую неоновую подсветку самостоятельно и регулировать яркость по своему усмотрению.
Плюсы и минусы светодиодных неоновых гибких ламп
Плюсы
- Их проще и дешевле производить, поэтому они дешевле неоновых ламп.
- Они гибкие и могут быть легко установлены в любом месте.
- Экологичность: их производство и эксплуатация оставляют низкий углеродный след.
- Светодиодные неоновые гибкие лампы предлагают более широкую гамму цветов, чем неоновые лампы
Минусы
- Гибкие светодиодные неоновые лампы не обладают классической привлекательностью неонового освещения.
- Неправильная установка или подача питания приводят к сбоям в работе или неравномерному освещению.
Заключение
Классическое сияние и жужжание неонового света напоминают уютную закусочную или гостеприимный джаз-клуб, а также другие знакомые места, выдержавшие испытание временем. Возможно, именно поэтому, несмотря на сложную технологию производства, неоновое освещение по-прежнему популярно. Тем не менее, будет интересно посмотреть, как оно выдержит испытание временем по сравнению с новыми изобретениями производителей светодиодных гибких неоновых ламп.
Статьи на тему применения технологий на основе вакуумной техники:
2025. НПП "Вакуумная техника", ИП Шумиловский А.В. - капитальный ремонт вакуумных насосов.
При копировании текста статьи, ссылка на сайт https://mskvac.ru/ обязательна!