Газосветные трубки

Люминесцентные лампы.

В качестве источника света для световых коробов, как правило, используются люминесцентные лампы низкого давления со стартером и дросселем. При подаче напряжения между электродами стартера возникает электрический разряд. Разогревающий стартер замыкает цепь накаливания лампы. При этом через электроды лампы протекает ток, после этого разряд в стартере прекращается, размыкая при этом цепь накаливания лампы, при разрыве возникает импульс повышенного напряжения в обмотке дросселя, что вызывает дуговой разряд в лампе и сопровождающее его свечение газа. При этом, в зависимости от состава газа и паров металла, и протекающего тока, получается свечение различных цветов. Лампы таких цветов часто используются в световой рекламе, однако дл световых коробов требуется белый свет, поэтому состав газа выбирается таким, что его излучение находится в ультрафиолетовой, невидимой области спектра, а его видимую область приносит люминофор, нанесенный на стенки трубки. Состав газа и люминофора люминесцентных ламп различны для разных производителей и серий ламп. Их свечение выражается такой важной характеристикой, как температура.

Конструкция на основе газосветных трубок является мощным выразительным средством наружной рекламы. Только неон дает действительно сочное свечение в любом из своих оттенков. Неоновые вывески притягивают взгляд даже вопреки неудачному дизайну. Все известные технологии световых вывесок построены по принципу: источник света + светофильтр, причем источником света, кроме люминесцентных ламп, является нить накаливания. Неон работает принципиально по-другому. Во-первых: источником света является светящийся газ; во-вторых: вместо светофильтра, который пропускает светопредставленного участка спектра, а остальные поглощают используемые цветные люминофорны, которые вследствие возбуждения их ультрафиолетом сами становятся источником излучения. К тому же одинаково эффективным во всех участках спектра. Это отличие особенно заметно при получении сине-фиолетовых оттенков. Именно частота светового спектра в таких конструкциях обеспечивает более мощный визуальный эффект. В сущности, газосветная трубка представляет собой достаточно простое устройство, состоящее из стеклянной колбы, из которой откачен воздух, а на обоих ее конусах установлены металлические выводы – электроды. Вакуумное пространство трубки закачено небольшим количеством высокоочищенного инертного газа. При подключении обоих электродов к источнику высокого напряжения в трубке возникает яркое устойчивое свечение. Неоновая трубка за счет низкого внутреннего давления производит стабильное излучение света с очень малым выделением и увеличением температуры. Подобное сочетание возможности получения яркого света и гибкость используемых материалов сделанной газосветной трубки популярна и широко используется для освещения и изготовления рекламы, оформления витрин и интерьеров.

Высокое напряжение, необходимое для получения устойчивого светового разряда в трубке создается с помощью ферро-магнитного или электронного трансформатора. Он имеет выходное вторичное напряжение от 2 до 15 КВ (2-15 тыс. В). Для свечения систем с холодным «катодом» стандартное вторичное напряжение составляет 750 – 900 В, когда разряд уже получен и трубка светится, для поддержания свечения требуется гораздо меньше напряжения. Таким образом, начальное стартовое напряжение должно быть уменьшено, во избежание избыточного тока, в результате которого температура газа внутри трубки может существенно увеличиться, кроме того, избыточный ток может привести к перегреву, а затем к разрушению электродов. Для газосветных трубок разработаны специальные трансформаторы, автоматически уменьшающие начальное напряжение. Сила тока, пропускаемого через газ в трубке, определяет яркость ее свечения. При недостаточном токе, свечение трубки оказывается тусклым. Однако избыточный ток может привести к перегреву трубки и сокращению срока ее службы. Рабочий ток определяется диаметром трубки, типом используемых электродов, газом, которым заполнена трубка, и давлением газа. Для идеальной работы трубки необходимо учесть все эти факторы. Рабочий ток неоновых трубок от 15 до 60 мА, для системы с холодным «катодом» до 120 мА.

Давление газа (Паскаль) внутри трубки составляет от 3 до 20 мм ртутного столба. Сила тока, пропускаемого через газотрубки, зависит в основном от давления газа (чем меньше, (ниже) давление в трубке, тем выше сила тока). Однако , если давление газа в трубке оказывается сильно низким, добиться устойчивого свечения становится принципиально невозможно.

Характер этой зависимости показан на рисунке 1.

Рис.1. Зависимость силы тока от давления газа в трубке

Обычно для изготовления рекламы используют трубки от 7 до 15 мм, чем больше диаметр трубки, тем меньше должно быть давление газа. Это означает, что для работы трубки меньшего диаметра потребуется более высокое напряжение, чем для трубок той же длины, но большего диаметра.

Как правило, чем меньше диаметр трубки, тем ярче ее свечение. Для получения яркого свечения трубок с большим диаметром, рекомендуется использовать больше рабочего тока. Эта зависимость оказана на рисунке 2.

Рис. 2. Зависимость удельного напряжения от диаметра трубок, заполненных неоном.

Инертный газ (аргон, неон, гелий, криптон) являются идеальными для использования при изготовлении газосветной рекламы. Напряжение на единицу длины трубок, заполненных инертными газами, необходимое для поучения яркого свечения обычно ниже, чем при использовании таких газов как азот или углекислый газ. Электрическое сопротивление аргона очень низкое, ниже чем неона, но его светоотдача также невелика. Для получения яркого свечения при низком электрическом сопротивлении используют газовые смеси (смесь аргона и паров ртути). Наиболее часто для создания большого количество цветов используют люминофортное стекло и разные концентрации паров ртути, и различных инертных газов. Капли ртути приобретают газообразное состояние уже после попадания в трубку и после ее прожигания. Невидимые ультрафиолетовые компоненты ртутного газа заряжают напыление на внутренних стенках трубки. Это дает полный спектр светящихся цветов в зависимости от напыления газа.

Так как при охлаждении пары ртути стремятся к жидкому состоянию, то холодная погода может заметно повлиять на яркость свечения газовой трубки. Для избежания этого эффекта в газовую смесь добавляют специальный «стертовый» газ (гелий или неон). Эти газы не боятся низких температур и не требуют добавления ртути. На холоде трубки малого диаметра теряют яркость быстрее. Газосветные трубки, как и любое другое изделие обладают совокупность параметров. Помимо напряжения, зажигания и горения есть еще ряд характеристик:

1. скорость нарастания тока – скорость, с которой устанавливается рабочий ток после зажигания трубки.

2. динамическое внутренне сопротивление – электрическое сопротивление трубки в текущий момент времени.

3. нелинейность характеристики – непропорциональные изменения взаимосвязанных параметров.

Рисунок 3. Типовая вотль-амперная характеристика газосветной трубки.

I,mA

Сплошная линия – линия характеристики зажигания;

Пунктирная – характеристика выключения.

Рассмотри примеры, при которых газосветные трубки имеют преимущества перед другими источниками света:

1. Расходные материалы и комплектующие.

Стекло Technoluxe EGL Voltarc отличаются стабильной долговечностью люминофоров, имеет несколько десятков тонких цветовых оттенков. А стекло с напылением позволяет добиваться особо сочного свечения.

Трансформаторы Technoluxe, F.A.R.T., Siet имеют небольшие габариты и могут использоваться даже при прямом воздействии атмосферных осадков.

2. Условии яизготовления.

Стеклянная трубка должна быть защищена от попадания в нее пыли на всех стадиях ее производства. С обеих сторон трубки должны быть предусмотрены защитные колпачки, так как грязь в трубке негативно отражается на характере ее свечения. Откачной пост (позволяет создавать вакуум) должен создавать разряжение не меньше 10^-6 Па, что существенно продлевает срок службы готового изделия.

3. Условия монтажа.

Для крепления лучше использовать высоковольтные провода, изоляторы, держатели тех марок, которые утверждены МЭК (международный технический контроль) (IAC). Основа для газосветных трубок должна быть спроектирована с учетом (электро-технических характеристик) критических расстояний электропробоя. А расчет электроцепей должен быть адаптирован к климатическим условиям конкретной местности.

4. Стоимость.

Неоновые конструкции по цене не столь заметно отличаются от других. А в некоторых установках более мощный визуальный эффект рекламы достигается именно за счет неона и при меньше цене. Кроме того, цена световой рекламы складывается не только из стоимости энергопиания в процессе эксплуатации. На работу неоновых трубок не оказывает негативного влияния динамический режим работы, что особенно важно при реализации эффекта наглядности.