霓虹燈 -光源

霓虹燈

光源
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霓:有時在虹的外側還能看到第二道虹,光彩比第一道虹稍淡,色序是外紫內紅,與虹相反。 虹:原意也是一種自然現象,就是彩虹,也是七彩的,色序從外至內分別為:赤、橙、黃、綠、藍、靛、紫。 霓虹燈:夜間用來吸引顧客,或裝飾夜景的彩色燈,所以用"霓虹"這兩種美麗的東西來作為這種燈的名字。 霓虹是英文NEON的音譯。

  • 中文名稱
    霓虹燈
  • 外文名稱
    NEON
  • 特點
    高效率
  • 誕生
    1898年6月

基本內容

霓虹燈是城市的美容師,每當夜幕降臨時,華燈初上,五顏六色的霓虹燈就把城市裝扮得格外美麗。那麽,霓虹燈是怎樣發明的呢?據說,霓虹燈是英國化學家拉姆賽在一次實驗中偶然發現的。那是1898年6月的一個夜晚,拉姆賽和他的助手正在實驗室裏進行實驗,目的是檢查一種稀有氣體是否導電。

霓虹燈戶外亮化裝飾,圖2(這是個LED燈)霓虹燈戶外亮化裝飾,圖2(這是個LED燈)

拉姆賽把一種稀有氣體註射在真空玻璃管裏,然後把封閉在真空玻璃管中的兩個金屬電極連線在高壓電源上,聚精會神地觀察這種氣體能否導電。

突然,一個意外的現象發生了:註入真空管的稀有氣體不但開始導電,而且還發出了極其美麗的紅光。這種神奇的紅光使拉姆賽和他的助手驚喜不已,他們開啟了霓虹世界的大門。拉姆賽把這種能夠導電並且發出紅色光的稀有氣體命名為氖氣。後來,他繼續對其他一些氣體導電和發出有色光的特徵進行實驗,相繼發現了氙氣能發出白色光,氬氣能發出藍色光,氦氣能發出黃色光,氪氣能發出深藍色光……不同的氣體能發出不同的色光,五顏六色,猶如天空美麗的彩虹。霓虹燈也由此得名。

製造霓虹燈的辦法,是採用低熔點的鈉--鈣矽酸鹽玻璃做燈管,根據需要設計不同的圖案和文字,用噴燈進行加工,然後燒結電極,再用真空泵抽空,並根據要求的顏色充進不同的稀有氣體而製成。現代的霓虹燈更加精致,有的將玻璃管彎曲成各種各樣折形狀,製成更加動人的圖形;還有的在燈管內壁塗上熒光粉,使顏色更加明亮多彩;有的霓虹燈裝上自動點火器,使各種顏色的光次第明滅,交相輝映,使城市之夜變得絢麗多彩。霓虹燈自1910年問世以來,歷經百年不衰。它是一種特殊的低氣壓冷陰極輝光放電發光的電光源,而不同于其它諸如熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、水銀燈、白熾燈弧光燈。霓虹燈是靠充入玻璃管內的低壓惰性氣體,在高壓電場下冷陰極輝光放電而發光。霓虹燈的光色是由充入惰性氣體的光譜特徵決定:光管型霓虹燈充入氖氣,霓虹燈發紅色光;熒光型霓虹燈充入氬氣及汞,霓虹燈發藍色、黃色等光,這兩大類霓虹燈都是靠燈管內的工作氣體原子受激輻射發光。

霓虹燈戶外亮化裝飾--天津海河風景圖霓虹燈戶外亮化裝飾--天津海河風景圖

特點

高效率

霓虹燈是依靠燈光兩端電極頭在高壓電場下將燈管內的稀有氣體擊燃,它不同于普通光源必須把鎢絲燒到高溫才能發光,造成大量的電能以熱能的形式被消耗掉,因此,用同樣多的電能,霓虹燈具有更高的亮度。

霓虹燈戶外亮化裝飾,圖3霓虹燈戶外亮化裝飾,圖3

溫度低

霓虹燈因其冷陰極特徵,工作時燈管溫度在60°C以下,所以能置于露天日曬雨淋或在水中工作。同樣因其工作特徵,霓虹燈光譜具有很強的穿透力,在雨天或霧天仍能保持較好的視覺效果。

低能耗

在技術不斷創新的時代,霓虹燈的製造技術及相關零部件的技術水準也在不斷進步。新型電極、新型電子變壓器的套用,使霓虹燈的耗電量大大降低,由每米燈管耗電56瓦降到每米燈管耗電12瓦。

壽命長

霓虹燈在連續工作不斷電的情況下,壽命達一萬小時以上,這一優勢是其他任何電光源都難以達到的。

靈活多樣

霓虹燈是由玻璃管製成,經過燒製,玻璃管能彎曲成任意形狀,具有極大的彈性,通過選擇不同類型的管子並充入不同的惰性氣體,霓虹燈能得到五彩繽紛、多種顏色的光。

動感強

霓虹燈畫面由常亮的燈管及動態發光的掃描管組成,可設定為跳動式掃描,漸變式掃描、混色變色七種顏色掃描。掃描管由裝有微電腦晶片編程的掃描機控製,掃描管按編好的程式亮或滅,組成一副副流動的畫面,似天上彩虹、象人間銀河、更酷似一個夢幻世界,引人入勝,使人難以忘懷。因此、霓虹燈是一種投入較少、效果強烈、經濟實用的廣告形式。

霓虹燈是一種冷陰極輝光放電管,其輻射光譜具有極強的穿透大氣的能力,色彩鮮艷絢麗、多姿,發光效率明顯優于普通的白 熾燈,它的線條結構表現力豐富,可以加工彎製成任何幾何形狀,滿足設計要求,通過電子程式控製,可變幻色彩的圖案和文字 受到人們的歡迎。

霓虹燈的亮、美、動特點,是任何電光源所不能替代的,在各類新型光源不斷涌現和競爭中獨領風騷。

由于霓虹燈是冷陰極輝光放電,因此一支質量合格的霓虹燈其壽命可達20000--30000小時。

隨著中國經濟的飛速發展,霓虹燈的品種、規格也已基本系列化,可供各種用途的選擇,其質量已逐步向國際水準靠攏,隨著 中國加入WTO與國際水準的差距將越來越小,在不久的將來必將趕超國際先進水準,但在市場競爭的條件下,也確有少數廠商 缺乏誠信,在一些使用者不懂霓虹燈的性能、質量的情況下,生產、製作低劣產品在市場上低價傾銷,影響霓虹燈的聲譽。為了使大使用者熟悉霓虹燈,了解霓虹燈,我們在此簡要介紹一些霓虹燈的品種、規格以及製作霓虹燈的主要器材,以幫助使用者識別 "霓虹燈"的優劣。

霓虹燈戶外亮化裝飾,天津海河之橋霓虹燈戶外亮化裝飾,天津海河之橋

主要部件

結構

霓虹燈是一種低氣壓冷陰極輝光放電燈。它的結構和部件為正常輝光放電提供保證,其中的工作物質為得到所需要的光色提供可能。

霓虹燈素材效果霓虹燈素材效果

霓虹燈由燈管和高壓變壓器組成。燈管由玻管、電極室組成。電極室由電極、雲母片(或瓷環)和電極引線組成.玻管內充有工作氣體,玻管內壁有的塗有熒光粉。高壓變壓器有漏磁式變壓器和電子式變壓器兩種,它是點燃霓虹燈管必不可少的元件。

1.玻管

玻管的主要作用有填充工作氣體、連結兩隻電極和透射可見光線三個作用。常見的霓虹燈玻管有明管、粉管和彩管三種。

2.電極

電極是用來發射電子和收集電子及正離子的,採用耐正離子轟擊、熔點較高,易于發射電子的金屬製作。

3.雲母片(或套環)

主要作用是支撐電極、隔熱和減少玻管內壁陰極濺射物。支撐電極可使其不能移位、不松動和不接觸玻管;隔熱可防玻管炸裂;減少玻管內壁陰極濺射物可延長燈管壽命。

4.電極引線

通過它可使電極與外電路聯接,需選用導電性好且熱脹系數與玻璃相近的材料,電極引線多用杜美絲製作。

5.工作氣體

工作氣體多為惰性氣體,氖、氮是最常用的工作氣體,氖氣多充入明管製作紅色霓虹燈.氫氣多與汞組成氫汞混合氣充入粉管製作其他顏色的霓虹燈。

6..熒光粉

玻管內壁塗上不同品種的熒光粉可方便地與氫、汞混合氣製成各種色彩的霓虹燈。

7.高壓變壓器

它是接在霓虹燈管電路中的穩流裝置,它與燈管組成一組完整的霓虹燈。輝光放電在電性能上有如下特點:一是需較高的著火電壓和較低的工作電壓,二是具有負伏安特徵使得放電無法穩定。採用漏磁式高壓變壓器或電子式升壓變壓器都可為燈管提供高達15}V的電壓使燈著火啓輝,氣體一開始放電,電壓會馬上跌落至一恆定值,維持燈管正常輝光放電于一穩定狀態。

燈管

1.以規格分:有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗細。

2.以玻璃材質分:

①鈉玻璃管(或稱石灰料玻璃管)這種玻璃管穩定性差,受潮後極易變質、泛鹼(風化),牢度差易爆裂。在中國使用此種材 料的約佔80%左右。

②鉛玻璃管(又稱紅丹料玻璃管)其熱性能、機械性能、電性能、化學穩定性能、真空性能和光學性能優于鈉玻璃,其耐候性、使 用壽命大大超過鈉玻璃,國際上通用大都是這種鉛玻璃管,中國使用量已達20-30%左右,凡是追求質量好的製作廠家, 使用者都選用鉛管製作霓虹燈。鉛玻璃又以含鉛量多少分為:重鉛玻璃、中鉛玻璃和輕鉛玻璃。

③ 彩色玻璃管,這種玻璃管,在拉製玻璃管時已充入染料,生產出的玻璃管已呈彩色玻璃管。

3.以霓虹燈管內塗熒光粉材料分:①使用的多數霓虹燈管噴塗的是"普通熒光粉",這種粉價格比較便宜,一般也能滿足各種色彩的要求。②"三基色"熒光粉,(也稱稀土熒光粉)與普通熒光粉比較,其亮度、色度、鮮度更佳。

4.噴塗熒光粉的工藝又分水塗和膠塗二種。

①水塗即用醇,酮溶濟混合熒光粉噴塗在燈管內壁,讓其自然幹燥。②膠塗即用膠液混合熒光粉噴塗,再用烘箱烘幹,其粘度、牢度大大優于水塗粉管。先進國家大都有採用三基色膠塗含鉛玻璃管製作霓虹燈,中國已有部分廠商使用這種霓虹燈管。

變壓器

1.霓虹燈漏磁變壓器,(又稱電感變壓器、鐵芯變壓器)其特點是:可靠性好,負載燈管亮度高,光色一致,壽命長,缺點是比較 笨重,國外及上海的戶外霓虹燈大多數採用這種變壓器。電感變壓器的規格有:3KV、6KV、9KV、12KV、15KV、18KV。霓虹燈電感變壓器較為知名的品牌有億亞、通匯。

2.電子變壓器(也稱高頻冷啓動管形放電燈(霓虹燈)電子轉換器或霓虹燈電源)其優點是:重量輕、製造方便、節約金屬材料, 目前國內生產電子變壓器質量穩定,有一定規模,其中有的企業還批量出口。但有不少單位生產的電子變壓器亮度達不到應有亮度,在 室外使用就有點相形見絀。電子變壓器又分直流和交流二種,直流電子變壓器由于單向導通往往會產生燈管一頭亮一頭暗的情況。又因電子變壓器輸出頻率會受到 負載燈管長度的影響,在同幅霓虹燈中,由于每筆燈管長短不一也會產生燈色不勻等現象。有些生產廠家為了降低成本,不願採用高質 量高 品質的電器元件,而且加工工藝簡陋,故可靠性差,壽命短。電子變壓器的規格有:40W、60W、80W、100W等規格,也有稱4米機、6米機、8米機、10米機、12米機等。要真正生產符合霓虹燈使用要求的電子變壓器也是可以做到的,但其價格就會接近電感變壓器的價格,為了低價競銷,獲取市場份額, 一些廠商犧牲霓虹燈的亮度、可靠性、壽命來獲得市場利潤。

程式控製器

1.普通式電子程式控製器;2.漸變式電子程式控製器

水晶字霓虹燈裝飾水晶字霓虹燈裝飾

霓虹燈高壓線分:

1.普通高壓線,即塑膠高壓線,這種高壓線價格便宜,但塑膠容易老化,室外使用不久塑膠就要老化引起拉火等,安全性較差。

2.矽橡膠絕緣高壓線,是較理想的霓虹燈連線線,安全性強,可靠性好。

以上介紹的是組成霓虹燈的主要另部件,從上可以知道,霓虹燈與其他商品一樣,品種、規格、質量優劣區別很大。使用者在選擇霓虹燈製作單位時,也要了解他們的製作實力,加工工藝和售後服務是否到位,凡是較大的霓虹燈工程,都應要製作單位詳細報價,進行核實,如有條件,應按行業標準進行驗收,不要隻看總價便宜,更要看他們提供給使用者的是什麽樣的質量和服務。

工作原理

當外電源電路接通後,變壓器輸出端就會產生幾千伏甚至上萬伏的高壓。當這一高壓加到霓虹燈管兩端電極上時,霓虹燈管內的帶電粒子在高壓電場中被加速並飛向電極,能激發產生大量的電子。這些激發出來的電子,在高電壓電場中被加速,並與燈管內的氣體原子發生碰撞。當這些電子碰撞遊離氣體原子的能量足夠大時,就能使氣體原子發生電離而成為正離子和電子,這就是氣體的電離現象。帶電粒子與氣體原子之間的碰撞,多餘的能量就以光子的形式發射出來,這就完成了霓虹燈的發光點亮的整個過程。

工作概況

①大多數霓虹燈都採用冷陰極輝光放電。因冷陰極工作時,整個燈基本不發熱,從電能轉換成光能的效率高。它的壽命遠比普通日光燈長,如從用料、加工到安裝都能保證質量,霓虹燈管的使用壽命可高達2ooooh --3ooooh,在我國地方標準中要求不低于zaooha冷陰極放電燈還有一個很大的優點是開關次數基本上不影響其壽命,所以特別適合作需頻繁開關的廣告用燈。

②它依靠正離子轟擊陰極使陰極發射二次電子來維持放電,故需一定的陰極位降為正離子加速提供能量,陰極位降大小約looV---200V。

③為保證能在正常輝光放電區內放電並在工作時不發生較大的陰極濺射,陰極需有足夠大的面積,否則會因流過較大電流,導致陰極電流密度過大使陰極位降升高,變成異常輝光放電,加重陰極濺射而縮短燈管壽命。

④在可能的情況下,霓虹燈的燈管應盡量長一些,內徑要小一些,盡量提高正柱區壓降在燈管總壓降中的比例以提高光效。

⑤為順利點燃霓虹燈管並能在較低電壓下穩定工作,必須配備高壓變壓器(以漏磁式居多,但因它笨重、耗電大將逐漸被電子式取代)並作到合理匹配以節省工程造價。

⑥霓虹燈使用交流電工作,所以兩隻電極交替作陰極和陽極,其輝光放電的區域分布也交替變化順序方向,由于人的視覺暫留作用,可以看到輝光均勻地布滿整個燈管,發光效果比用直流電理想得多。因此兩個電極從用料到加工應盡量做到一致。

⑦因霓虹燈是真空電光源,所以整個生產過程需註意真空衛生。嚴格按電真空技術要求用料和生產,這樣才能保證質量。

製作工藝

霓虹燈在製作工藝上,不論是明管、粉管還是彩管,其製作工藝基本相同,它們都需經過玻管成型、封接電極、轟擊去氣、充惰性氣體、封排氣孔老煉等工藝。

玻管成型---即製作人員沿著圖案或文字的輪廓經過專用火頭,將直玻璃管燒、烤、彎成圖案或文字的過程,製作人員水準的高低可憑肉眼看的出來,水準低的人員製成的燈管易出現轉彎處凹凸不平、太厚或太薄、內側皺折、偏歪不成平面等。

封接電極---即將彎成型的燈管經過火頭接上電極和排氣孔的過程,接口不得太薄或太厚,接口處須完全燒融,否則易出現慢漏氣。

轟擊去氣---製作霓虹燈的關鍵。是通過高壓電轟擊電極,加熱電極焚燒燈管電極內肉眼看不見的水蒸氣、塵土、油質等物質,排掉這些有害物質,將玻管抽成真空的過程。轟擊去氣的溫度達不到,上述有害物質會除不徹底,直接影響燈管的質量。轟擊去氣的溫度過高會引起電極過度氧化,使其表面產生氧化層,引起燈管質量下降。轟擊去氣徹底的玻管充入適當惰性氣體,經過老練,即完成霓虹燈製作過程。

霓虹燈戶外亮化裝飾效果霓虹燈戶外亮化裝飾效果

起源

霓虹燈是由英文"氖燈",即"NEON SIGN"得來的,"霓虹"兩字實際上是"NEON"的譯音,而人們已經把"霓虹燈"當作專用詞運用了。

霓虹燈的發展可以追溯到英國物理學家和化學家法拉第對氣體放電的研究,電流通過含有少量正負離子的氣體時,受紫外線、宇宙射線、微量放射物質的作用,在足夠高的外加電壓作用下運動,並與中性氣體分子碰撞後,使中性分子發生電離,因而離子的數目倍增。電流通過氣體時還伴有發光現象,即所謂的輝光放電。其發光的顏色隨所充氣體的不同而不同。法拉第的理論及其在實驗上的成就,為霓虹燈技術的發展奠定了堅實的基礎。

霓虹燈始源于法國。當時所用的燈體玻管的直徑為45毫米,先將玻璃管彎製成所需的文字或圖案,然後再用1隻電壓為1萬多伏的變壓器供電,使之發光。當時,燈管兩端電極採用石墨製成,內部充入氮氣或二氧化碳氣體,前者會發紅光,後者發白光。由于這兩種氣體較活潑,很容易和石墨電極起化學反應,陰極濺散出的石墨很快在玻璃管內壁形成黑色薄膜層,並大量吸收充入燈管內的氣體,使燈管的充氣壓力很快下降,致使霓虹燈的壽命很短。當時為了解決這個問題,特在霓虹燈管上加1個特殊的電磁閥門,並在霓虹燈使用一段時間以後再往燈內重新補充一定量的氣體,但這樣做並未能在根本上克服上述缺陷。因此,這種燈不僅壽命短、製作工藝復雜,而且造價昂貴,很難普及。

在1907年至1910年期間,科學家克洛德和林德發明了液態空氣分餾。利用這一發明,在霓虹燈內充入一定的惰性氣體,這樣就明顯減緩了氣體在燈管內部的消耗速度,顏色也豐富了,可產生紅、綠、藍、黃等顏色。第二次世界大戰前夕,光致發光的材料被研製出來了。這種材料不僅能發出各種顏色的光,而且發光效率也高,我們稱之為熒光粉。熒光粉被套用在霓虹燈製作中後,霓虹燈的亮度不僅有了明顯提高,而且燈管的顏色也更加鮮艷奪目,變化多端,同時也簡化了製燈的工藝。故在第二世界大戰結束後,霓虹燈得到了迅猛的發展。霓虹燈按其玻璃管內壁所塗粉的不同,檔分為3種類型:第一種是玻璃內壁不塗任何熒光粉,直接採用無色透明的玻璃管,通常稱為明管;第二種是在透明玻璃管內壁塗有熒光粉,我們稱它為粉管;第三種是採用彩色玻璃管,且在玻璃管內壁均勻塗上熒光粉,我們稱它為彩管。

霓虹燈素材效果圖霓虹燈素材效果圖

霓虹燈的壽命在正常情況下高于日光燈和白熾燈,要達到這一水準必須做到三點:1、製作人員水準過硬,排氣人員轟擊去氣得當、徹底;2、啓動它的變壓器不得超載;3、安裝人員細致合理的安裝;隻要做到以上要求,實踐證明霓虹燈的壽命是高于日光燈和白熾燈的。

現狀發展

霓虹燈市場上魚龍混雜,有營業執照承接工程的單位隻佔市場的30%,這類單位有獨自的設計、製作、安裝能力,信譽好、產品質量過關,後期維護到位,是使用者的首選單位。

第二類,沒有營業執照掛靠其它單位,這類"單位"專業性不強,產品質量無保證,後期維護不到位。

第三類,皮包公司,無任何證件、信譽和能力,打一槍換一地,產品質量和後期維護根本談不上。

霓虹燈是一個專業性比較強的行業,正規單位的產品質量好,壽命長。可正是第二類和第三類公司擾亂霓虹燈市場,給使用者的感覺霓虹燈容易壞。其實霓虹燈的壽命比日光燈還長,為了您的利益,請選擇有執照,有能力,有信譽的單位。

以前霓虹燈製造企業幾乎全部用普通玻璃管、普通電極,隨著人們對產品要求的提高,高鉛玻璃管、陶瓷環電極、三基色粉管,漸變彩虹霓虹燈正越來越廣泛的走向人們的生活,使人們的生活更加精彩、亮麗。

由于霓虹燈管通常採用玻璃材質!製作相對復雜並且有易碎的缺點!由于採用高壓變壓器:往往對周邊通訊設備有一定的幹擾。在技術發達的今天。採用多色LED逐步取代。相比較來說更節能安裝更方便。

顏色

顏色

氣體

燈管的顏色

大紅

Ne

深紅

Ne

淡紅

金黃

He

淡紅

Ar80%,Ne20%

淡藍

Ar80%,Ne20%

淡黃

Ar50%,Ne50%

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