Llums de neó: circuits de treball i aplicació

Una làmpada de neó és una làmpada brillantor formada per una coberta de vidre, fixada amb un parell d’elèctrodes segregats i que conté un gas inert (neó o argó). L’aplicació principal d’un llum de neó és la de llums indicadors o làmpades pilot.

Quan es subministra amb una baixa tensió, la resistència entre els elèctrodes és tan gran que el neó es comporta pràcticament com un circuit obert.

No obstant això, quan la tensió augmenta gradualment, a un nivell específic en què el gas inert a l'interior del vidre de neó comença a ionitzar-se i resulta extremadament conductor.

A causa d'això, el gas comença a produir una il·luminació radiant al voltant de l'elèctrode negatiu.

En cas que el gas inert sigui de neó, la il·luminació és de color taronja. Per al gas argó que no és molt comú, la llum emesa és de color blau.

Com funciona la làmpada de neó

La característica de funcionament d’una làmpada de neó es pot veure a la figura 10-1.

El nivell de tensió que provoca l’efecte brillant a la bombeta de neó s’anomena tensió inicial de ruptura.

Tan bon punt es produeix aquest nivell de desglossament, la bombeta s'activa en mode de 'tret' (brillant) i la caiguda de tensió a través dels terminals de neó es manté pràcticament fixa, independentment de qualsevol tipus d'augment de corrent al circuit.

A més, la secció brillant a l’interior de la bombeta augmenta a mesura que augmenta el corrent de subministrament, fins a un punt en què l’àrea total de l’elèctrode negatiu s’omple amb la resplendor.

Qualsevol escalada addicional de corrent pot conduir el neó a una situació d'arc, en què la il·luminació de la resplendor es converteix en una llum de color blanc blau sobre l'elèctrode negatiu i comença a produir una ràpida degradació de la làmpada.

Per tant, perquè pugueu il·luminar una làmpada de neó de manera eficient, heu de tenir una tensió suficient perquè la làmpada 's'encengui' i, després, una àmplia resistència en sèrie al circuit per poder restringir el corrent a un nivell que garanteixi que la el llum es queda funcionant dins de la secció típica brillant.

Com que la resistència al neó per si mateixa és extremadament petita poc després de ser disparada, necessita una resistència en sèrie amb una de les seves línies de subministrament, anomenada resistència de llast.

Tensió de ruptura de neó

Normalment, el voltatge de disparació o avaria d'una làmpada de neó pot ser d'entre 60 i 100 volts aproximadament (o, ocasionalment, fins i tot més gran). La corrent contínua nominal és bastant mínima, generalment entre 0,1 i 10 miliamperis.

El valor de la resistència en sèrie es determina d'acord amb la tensió d'alimentació d'entrada a través de la qual es pot connectar el neó.

Quan es tracta de controlar les làmpades de neó amb una alimentació de 220 volts (xarxa elèctrica), una resistència de 220 k sol ser un bon valor.

Pel que fa a moltes bombetes comercials de neó, la resistència podria incloure's al cos de la construcció.

Sense informació precisa, es pot suposar que un llum de neó pot no tenir resistència mentre s’il·lumina, però pot tenir una caiguda d’uns 80 volts a través dels seus terminals.

Com es calcula la resistència de neó

Es podria determinar un valor adequat per a la resistència de llast de neó tenint en compte aquest punt de referència, que és rellevant per a la tensió d’alimentació precisa que s’utilitza a través d’ell, i presumint un corrent ‘segur’ d’aproximadament 0,2 miliamperis, com a exemple.

Per al subministrament de 220 volts, la resistència pot haver de perdre 250 - 80 = 170 volts. El corrent a través de la resistència en sèrie i la bombeta de neó serà de 0,2 mA. Per tant, podem utilitzar la següent fórmula de la llei d'Ohm per calcular la resistència de sèrie adequada per al neó:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850.000 ohms o 850 k

Això valor de la resistència seria segur amb la majoria de llums de neó comercials. Quan la resplendor de neó no és del tot enlluernadora, es podria reduir el valor de la resistència de llast per fer pujar la làmpada més al llarg del rang de resplendor típic.

Dit això, la resistència no s’ha de baixar de cap manera, cosa que pot provocar l’enfluència de l’elèctrode negatiu sencer, ja que això pot indicar que la llum està inundada i s’acosta al mode d’arc.

Una qüestió més sobre la potència de la resplendor del neó és que normalment pot semblar molt brillant a la llum ambiental en comparació amb la foscor.

De fet, en una foscor total, la il·luminació podria ser inconsistent i / o exigir un augment del voltatge de ruptura per iniciar la llum.

Alguns neons posseeixen un petit toc de gas radioactiu barrejat amb el gas inert per promoure la ionització, en aquest cas és possible que aquest tipus d'efecte no sigui visible.

Circuits senzills de bombetes de neó

En la discussió anterior hem entès amb deteniment el funcionament i les característiques d’aquesta làmpada. Ara ens divertirem amb aquests dispositius i aprendrem a construir alguns circuits senzills de làmpades de neó per utilitzar-los en diverses aplicacions d’efectes de llum decoratius.

Làmpada de neó com a font de tensió constant

A causa de les característiques de tensió constant de la làmpada de neó en condicions de llum estàndard, es podria aplicar com a unitat estabilitzadora de tensió.

Per tant, al circuit que es mostra més amunt, la sortida extreta de cada costat de la làmpada pot funcionar com un origen de tensió constant, sempre que el neó continuï funcionant dins de la regió brillant típica.

Aquesta tensió seria llavors idèntica a la tensió de ruptura mínima de la làmpada.

Circuit de llums de neó

A la imatge següent es pot veure l’ús d’un llum de neó com un intermitent de llum en un circuit d’oscil·lador de relaxació.

Això inclou una resistència (R) i un condensador (C) connectats en sèrie a una tensió d'alimentació d'una tensió de corrent continu. Es col·loca una làmpada de neó en paral·lel al condensador. Aquest neó s’aplica com a indicador visual per mostrar el funcionament del circuit.

La làmpada gairebé funciona com un circuit obert fins que s’assoleix el voltatge de cocció, quan canvia de corrent instantàniament com una resistència de baix valor i comença a brillar.

Per tant, l’alimentació de tensió d’aquesta font de corrent ha de ser superior a la de la tensió de ruptura del neó.

Quan aquest circuit s’alimenta, el condensador comença a acumular una càrrega amb una velocitat determinada per la constant de temps de la resistència / condensador RC. La bombeta de neó obté una alimentació de tensió equivalent a la càrrega desenvolupada a través dels terminals del condensador.

Tan bon punt aquesta tensió arriba a la tensió de ruptura de la làmpada, s’encén i obliga el condensador a descarregar-se a través del gas a l’interior de la bombeta de neó, cosa que fa que el neó brilli.

Quan el condensador es descarrega completament, inhibeix qualsevol corrent que passi a través de la làmpada i, per tant, es torna a apagar fins que el condensador hagi acumulat una altra càrrega de nivell igual a la tensió de cocció del neó, i el cicle ara es repeteix.

En poques paraules, la làmpada de neó ara continua parpellejant o parpellejant a una freqüència determinada pels valors dels components de la constant de temps R i C.

Oscil·lador de relaxació

Una modificació d’aquest disseny s’indica al diagrama anterior mitjançant l’ús d’un potenciòmetre d’1 megaohm que funciona com una resistència de llast i un parell de 45 volts o quatre bateries seques de 22,5 volts com a font d’entrada de tensió.

El potenciòmetre s’ajusta fins que s’encén el llum. A continuació, el test es fa girar en la direcció oposada fins que el resplendor de neó només s’esvaeix.

Permetent que el potenciòmetre estigui en aquesta posició, el neó ha de començar a parpellejar a velocitats de parpelleig diferents, determinades pel valor del condensador seleccionat.

Tenint en compte els valors de R i C al diagrama, la constant de temps per al circuit es pot avaluar de la següent manera:

T = 5 (megohms) x 0,1 (microfarades) = 0,5 segons.

Aquesta no és específicament la veritable velocitat de parpelleig de la làmpada de neó. Pot requerir un període de temps constant (o menys) perquè la tensió del condensador s'acumuli fins a la tensió de neó.

Això pot ser més elevat en cas que la tensió d’encès superi el 63% de la tensió d’alimentació i pot ser menor si l’especificació de la tensió de cocció de neó és inferior al 63% de la tensió d’alimentació.

A més, significa que la velocitat de parpelleig es podria modificar canviant els valors dels components R o C, possiblement substituint diversos valors treballats per proporcionar una constant de temps alternativa o utilitzant una resistència o condensador connectat en paral·lel.

Connectar una resistència paral·lela idèntica a R, per exemple, probablement augmentaria la velocitat de parpelleig dues vegades més (ja que afegir resistències similars en paral·lel fa que la resistència total es redueixi a la meitat).

Si connecteu un condensador de valor idèntic en paral·lel a la C existent, probablement la velocitat de parpelleig es reduirà un 50%. Aquest tipus de circuit es coneix com a oscil·lador de relaxació .

Intermitent de neó múltiple aleatori

La substitució de R per una resistència variable podria permetre l’ajust de qualsevol velocitat de parpelleig desitjada. Això també es podria millorar com un sistema de llum novetat mitjançant la connexió d'una sèrie de circuits de condensadors de neó, cadascun amb la seva pròpia làmpada de neó en cascada, tal com es mostra a continuació.

Cadascuna d’aquestes xarxes RC permetrà una constant de temps única. Això pot generar un parpelleig aleatori del neó a tot el circuit.

Generador de tons de làmpades de neó

Una altra variació d'una aplicació de làmpades de neó com a oscil·lador podria ser un circuit d'oscil·lador de relaxació que es mostra a la figura següent.

Aquest pot ser un circuit genuí de generador de senyals, la sortida del qual es pot escoltar mitjançant auriculars o potser un petit altaveu, ajustant adequadament el potenciòmetre de to variable.

Els intermitents de neó es podrien dissenyar per funcionar de manera aleatòria o seqüencialment. A la Fig. 10-6 es mostra un circuit intermitent seqüencial.

Es podrien incloure etapes addicionals en aquest circuit, si cal, mitjançant la connexió C3 fins a l'última etapa.

Intermitent de llum de neó Astable

Finalment, es mostra un circuit multivibrador astable a la figura 10-7, que utilitza un parell de llums de neó.

Aquests neons parpellejaran o parpellejaran on / off en seqüència a una freqüència decidida per R1 i R2 (els valors dels quals han de ser idèntics) i C1.

Com a instruccions bàsiques sobre la sincronització del parpelleig, augmentar el valor de la resistència de llast o el valor del condensador al circuit de l’oscil·lador de relaxació pot reduir la velocitat de parpelleig o la freqüència de parpelleig i viceversa.

Tanmateix, per tal de protegir la vida útil d’una làmpada de neó típica, el valor de la resistència de llast utilitzat no ha de ser inferior a aproximadament 100 k i els millors resultats en circuits oscil·ladors de relaxació molt senzills sovint es poden aconseguir mantenint el valor del condensador per sota d’1 microfarad.