Kako rade neonske svjetiljke (jednostavna objašnjenja)

Neonska svjetla su šarene, svijetle i pouzdane, pa ih vidite kako se koriste u znakovima, zaslonima, pa čak i na aerodromskim trakama za slijetanje. Jeste li se ikad zapitali kako djeluju i kako se proizvode različite boje svjetla?

Ključni pribor: neonska svjetla

Možete napraviti lažni neonski znak sami, ali prava neonska svjetla sastoje se od staklene cijevi napunjene malom količinom (niskog pritiska) neon plin. Neon se koristi jer je jedan od plemeniti plinovi. Jedna karakteristika ovih elemenata je da svaki atom ima ispunjenu ljusku elektrona, tako da atomi ne reagiraju s drugim atomima i treba puno energije da se elektron.

Na oba kraja cijevi nalazi se elektroda. Neonska svjetlost zapravo djeluje koristeći izmjeničnu ili izmjeničnu struju ili istosmjernu struju, ali ako se koristi istosmjerna struja, žar se vidi samo oko jedne elektrode. AC struja koristi se za većinu neonskih svjetala koja vidite.

Kada se na terminale primijeni električni napon (oko 15 000 volti), daje se dovoljno energije za uklanjanje vanjskog elektrona iz neonskih atoma. Ako nema dovoljno napona, neće biti ni dovoljno kinetička energija da elektroni pobjegnu od svojih atoma i ništa se neće dogoditi. Pozitivno nabijeni neonski atomi (kationi) privlače negativni terminal, dok slobodni elektroni privlače pozitivan terminal. Te nabijene čestice, nazvane plazma, dovršite električni krug svjetiljke.

Pa odakle dolazi svjetlost? Atomi u cijevi se kreću okolo, udarajući jedni o druge. Oni prenose energiju jedni drugima, plus stvara se puno topline. Dok neki elektroni bježe od svojih atoma, drugi dobivaju dovoljno energije da postanu "uzbuđen". To znači da imaju više energetsko stanje. Uzbuđenje je poput penjanja ljestvama, gdje jedan elektron može biti na određenom stepenu ljestvice, a ne bilo gdje u njenoj duljini. Elektroni se mogu vratiti u prvobitnu energiju (prizemno stanje) oslobađanjem te energije kao fotona (svjetlosti). Boja svjetlosti koja se proizvodi ovisi o tome koliko je daleko uzbuđena energija udaljena od izvorne energije. Kao i udaljenost između ljestvi ljestvi, i ovo je postavljeni interval. Dakle, svaki uzbuđeni elektron atoma oslobađa karakterističnu valnu duljinu fotona. Drugim riječima, svaki uzbuđeni plemeniti plin oslobađa karakterističnu boju svjetlosti. Za neon je ovo crvenkasto-narančasto svjetlo.

Vidite mnogo znakova različitih boja, pa biste se mogli zapitati kako to funkcionira. Postoje dva glavna načina dobivanja drugih boja svjetlosti osim narančasto-crvene neonske. Jedan od načina je korištenje drugog plina ili mješavine plinova za proizvodnju boja. Kao što je spomenuto ranije, svaki plemeniti plin oslobađa karakterističnu boju svjetlosti. Na primjer, helij svijetli ružičasto, kripton je zeleno, i argon je plava. Ako se plinovi miješaju, mogu se proizvesti intermedijarne boje.

Drugi način proizvodnje boja je obložiti čašu fosforom ili drugom kemikalijom koja će svijetliti određenom bojom kada se napuni energijom. Zbog raspona dostupnih prevlaka, većina modernih svjetiljki više ne koristi neonske, već su fluorescentne svjetiljke koje se oslanjaju na živu / argonski ispust i fosfornu oblogu. Ako vidite jasnu svjetlost koja svijetli nekom bojom, to je plemenita plinska svjetlost.

Drugi način za promjenu boje svjetla, iako se ne koristi u svjetiljkama, je kontrola energije dovedene do svjetla. Dok obično u jednoj svjetlosti vidite jednu boju po elementu, uzbuđenim elektronima na raspolaganju su različite razine energije, što odgovara spektru svjetlosti koji element može proizvesti.

• Geissler se smatra ocem fluorescentnih svjetiljki. Njegova "Geisslerova cijev" bila je staklena cijev s elektrodama na oba kraja koja sadrži plin pod djelomičnim tlakom vakuuma. Eksperimentirao je lučnim strujama kroz različite plinove za proizvodnju svjetlosti. Cijev je bila osnova za neonsku svjetlost, živu parnu svjetlost, fluorescentnu svjetlost, natrij lampu i metalhalogenidnu svjetiljku.

• Ramsay i Travers napravili su neonsku svjetiljku, ali je neonska bila izuzetno rijetka, pa izum nije bio isplativ.

• Moore je komercijalno instalirao "Moore Tube", koji je vodio električni luk kroz dušik i ugljični dioksid za proizvodnju svjetlosti.

• Dok Claude nije izumio neonsku svjetiljku, on je osmislio metodu za izoliranje neona iz zraka, čineći svjetlost pristupačnom. Neonsko svjetlo demonstrirao je Georges Claude u prosincu 1910. na Salonu automobila u Parizu. Claude je u početku radio s Mooreovim dizajnom, ali razvio je vlastiti pouzdan dizajn svjetiljki i zaokružio tržište za svjetla sve do 1930-ih.