Неоновые лампы для дома и вывесок: принцип действия, схемы

Как работает неоновая лампа? Ее устройство, характеристики и принцип действия

Неоновые лампы — яркие, разноцветные, надежные и долговечные — прочно заняли свое место во многих областях освещения. Волшебный неоновый свет принес им огромную популярность. Светящиеся знаки, эффектные рекламные вывески, декоративная и архитектурная подсветка… Неоновые огни можно встретить даже на взлетно-посадочных полосах аэродромов. Так как же работает неоновая лампа и как удается получить такое многообразие цветов излучаемого ей света?

Конструкция неоновой лампы

Неоновая лампа представляет собой стеклянную трубку, заполненную небольшим количеством газа под низким давлением. Газа не простого, а благородного — неон как раз к таким относится. Их характерной чертой является то, что каждый атом имеет полностью заполненную электронную оболочку, поэтому они не взаимодействуют с другими атомами, а чтобы оторвать от них хоть один электрон, потребуется немало энергии.

На каждом конце неоновой трубки расположен электрод. Неоновые лампы на самом деле могут работать как от переменного, так и от постоянного тока, но в последнем случае светиться будет только область вокруг одного электрода. Именно поэтому большинство неоновых ламп, которые мы видим, питаются именно переменным током, причем очень большого напряжения — около 15000 вольт. Этого как раз достаточно, чтобы оторвать от атома неона электрон с внешней орбиты. Если напряжение будет ниже — ничего не выйдет, электрону не хватит кинетической энергии, чтобы сбежать от своего атома. Таким образом, лишившиеся электронов атомы получают положительный заряд и притягиваются к минусовому электроду, в то время как освобожденные электроны тянутся к плюсовому. Все эти заряженные частицы газа, называемые плазмой, и замыкают электрическую цепь лампы.

Откуда же в неоновой лампе берется свет?

Атомы в неоновой трубке находятся в движении и постоянно сталкиваются, передавая друг другу энергию. При этом выделяется много тепла. В то время как одни электроны сбегают от своих атомов, другие возбуждаются — то есть переходят на другой, более высокий энергетический уровень. Дело в том, что электрон не может находиться где угодно возле атома, а только на уровне, соответствующем его энергии. Это похоже на подъем по лестнице — возбужденный электрон получает достаточно энергии, чтобы забраться на следующую ступеньку. Электрон может также спуститься обратно к своему основному состоянию, выпустив эту лишнюю энергию в виде фотона — частицы света. Цвет света зависит от того, насколько сильно энергия возбуждения отличается от первоначальной. Как и расстояние между ступеньками лестницы, эта величина имеет свои интервалы. Таким образом, каждый возбужденный электрон атома испускает свою характерную длину волны света. Другими словами, каждый благородный газ имеет свой характерный цвет свечения. У неона это красновато-оранжевый цвет.

А как получаются другие цвета света неоновых ламп?

Да, вы наверняка задавались этим вопросом, потому что неоновые лампы могут светиться просто невообразимым количеством цветов, а не только банальным красно-оранжевым.

Существует два основных способа получения определенного цвета

Первый заключается в использовании другого газа или даже смеси нескольких, ведь как упоминалось ранее — каждому благородному газу присущ свой собственный цвет свечения. Гелий, например, светится розовым, криптон дает зеленый свет, а аргон — синий. Если их смешать, можно получить и промежуточные цвета.

Другой способ предполагает нанесение на стекло трубки люминофоров или других химических веществ, которые будут светиться определенным цветом под воздействием энергии плазмы. Но из-за появления широкого диапазона доступных покрытий неоновые лампы были сильно потеснены люминесцентными лампами, в которых люминофор светится за счет ультрафиолетового излучения, возникающего при прохождении дугового электрического разряда через смесь аргона и паров ртути. В неоновых же лампах никаких таких разрядов не происходит — их электроды чинно «тлеют» и почти не нагреваются — не зря неоновые трубки еще называют лампами холодного катода. Именно этой характеристикой неоновых ламп объясняется их высокая надежность и долговечность. Да и для человеческого глаза чистое свечение благородного газа гораздо приятней.

На самом деле есть и еще один способ управлять цветом свечения неоновой лампы, хоть он реально и не применяется в освещении. Влияя на энергетические уровни, доступные возбужденным электронам, при помощи изменения плотности тока или его частоты, можно заставить неон светиться более красным цветом или же, наоборот, сместиться в синюю область спектра видимого света.

Подключаем в фары

Led лента может устанавливаться сверху фары. При таком методе не требуется снятия фары, но стоит учесть минусы нанесения: не очень красивое оформление, загрязнение элемента, скопление снега, нарастание льда.

Для работ понадобится влагостойкая лента. Клеящей основой она крепится к фаре. Проводятся работы по подключению. Такая процедура займет не более 10 минут.

Процесс подключения под фары трудоемок. К тому же надо снимать фару и разгерметизировать. После поклейки снова проводится герметизация. В противном случае будет проходить влага под стекло фары.

При данном методе подсветка смотрится очень красиво.

Что собой представляет

В основе традиционной неоновой подсветки используются стеклянные закрытые от внешней среды трубки-лампы, заполненные инертным газом. Особенностью работы такого светильника является широкое цветовое разнообразие. Именно этим объясняется ее повсеместное использование. Природный оттенок света, исходящего от такого источника, красный с розовым. Однако применение специального поверхностного вещества на колбе позволяет направлять излучение в любой участок спектра.

Помимо высоких эстетических показателей, неоновая подсветка ценится у потребителей благодаря следующему ряду преимуществ:

Равномерность освещения.
Большое разнообразие цветовой гаммы.
Долговечность (не менее 10-15 лет).
Пожаробезопасность (лампа не нагревается свыше сорока градусов).
Безопасность для окружающих.
Бесшумность в работе.
Комфортное зрительное восприятие.

Конечно неоновая подсветка не лишена недостатков:

Невозможность задания трубкам определенной формы под элементы интерьера своими руками.
Необходимость установки повышающего трансформатора.
Повышенная хрупкость колб неоновых ламп требует особой осторожности в ходе их обслуживания и уборке помещения.

В целом неоновая подсветка при правильном выборе комплектующих и грамотном их монтаже – это хороший, долговечный и не требующий ухода способ светового оформления для комнаты.

Достоинства и недостатки

До того как сделать неоновую подсветку в комнате стоит обратить внимание не только на достоинства изделий, но и на недостатки

Рассмотрим, на что важно обратить внимание, чтобы избежать неприятностей. К таковым относятся:

К таковым относятся:

механическая прочность – стеклянные трубки тонкостенные (внутри газ находится под низким давлением), поэтому нужно устанавливать подсветку на удалении от детей;
напряжение – при высоком номинальном напряжении изделия нужно подключать через повышающие напряжение трансформаторы, проявлять осторожность во время монтажа и эксплуатации ламп;
свечение – уровень яркости на фоне многих аналогов ниже (в пределах 10 Вт/м), а энергопотребление при этом может быть выше;
газонаполнение – наряду с инертным газом внутри колб могут присутствовать ртутные пары (увеличивают яркость свечения), что небезопасно для здоровья человека и окружающей среды в целом;
стоимость – относительно других ламп неоновые стоят дороже.

Тонкостенные трубки из стеклаИсточник allegroimg.com

Несмотря на недостатки газоразрядные изделия пользуются высоким спросом, что обосновано неоспоримыми достоинствами:

температура – не нужно создавать условия для теплоотведения, так как лампы могут нагреваться всего до +40 ℃, монтировать их можно почти везде (пол, потолок, стена, фасад, мебель);
свет – выделяется мягкое, не слепящее пользователей свечение, что равномерно рассеивается по рядом находящимся поверхностям;
регулировка – с помощью ШИМ (устройство широтно-импульсной модуляции) допустимо диммирование;
конструктивное исполнение – форма трубчатых ламп может быть разной, есть выбор по длине и толщине, по габаритам в одной или трехмерной плоскости (правда колбы не гибкие, самостоятельно задать ту или иную форму им не получится);
срок службы – ввиду отсутствия перегораемых составляющих лампы могут исправно работать порядка 20 лет (80000 световых часов).

Диммер или ШИМИсточник razsvet.ru

Подключение неоновых ламп к энергосети может быть разным. Часть моделей напрямую подсоединяется к питающему кабелю. Если оформляется подсветка в виде композиции из нескольких изделий, то рекомендуется каждый элемент запитывать отдельно. Тогда в случае выхода из строя одной части остальные продолжат светить. Габаритные модели оснащаются цоколями типа Е14 или Е27 (бытовая серия). У этой подгруппы резисторы встроены в корпус, поэтому дополнительные манипуляции со сборкой электрической схемы не требуются.

Видео описание

В этом видео показан мастер-класс по самостоятельной сборке композиции в одной плоскости из гибкого неона:

Видео описание

В этом видео показан сюжет из «Галилео» про неоновые лампы и изготовление вывески:

Коротко о главном

Неоновая лампа – это стеклянная колба с газонаполнением под низким давлением. По бокам имеются два электрода или один, в зависимости от рабочих характеристик (переменный ток или постоянный соответственно).

Неон выдает оранжево-красное свечение. Чтобы изменить оттенок, внутри трубки наносится слой люминофора. Полностью цвет меняется за счет другого газа, может быть добавлены пары ртути для повышения яркости свечения.

Работают неоновые лампы при высоком напряжении и частоте, поэтому с питанием от домашней энергосети в схему включается повышающий трансформатор.

Виды выключателей в зависимости от типа подсветки

Необходимо лишь приобрести обычный выключатель и индикатор. С ними в схему впаивают резистор, при его помощи напряжение сети понижается до минимального значения. Схема светодиодной подсветки выключателя с конденсатором Чтобы на порядок повысить уровень свечения, можно использовать конденсатор. При выключенном оборудовании через резистор проходит ток, который идет дальше и включает светодиод. Кроме светодиода в схеме имеется токоограничивающий резистор. При параллельном соединении резисторов одинакового сопротивления мощность рассчитывается, как и при последовательном соединении, а номинал каждого резистора должен быть равен расчетному значению, умноженному на количество соединенных параллельно резисторов. Для примера рассмотрим, как установить индикацию на одноклавишном выключателе. Подсветка своими руками Самая простая схема подключения для выключателя со светодиодом выглядит следующим образом. Вот так выглядит смонтированная схема. Отличительной чертой таких выключателей является способ их монтажа: они устанавливаются на разных стенах в комнате, но подключают только один источник света.

Подсветка с применением неоновой лампы

По виду это устройство представляет собой резистор с неоновой лампой. Схема устройства прибора Представленный прибор разнится с обычным выключателем только наличием специального подсвечивающего индикатора, который может выступать в роли лампы неонового типа или же светодиода, содержащего ограниченный резистор. Чтобы правильно вмонтировать новый выключатель, нужно соблюдать такую же схему, как и при снятии, только в обратном порядке, то есть: Вставить в гнездо внутреннюю часть, предварительно подсоединив к ней провода.

Ниже можно ознакомиться с фото представленных видов выключателей с подсветкой. При таком подключении ток цепи будет рассчитан исходя из потребности лампы, превысив потребности светодиода в сотни раз. В зависимости от формы и размеров корпуса определить место установки светодиода. Затем на выходах черные провода нужно соединить со входными клеммами второго переключателя. Применение светодиодного выключателя Оснащенный подсветкой выключатель устанавливается там, где даже в дневное время темно, а постоянное использование осветительного прибора нецелесообразно.

Ток нагрузки пойдёт по пути с наименьшим сопротивлением и светодиод погаснет. Последовательность действий: Выключаем рубильник и обесточиваем помещение. Что-либо испортить при установке подсветки в настенный выключателя невозможно, как сам светильник является ограничителем тока. Монтаж 1 клавишного выключателя с подсветкой

Конструкция и принцип действия

Внешне лампа напоминает обычный люминесцентный прибор – это стеклянная трубка, но наполненная не аргоном с капелькой ртути, а неоном или другим инертным газом. Выбор газа как раз и влияет на цвет свечения, а процесс его закачивания в трубку происходит под низким давлением.

Форма трубки является наиболее удобной конструкцией, работающей по следующей схеме. С двух сторон присоединяются электроды, на которые затем подается напряжение. Под воздействием напряжения атомы газа расстаются с минусовыми электродами и приобретают положительный заряд.

Положительно заряженные атомы движутся к минусовому полюсу-электроду, а отрицательно заряженные электроны к плюсовому. Заряженные атомы газа и отделившиеся от них электроны называются плазмой, они-то и формируют электрическую цепь неоновой трубки.

Чтобы освободить полость стеклянной трубки от воздуха и выжечь лишние вещества, на производстве используют вакуумно-термические аппараты. С их же помощью закачивают один из благородных газов

Если внимательно присмотреться к разным типам неоновых лампочек, то можно заметить разницу: одни из них имеют ровное, спокойное свечение, другие светят максимально ярко. Во втором случае вместе с инертным газом внутрь трубки помещают пары ртути. Под воздействием электротока они начинают выделять ультрафиолет – отсюда и необычное, «волшебное» освещение.

Лампы, наполненные инертным газом, одинаково хорошо функционируют от переменного и постоянного тока. Однако второй вариант будет выглядеть неполноценно, так как область освещения сконцентрируется вокруг одного электрода. По этой причине для подключения приборов используют именно переменный ток, при этом значение напряжение должно быть большим – до 15 000 В.

Промокоды со скидками на светильники

Варианты свечения газоразрядных ламп. Источники света, излучающие цветные лучи от свечения газа, а не покрытия стеклянных трубок, еще называют газосветными. Предположим, у люминесцентных ламп оттенок света возникает из-за люминофорного напыления

Чтобы увеличить стандартное напряжение до необходимого значения, применяют трансформатор. Опытным путем проверено, что напряжение менее 1000 В не вызывает разряда внутри трубки, следовательно, она не будет светиться.

Обязательный этап изготовления неоновых светильников – продолжительное тестирование. Для этого устройства подключают к напряжению на 12 или более часов, после чего выявляют недостатки. За этот период ртутные пары смешиваются с газом и равномерно распределяются внутри трубки, а напряжение стабилизируется.

КАК сделать неоновую лампу в домашних условиях: как сделать неоновую жидкость в домашних условиях: Дизайн квартиры: как просто сделать всё
Заметьте, что в состав «Mountain Dew» входят такие компоненты, как гуммиарабик, бензонат натрия, оксид углерода, цитрат натрия, а также сложные эфиры. Отчасти такую палитру веществ используют химики больших лабораторий для выведения светящегося газа из кислорода.

Мнение эксперта
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»

Как сделать неоновую подсветку своими руками? Система неонового подсвечивания состоит из неоновых ламп с резисторами, электропроводки, преобразователей и прочих составляющих элементов. Спрашивайте, я на связи!

Выбираем материалы

Итак, вы твердо решили сделать у себя дома в одной из комнат подсветку потолка

Неважно, какую – цветную, белую или вовсе решились на светящийся потолок. Но в любом случае вам необходимо посетить строительный магазин, где вы купите необходимые материалы. Самый главный элемент – это светящаяся лента

Она бывает светодиодная и дюралайтовая. Дюралайт – это шнур, внутри которого располагается масса маленьких лампочек, диодных или накаливания. Он не боится воды, очень прочный и гибкий. Дюралайт можно устанавливать на любой поверхности. Главный его недостаток – это слабое свечение

Самый главный элемент – это светящаяся лента. Она бывает светодиодная и дюралайтовая. Дюралайт – это шнур, внутри которого располагается масса маленьких лампочек, диодных или накаливания. Он не боится воды, очень прочный и гибкий. Дюралайт можно устанавливать на любой поверхности. Главный его недостаток – это слабое свечение.

Светодиодный дюралайт

Дюралайт

Светодиодная лента – это тонкая и гибкая плата, где на равном друг от друга расстоянии расположены светодиоды.

Ее основные достоинства:

возможность установки на любую поверхность;
невысокий уровень потребления электроэнергии;
высокая яркость;
простота монтажа.

Неоновые лампы для подсветки потолка

Цены на светодиодные светильники

светодиодный светильник

Неоновая подсветка потолка

Именно лента из светодиодов, благодаря своим плюсам, обычно используется для монтажа такого декоративного освещения.

Светодиодная лента под натяжным потолком — широкие возможности

И важно знать, как правильно выбрать эту деталь будущей подсветки

Для начала определитесь, каким будет цвет у вашей подсветки. Это – немаловажный аспект не только потому, что оттенок света должен подходить к интерьеру, но и потому, что определенные цвета, как ни крути, воздействуют на психику человека.

Таблица. Воздействие цветов на состояние человека.

Цвет	Воздействие
Красный	Раздражающий, но в то же время возбуждающий цвет. Не советуют использовать людям с повышенной раздражительностью.
Синий	Настораживает, настраивает на рабочий лад, делает человека собранным.
Желто-синий	Способен вызвать истерику.
Голубой, морской, бирюзовый	Настраивает на размышления, умиротворяет.
Зеленый, желто-зеленый	Успокаивает.
Оранжевый, желтый	Нейтрален, не вызывает особых чувств.

Образцы цветов

Многоцветная диодная лента, RGB лента

Посмотрите на плотность расположения лампочек. Она бывает 30, 60, 120 штук на метр. Специалисты советую для контурной подсветки брать ленту с 60 или 120 диодами, а вот для направленного освещения лучше всего подойдет лента на 30. Определитесь с мощностью ленты – по этому показателю они тоже бывают разные. Для направленной подсветки купите модель 5 Вт/м, а для контурной лучше взять побольше – 8 Вт/м. Чтобы сэкономить на контроллерах (купить более дешевые), на откосы ставят ленты 5 и 7 ВТ, а на полочку – 7 и 14 Вт. Определить мощность ленты поможет ее маркировка, которая имеет буквенный и цифровой код, например, SMD 3028

Первые две цифры – это как раз и будет значение мощности

Важно оценить и общую мощность ленты, которая рассчитывается по всей длине. Посчитав, сколько всего метров ленты вам понадобится, умножьте это число на мощность 1 метра

Исходя из полученного параметра, выбирайте мощность контроллера для ленты.

Разновидности светодиодных лент

Мощность светодиодной ленты

Количество светодиодов на ленте

Кстати, внимательно посмотрите и на то, как лента мигает. Подсветка такого вида способна оказывать и психоделический эффект за счет этого параметра. Не берите ленты, которые мерцают с частотой 0,5 Гц, 2 Гц и 7 Гц. Они могут стать причиной развития эпилепсии.

Лента светодиодная 3528 60 LED/M IP20

Итак, для монтажа подсветки потолка понадобится:

светодиодная лента в необходимом количестве;
ПВХ уголок (на него вы будете клеить ленту);
блок питания;
карниз, гипсокартон (если на вашем потолке еще не предусмотрены откосы и полочки для размещения подсветки);
сетевой кабель;
контроллер;
коннекторы для соединения отрезков ленты.

Инструмент для монтажа светодиодной ленты своими руками

Это – основной список необходимых материалов. В зависимости от того, как вы планируете монтировать подсветку потолка, вам могут понадобиться и другие предметы.

Схема подключения неоновых ламп.

Газоразрядные источники света соединяются с источником питания через резистор. Он вставляется в цепь для ограничения силы тока до величины 1 мА (а лучше – до десятых долей милиАмперов). Низкий ток увеличивает срок службы. Работа газоразрядной лампы без резистора представляет угрозу для здоровья людей. Применение резистора препятствует переходу разряда в дуговой, который может привести к короткому замыканию, взрыву трубки лампы. Конструкция некоторых источников света сразу включает в себя резистор: он монтируется в цоколь. Стоит внимательно изучить этот вопрос при покупке.

Газоразрядным лампам требуется высокое напряжение. Бытовая розетка такого не выдает. Необходим повышающий трансформатор. Его параметры зависят от габаритов ламп, их количества, наполняющего газа. Требуемое напряжение разнится от 2000 В до 12000 В. Например, для ламп, заполненных неоном существует следующая зависимость напряжения от длины.

Напряжение тр-ра, кВ	Диаметр трубки, мм
8	10	12	15	20
12	7000	8200	10000	12500	18000
10	6000	7000	8000	11000	15000
0,9	5500	6300	7500	9500	13500
0,8	4700	5400	6300	7400	11000
0,7	4100	4800	5800	7500	10500
0,6	3600	4000	4900	5800	8800
0,5	2900	3300	4000	5000	7300
0,4	2200	2500	3200	4000	5800
0,2	1000	1200	1500	2000	2500

Напряжение тр-ра, кВ	Диаметр трубки, мм
8	10	12	15	20
12	7000	8200	10000	12500	18000
10	6000	7000	8000	11000	15000
0,9	5500	6300	7500	9500	13500
0,8	4700	5400	6300	7400	11000
0,7	4100	4800	5800	7500	10500
0,6	3600	4000	4900	5800	8800
0,5	2900	3300	4000	5000	7300
0,4	2200	2500	3200	4000	5800
0,2	1000	1200	1500	2000	2500

Для подачи столь высокого напряжения необходимы высоковольтные провода. Их изоляция должна выдерживать не менее 1,5 часов рабочего напряжения. В качестве примера приведем провод ПМВК. Он недорогой, выдерживает до 20кВ, работает от -60 до +80 градусов.

Помните, чтобы самостоятельно подключить неоновые лампы, необходимы хорошие знания электрики. Работа с высокими напряжениями требует высокой группы по электробезопасности. Не забывайте о собственной безопасности!

Выделяют две схемы подключения ламп к трансформатору. Первая из них – стандартная. Лампы подключаются последовательно к трансформатору, а трансформатор к сети 220 V.

Стандартная электрическая схема.

Схема с нулевой точкой.

Лампы подключаются двумя группами по разные стороны от трансформатора. Используется равное количество однотипных источников света (по габаритам, газонаполнению).

Схема с нулевой точкой позволяет уменьшить длину проводов. В случае поломки одной ламп, работать перестанет лишь одна часть схемы, а вторая продолжит светить.

Холодный неон за счет своего устройства потребляет меньше энергии, чем обычный. Его можно запитать от низковольтного источника питания. Для создания нужных электрических параметров (напряжения, частоты) в схему встраивают инвертор. В зависимости от модели инверторы могут работать от двенадцативольтовых блоков питания или от пятивольтовых батареек. К батарейкам можно присоединить до трех метров неона. А к блоку питания 12 Вольт – до двадцати метров.

Схема подключения к источнику питания через инвертор.

При монтаже придерживайтесь нехитрых правил:

Провода и лампы не должны соприкасаться с металлом. При необходимости стоит использовать поликарбонатные держатели.
В случае применения двух и более трансформаторов, провода от них разделяют на расстояние свыше 20 см.
Место прохождения проводов сквозь металл помещают в трубу из ПВХ.
Все металлические детали, трансформатор должны иметь заземление.

Основные отличия от светодиодной ленты

Шнур, работающий по принципу свечения люминофора под воздействием электромагнитного поля так же, как и газоразрядная трубка излучает свет на 360°, но при этом изгибается в любую сторону и потребляет меньше энергии. Гибкая полоса на LED-элементах излучает свет на 180° в одну сторону и изгибается только в одной плоскости. Преимущество гибкой светодиодной ленты, имитирующей неонку, в ее механической устойчивости, простоте эксплуатации и возможности управлять режимом через контроллер.

Конечно, система RGB-лент ограничена направлением и радиусом изгиба, а также узким вектором свечения, но эти недостатки компенсируются возможностью создания уникальных световых шоу при использовании программируемых контроллеров с разными режимами работы. В то же время светящаяся неоновая нить тоньше (до 2 мм), и это позволяет монтировать ее в узкие стыки и щели, что актуально при автотюнинге и декоративном апгрейде различных устройств.

Следует добавить, что сейчас возвращается мода на ретро, в том числе и аналоговое, поэтому старые газоразрядные светильники не утрачивают актуальности в сфере дизайна и маркетинга. Цена и сложность в эксплуатации сделали классические неонки предметом выбора для состоятельных покупателей, желающих выделиться своим статусом и хорошим вкусом.

Разноцветная подсветка домов, улиц, металлоконструкций и помещений стала возможна благодаря широкому распространению газоразрядных источников света. Неоновая лампа — один из их видов, имеющий свои плюсы, минусы и особенности. Рассмотрим, какова конструкция и принцип работы трубок с неоном, как образуются различные цвета их свечения, где они применяются, как выглядит схема подключения и питания и какими основными достоинствами и недостатками они обладают.