네온 램프

Neon lamp
유사한 용어는 네온 조명 및 네온 사인을 참조하십시오.
교류(AC)로 구동되는 NE-2형 네온 램프
네온 램프 개략도 기호

네온 램프(네온 글로 램프)는 소형 가스 방전 램프입니다.램프는 일반적으로 네온과 다른 가스를 저압으로 혼합한 작은 유리 캡슐과 두 개의 전극(아노드 및 음극)으로 구성됩니다.충분한 전압이 인가되고 전극 사이에 충분한 전류가 공급되면 램프가 주황색 글로우 방전을 생성합니다.램프의 발광 부분은 음극 부근의 얇은 영역입니다. 더 크고 긴 네온사인 역시 발광 방전이지만 일반 네온 램프에는 없는 양의 칼럼을 사용합니다.네온 글로 램프는 전자 기기 및 기기의 디스플레이에서 표시등으로 널리 사용되었습니다.고전압 회로의 전기적 단순성 때문에 여전히 사용되는 경우가 있습니다.

역사

1930년경 제작된 General Electric NE-34 예열 램프

네온은 1898년 윌리엄 램지와 모리스 W에 의해 발견되었다. 트래버스Travers는 나중에 "전기로 흥분했을 때 네온 가스에 의해 방출되는 특징적이고 선명한 붉은 빛은 그 자체의 이야기를 말해주고 영원히 [1]잊지 못할 광경이었다"고 썼다.

Neon의 희소성 때문에 질소 방전을 이용한 무어 튜브를 따라 전기 조명을 신속하게 적용할 수 없었습니다.무어 튜브는 1900년대 초에 그들의 발명가 다니엘 맥팔란 무어에 의해 상품화 되었다.1902년 이후, Georges Claude의 회사인 Air Liquide는 그의 공기 액화 사업의 부산물로 산업적인 양의 네온을 생산하고 있었고, 1910년 12월 Claude는 밀폐된 네온 튜브를 기반으로 한 현대적인 네온 조명을 시연했다.1915년 클로드에게 네온 튜브 [2]조명의 전극 디자인을 다루는 미국 특허가 발행되었다; 이 특허는 1930년대 [3]초반까지 클로드 네온 조명에 의해 미국에서 독점된 기반이 되었다.

1917년경, 다니엘 무어는 General Electric Company에서 일하는 동안 네온 램프를 개발했다.램프는 네온 조명에 사용되는 훨씬 더 큰 네온 튜브와는 매우 다른 디자인을 가지고 있습니다.디자인의 차이는 1919년 [4]램프의 미국 특허가 발행될 정도로 충분했다.Smithsonian Institute 웹사이트는 "이 작고 저전력 장치들은 코로나 방전이라고 불리는 물리적 원리를 사용합니다.무어는 전구에 두 개의 전극을 가까이 장착하고 네온 또는 아르곤 가스를 첨가했다.전극은 가스에 따라 빨간색 또는 파란색으로 밝게 빛나며 램프는 몇 년 동안 지속되었다.전극은 상상할 수 있는 거의 모든 형태를 취할 수 있기 때문에, 인기 있는 어플리케이션은 공상적인 장식 [5]램프입니다.

글로 [5]램프는 1970년대에 발광 다이오드(LED)가 널리 상용화되기 전까지 계기판과 많은 가전제품에서 표시기로 실용화되었습니다.

묘사

2개의 평면 전극이 50cm 떨어져 있는 상태에서 1torr에서 네온 방전의 전압 전류 특성.
A: 우주복사에 의한 랜덤 펄스
B: 포화 전류
C: 눈사태 파괴 타운엔드 방전
D: 자급자족 Townsend 방전
E: 불안정한 영역: 코로나 방전
F: 정상 이하의 글로우 방전
G: 정상 글로 방전
H: 이상 글로우 방전 이상
I: 불안정한 영역: 예열 아크 전환
J: 전기 아아크
K: 전기 아아크
A-D 영역: 암방전; 이온화가 발생하고 전류가 10마이크로암페어 미만입니다.
F-H 영역: 글로우 방전, 플라즈마에서 희미한 글로우가 발생합니다.
I-K 영역: 아크 방전, 대량의 방사선 발생.

AC 또는 DC일 수 있는 소량의 전류(5mm 전구 직경 NE-2 램프의 경우 대기 전류가 약 400µA)가 튜브를 통과하도록 허용되어 튜브가 주황색-빨간색으로 빛납니다.가스는 일반적으로 페닝 혼합물이며 99.5% 네온 및 0.5% 아르곤으로 순수한 네온보다 타격 전압이 낮으며 압력은 0.13~2.67kPa입니다.

램프가 방전 LED를 타격 [6]전압으로 점등합니다.주변 조명 또는 방사능에 의해 타격 전압이 감소합니다."암흑 효과"를 줄이기 위해 일부 램프는 소량의 방사성 물질(일반적으로 크립톤-85)을 봉투에 첨가하여 [6]어둠 속에서 이온화를 제공했습니다.

방전을 지속하는 데 필요한 전압은 타격 전압보다 상당히 낮습니다(최대 30%).이는 음극 근처에 양이온이 조직되어 있기 때문입니다.네온 램프는 저전류 예열 방전을 사용하여 작동합니다.

수은-증기 램프 또는 메탈 할로겐화 램프와 같은 고출력 장치는 더 높은 전류 아크 방전을 사용합니다.저압 나트륨-증기 램프는 워밍업을 위해 네온 페닝 혼합물을 사용하며 저전력 모드에서 작동할 경우 대형 네온 램프로 작동할 수 있습니다.

제한 전류

네온 램프가 고장 상태에 도달하면 대량의 전류를 지원할 수 있습니다.이러한 특성 때문에 네온 램프 외부의 전기 회로는 회로를 통과하는 전류를 제한해야 합니다. 그렇지 않으면 램프가 파괴될 때까지 전류가 급격히 증가합니다.

표시기 크기의 램프의 경우 일반적으로 저항이 전류를 제한합니다.이와는 대조적으로 대형 램프는 일반적으로 가용 전류를 제한하기 위해 누출 인덕턴스가 높은 특수 제작된 고전압 변압기 또는 기타 전기 안정기를 사용합니다(네온 사인 참조).

불꽃 깜박임

램프를 통과하는 전류가 최고 전류 방전 경로의 전류보다 낮으면 글로우 방전이 불안정해져 전극 [7]표면 전체를 덮지 못할 수 있습니다.이는 인디케이터 램프의 노후화의 징후일 수 있으며 장식적인 "점멸하는 불꽃" 네온 램프에 사용됩니다.그러나 전류가 너무 낮으면 깜박임이 발생하지만 전류가 너무 높으면 스패터가 자극되어 전극의 마모가 증가하여 램프의 내부 표면을 금속으로 코팅하여 어둡게 만듭니다.

방전에 필요한 잠재력은 방전을 지속하는 데 필요한 잠재력보다 높습니다.전류가 충분하지 않으면 전극 표면의 일부 주위로만 광선이 형성됩니다.대류는 빛을 발하는 부분을 위로 흐르게 합니다. 제이콥의 사다리에서 방출되는 것과 다르지 않습니다.또한 램프에 빛을 비추면 글로우 방전에 의해 피복되는 전극 면적을 늘릴 수 있으므로 광이온화 효과도 볼 수 있다.

효율성.

백열등에 비해 네온 램프는 광효율이 훨씬 높다.백열은 열에 의한 발광이기 때문에 백열등에 투입되는 전기에너지의 상당 부분이 열로 변환된다.따라서 네온 램프, 형광 램프 및 발광 다이오드와 같은 비백열 광원은 일반 백열등보다 에너지 효율이 훨씬 높습니다.

녹색 네온[8] 램프는 와트당 최대 65루멘의 전력을 발생시킬 수 있는 반면 흰색 네온 램프는 와트당 약 50루멘의 효과를 발휘합니다.반면 표준 백열등은 [9]와트당 약 13.5루멘만 생산합니다.

환경에 미치는 영향

네온 램프의 시작 및 전압 유지의 정확한 값은 여러 가지 영향으로 인해 변경될 수 있습니다.전극에 떨어진 외부 빛은 램프를 시동하기 위한 이온화 소스를 제공합니다. 완전히 어두운 상태에서는 램프가 높고 불규칙한 시동 전압에 도달할 수 있습니다.이 효과를 완화하기 위한 한 가지 조치는 초기 광원을 제공하기 위해 인클로저 내에 파일럿 램프를 포함하는 것입니다.램프는 외부 정전장, 온도, 노후에도 다소 민감합니다.회로 구성요소로 사용하기 위한 램프는 초기 에이징 [10]효과를 대부분 제거하기 위해 특수 가공할 수 있습니다.

적용들

네온 램프에 의해 점등되는 전원 스트립을 켭니다.

비주얼 인디케이터

소형 네온 램프는 낮은 전력 소비량, 긴 수명 및 주전원 작동 능력으로 인해 전자 장비 및 어플라이언스에서 시각적 표시기로 가장 널리 사용됩니다.

전압 서지 억제

네온 램프는 일반적으로 저전압 서지 프로텍터로 사용되지만 일반적으로 GDT(Gas Discharge Tube) 서지 프로텍터보다 성능이 떨어집니다(고전압 용도로 설계할 수 있음).네온 램프는 전압 스파이크(RF 입력 및 섀시 접지에 연결된 램프)로부터 RF 수신기를 보호하기 위한 저렴한 방법으로 사용되었지만, 고출력 RF [11]송신기에는 적합하지 않습니다.

전압 테스터

Photograph of 3 small glass capsules. Each capsule has 2 parallel wires that pass through the glass. Inside the left capsule, the right electrode is glowing orange. In the middle capsule, the left electrode is glowing. In the right capsule, both electrodes are glowing.
NE-2 타입 네온 램프에 공급되는 +DC(왼쪽), -DC(가운데), AC(오른쪽)

일반적인 NE-2와 같은 대부분의 소형 네온(인디케이터 크기) 램프는 약 90V의 차단 전압을 가집니다.DC 전원에서 구동되는 경우 음전하 전극(음극)만 빛을 발합니다.AC 전원에서 구동되는 경우 두 전극이 모두 빛납니다(각 전극은 번갈아 반주기 동안).이러한 특성으로 인해 네온 램프(직렬 저항기 포함)는 편리한 저비용 전압 테스터입니다.어떤 전극이 빛을 발하고 있는지를 조사함으로써 주어진 전압원이 AC인지 DC인지, DC인 경우 테스트 중인 지점의 극성을 확인할 수 있습니다.

전압 조절

예열 방전 램프의 고장 특성을 통해 전압 조절기 또는 과전압 보호 장치로 [12]사용할 수 있습니다.1930년대 무렵부터 제너럴 일렉트릭(GE), 시그널라이트, 그리고 다른 회사들이 전압 조절 튜브를 만들었다.

스위칭 엘리먼트/오실레이터

다른 가스 방전 [13]램프와 마찬가지로 네온 램프는 음의 저항을 갖습니다. 램프가 [10][14][15]고장 전압에 도달한 후 전류가 증가함에 따라 전압이 떨어집니다.따라서 램프에는 히스테리시스가 있으며, 꺼짐(소등) 전압이 켜짐([16]차단) 전압보다 낮습니다.

이를 통해 액티브스위칭 소자로 사용할 수 있습니다.네온 램프 완화 발진기 회로를 만들기 위해 이 메커니즘을 사용하여 때로 전자 organs,[14]으로 빛나는 눈빛이었죠 경고등, stroboscopes[18]소리 발생기 같은 저주파 응용 프로그램 Pearson–Anson effect[14][16][17]과 초기 음극선 oscilloscopes에 시간 기지와 편향 oscillators으로 언급한 사용되었다.[19]

네온 램프는 또한 쌍안정성이 있으며 로직 게이트, 플립 플랍, 바이너리 메모리, 디지털 카운터 [20][21][22]등의 디지털 논리 회로를 구축하는 데 사용되기도 했다.이러한 애플리케이션은 제조업체가 이러한 용도로 특별히 네온 램프를 만들 정도로 충분히 일반적이었습니다. "회로 구성 요소" 램프라고도 합니다.이들 램프 중 적어도 일부는 음극의 작은 부분에 광택이 집중되어 있어 인디케이터로 사용하기에 부적합하다.보다 반복 가능한 램프 특성을 제공하고 "어두운 효과"(전면 어두운 램프에서 관찰되는 시작 전압의 상승)를 줄이기 위해 NE83(5AH)과 같은 일부 유형의 램프에는 초기 이온화를 제공하는 소량의 방사성 동위원소가 포함되어 있습니다.[10]

회로 어플리케이션용 NE-2형 램프의 변형인 NE-77은 램프(평면 내)에 제어전극으로 사용되는 일반적인 두 개(세 번째)가 아닌 세 개의 와이어 전극을 가지고 있습니다.

검출기

네온 램프 역사적으로 전자 레인지와millimeter-wave 탐지기로("플라즈마 다이오드"이나 백열 방전 검출기(GDDs))쯤 100GHz로 이렇게 그러한 서비스에 친숙한 1N23-typecatwhisker-contacted 실리콘 다이오드는 경우에는 표창에 필적하는 감도(아마도 100 하려면 몇 10대의 질서)을 나타내는 것으로 알려졌다 사용되어 왔다. 한번 해결을 필요한 ubiq전자레인지 장비에서 우연히 발견됩니다.최근에는 이 램프가 밀리미터 미만의 주파수("테라헤르츠")에서도 검출기로 잘 작동한다는 것이 밝혀졌으며, 이러한 파장의 여러 실험 영상 배열에서 픽셀로 성공적으로 사용되고 있습니다.

이러한 용도에서는 램프가 "기아" 모드(램프 전류 노이즈를 줄이기 위해) 또는 일반 글로 방전 모드에서 작동됩니다. 일부 문헌에서는 램프가 비정상적인 글로 모드에서 작동될 때 광학 영역에 도달하는 방사선의 검출기로서의 사용을 언급하고 있습니다.플라즈마로의 마이크로파 결합은 포물선 콘센트레이터(예를 들어 윈스턴 콘센트레이터) 또는 램프에 직접 장착된 루프 또는 다이폴 안테나를 통한 용량적 수단을 통해 도파관 내 자유 공간에 있을 수 있다.

이러한 용도 대부분은 일반적인 기성 이중 전극 램프를 사용하지만, 한 가지 경우 추가 전극이 커플링 안테나 역할을 하는 특수 3개 이상의 전극 램프가 훨씬 더 나은 결과(낮은 소음 및 높은 감도)를 제공한다는 것이 확인되었습니다.이 발견은 미국 [23]특허를 받았습니다.

영숫자 표시

주요 기사 : 닉시 튜브
Sequence of ten photograph of a glass tube. Each photograph is shown for 1 second, and shows a red, glowing numeral. The photographs are presented in the series 0, 1, 2, ..., 9, and then sequence starts again at 0.
닉시 튜브의 숫자입니다.

여러 형태의 전극이 있는 네온 램프는 닉시 튜브로 알려진 영숫자 디스플레이로 사용되었습니다.그 후, 이것들은 발광 다이오드, 진공 형광 디스플레이, 액정 디스플레이와 같은 다른 디스플레이 장치로 대체되었다.

large-format, crawling-text dot-matrix displays,[24]거나 4×4,으로 결합에self-displaying 이동 레지스터부터 적어도 1940년대, 아르곤, 네온, phosphored. 매일 매일 사이러트론 래칭 지표(그들의 스타터 전극에 대한 충동으로고 심한 그들의 양극 전압 짤렸다 꺼야 빛날 거라고)예를 들어 사용할 수 없었습니다. 네개대형 비디오 그래픽스 [25]어레이용 스태킹 가능한 625컬러 RGBA 픽셀인 - 컬러 포스포어드 티라트론 매트릭스태킹 가능Decatrons라고 불리는 다중 음극 및/또는 양극 글로우 티라트론은 카운트 상태가 번호가 매겨진 음극 [26]중 하나에서 글로우로 보이는 동안 앞뒤로 카운트할 수 있었다.계산기에서는 N별 카운터/타이머/프레슬러를 직접 표시하거나 계산기에서는 가산기/감산기로 사용되었습니다.

다른.

1930년대 라디오 세트에서는 네온 램프가 튜닝 인디케이터로 사용되었는데, 튜닝 인디케이터가 제대로 튜닝되면 [27][28]더 밝은 빛을 낼 수 있었다.

응답 시간이 비교적 짧기 때문에 텔레비전 네온 램프는 초기 개발에서 많은 기계 스캔 TV 디스플레이에서 광원으로 사용되었다.

종종 인광으로 코팅된 모양 전극(꽃과 잎 등)이 있는 참신성 글로 램프는 예술적인 목적으로 제작되었습니다.이들 중 일부는 전극을 둘러싼 광채가 설계의 일부입니다.

색.

Graphic consisting of four photographs. A row of three photographs at the top all show similar glass capsules with electrodes inside. The left photograph shows the construction of the capsule under normal lighting. The middle photograph shows the capsule with one of the two electrodes glowing. The right photograph shows the capsule with both electrodes glowing. Underneath the row of photographs of the capsule is a photograph of a spectroscope's scale; the scale runs from 700 nm to 400 nm; there are numerous red, orange, and yellow colored lines in the region between 660 and 600 nm, but no lines for readings smaller than 590 nm.
소등 및 점등된 네온 램프(NE-2 타입)와 그 광스펙트럼.

네온 인디케이터 램프는 일반적으로 주황색이며, 대비를 개선하고 색상을 빨간색 또는 빨간색으로 바꾸기 위해 컬러 필터와 함께 자주 사용됩니다.

형광색 네온 램프

그것들은 또한 네온이 아닌 아르곤, 크립톤, 크세논으로 채워지거나 혼합될 수 있다.전기 작동 특성은 비슷하지만, 이러한 램프는 네온 특유의 적황색 빛이 아닌 푸른 빛(일부 자외선 포함)으로 켜집니다.그러면 자외선을 사용하여 전구 내부의 인광 코팅을 활성화하고 [29]흰색을 포함한 다양한 색상을 제공할 수 있습니다.녹색 빛을 [30]내기 위해 95 % 네온, 2.5 % 크립톤 및 2.5% 아르곤의 혼합물을 사용할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 "녹색 네온" 램프는 일반적으로 형광체 기반입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

  • 미니어처 네온 램프 사용 및 이해; 제1판, William G. Miller; Sams Publishing; 127 페이지; 1969; LCCN 69-16778. (아카이브)
  • 냉음극관, 제1Ed, J.B.댄스;일리프 북스; 125페이지; 1967. (아카이브)
  • 글로우 램프 매뉴얼 - 이론, 회로, 정격, 제2판, 제너럴 일렉트릭, 122페이지, 1966년판 (아카이브)
  • 네온 램프 및 가스 방전 튜브의 용도; 제1판; 에드워드 바우만; 칼튼 프레스; 1966년. (아카이브)

외부 링크

Wikimedia Commons에는 네온 램프와 관련된 미디어가 있습니다.