Введение

Меня всегда увлекали неоновые лампы накаливания.Не знаю почему, может просто потому, что они светятся в темноте. Может быть, потому что они не всегда горят ровным светом, но иногда трясутся немного, как если бы они были живы или если бы они горели как пламя. Может быть, потому что кажется, что свет исходит из ничего, из пустого пространства, как стеклянная колба, полная света … Я знаю, я знаю, что это газ светится, но вы действительно не видите газа; когда лампа не горит, газ полностью прозрачный.

Крупный план обычной неоновой лампы накаливания NE-2, «выключенной» на слева и «включено» справа.(нажмите, чтобы увеличить).

Неоновые лампы накаливания сегодня устарели. Светодиоды обладают большей эффективностью, более длительным сроком службы и дешевле. Все-таки лампы накаливания — очень интересные устройства. Они не только излучают свет, но и обладают интересными электрическими (и физические) свойства и могут иметь другое применение, кроме простого излучения света. Цель этой страницы — представить некоторые из этих свойств и приложения, от самых простых до самых необычных.

Изображение нескольких десятков ламп накаливания. (нажмите, чтобы увеличить).

Примечание: большинство схем, представленных здесь, напрямую подключен к сети и представляет опасность поражения электрическим током. Они предназначены для опытных специалистов. Только пытайтесь построить эти схемы или экспериментировать с ними, только если вы знаете, что делаете, на свой страх и риск. Не забудьте прочитать мой отказ от ответственности.

Что такое неоновая лампа накаливания?

Неоновые лампы накаливания представляют собой миниатюрные газоразрядные лампы. Лампа состоит из герметичной стеклянной колбы, содержащей два электрода и смесь благородных газов низкого давления. Когда через лампу течет ток, газ, непосредственно окружающий отрицательный электрод светится. Это свечение обычно оранжевого цвета и не очень яркое.

Это очень старая технология: известная нам сегодня лампа накаливания в виде маленькая стеклянная колба была запатентована в 1919 году (патент США 1316967), но газовый разряд трубки были известны задолго до этого.Например, трубки Гейсслера были изобретены в 1857 году.

Эти лампы светятся очень низким током и относительно высоким напряжением, обычно в диапазоне от 0,1 до 10 мА и от 50 до 100 В, в зависимости от желаемая яркость и тип лампы. Это делает их идеальными для работы от сети с помощью всего лишь дополнительного резистор. По этой причине их чаще всего используют в качестве контрольная лампа сетевого напряжения.

Для запуска лампы требуется чуть более высокое напряжение, что-то вроде 10 на 20 В больше, чем напряжение горения, поэтому никаких специальных пусковых цепей требуются, так как напряжение в сети обычно достаточно высокое.

Неоновые лампы накаливания нельзя напрямую подключать к источнику напряжения без устройство ограничения тока (балласт). К счастью, для ограничения тока обычно достаточно простого резистора. Модели, которые можно подключить напрямую к сети (120 или 230 В, _{переменного тока,} ) легко доступны и в основном светятся неоновым светом. лампа со встроенным балластным резистором.

Лампа состоит из запаянной стеклянной колбы.Существует множество размеров и типов, но наиболее распространенными в наши дни являются Ø 5 мм и длиной 12 мм. Воздух внутри откачан и колба заполнена смесью низкого давления. газы, обычно около 99% неона и 1% гелия или аргона. Эта конкретная смесь называется смесью Пеннинга и минимизирует напряжение ионизации. Давление составляет от 1 до 25 мбар, в зависимости от трубки. дизайн. [2]

Внутри находятся два металлических электрода, обычно из никеля или молибдена.Для снижения напряжения ионизации их можно покрыть барием или стронцием, но покрытие со временем ухудшится, и электрические характеристики будут дрейф тоже.

Когда через газ протекает ток, вокруг него появляется красно-оранжевое свечение. отрицательный электрод. Светится только отрицательный электрод, положительный остается темным. Если ток переменный, оба электрода будут светиться, но фактически только отрицательный светится в любой момент времени; это тоже случается быстро, чтобы глаза увидели мерцание свечения от одного электрода к другому.Как показано на следующих рисунках по ориентации диода, только отрицательный электрод светится; когда диод не подключен, появляются оба электрода светиться.

Фотографии той же неоновой лампы накаливания с отрицательным электродом на слева (слева), с переменным током (в центре) и с отрицательным электродом справа (верно). Обратите внимание на ориентацию и наличие диода. (нажмите, чтобы увеличить).

Если необходимо, чтобы некоторые части электродов не накалялись, эти области могут быть покрыты изоляционным материалом. Это полезно для концентрации света на одной стороне трубки или во избежание свечение на соединительных проводах.

Фотографии двух одинаковых неоновых ламп накаливания. У лампы слева неизолированные электроды, и все вокруг них светится. У лампы справа нижняя часть электродов окрашена изоляционный материал: светится только верхняя часть.(нажмите, чтобы увеличить).

Цвет света неоновой лампы накаливания оранжевый, но другие цвета. (обычно зеленый или синий) можно получить, используя другую газовую смесь состоит из аргона. Аргон излучает ультрафиолетовый свет, который затем преобразуется в желаемый цвет с помощью флуоресцентное покрытие на внутренней стенке светильника. Не знаю почему, но смесь ртути и гелия, используемая в люминесцентных лампах. лампы не подходят для миниатюрных ламп.Электрические характеристики аналогичны обычным неоновым лампочкам, но напряжение обычно немного выше. Эти лампы без питания кажутся белыми, а не прозрачными.

Изображение трех ламп накаливания: оранжевой, зеленой и синей. (нажмите, чтобы увеличить).

Неоновые лампы накаливания потребляют мало энергии, но не очень эффективны: лампа NE-2H около 2,2 лм / Вт [2]; это очень далеко от 100 или более лм / Вт, которые могут обеспечить современные люминесцентные лампы или светодиоды (начиная с 2018).

Неоновые лампы накаливания производятся во многих размерах и формах. Самые маленькие, которые я когда-либо видел, около Ø4 мм и 8 мм в длину. с двумя тонкими выводами для пайки. Самые большие из них имеют форму грушевидной лампочки примерно Ø 60 мм и винтовая основа E27 Edison. Но существует множество вариаций и необычных форм.

Пять ламп накаливания с винтовым креплением для светового индикатора сети приложения: три слева имеют разъем E14, а два на правый E10.Все они имеют встроенный балластный резистор и подходят для прямого подключение к сети 230 В _AC . (нажмите, чтобы увеличить).

Шесть полностью стеклянных ламп накаливания. Слева направо: миниатюрная неоновая лампа накаливания Ø 4 мм. × 8 мм, настоящая неоновая лампа накаливания General Electric NE-2 Ø 6,35 мм × 27 мм, обычная неоновая лампа накаливания Ø 6 мм × 19 мм, зеленая люминесцентная лампа накаливания, синяя люминесцентная лампа накаливания и миниатюрная зеленая люминесцентная лампа накаливания.(нажмите, чтобы увеличить).

Лампа накаливания в форме плавкого предохранителя с асимметричными электродами. В этой модели нет встроенного балластного резистора. (нажмите, чтобы увеличить).

Дисперсия параметров, старение и виды отказов

Электрические характеристики неоновых ламп накаливания меняются со временем. Пусковое и поддерживающее напряжение сильно различаются в первые несколько часов работы. сервис: если эти параметры важны для применения, лампы перед использованием необходимо выдержать.Для этого дайте лампе светиться на максимальном токе (или немного больше) в течение Часто бывает достаточно одного-двух дней. Эти напряжения все равно будут меняться со временем, но намного медленнее.

50 ламп накаливания выдерживаются при двойном номинальном токе (1 мА вместо 0,5 мА) на 72 ч. (нажмите, чтобы увеличить).

Если лампочка работает от постоянного тока, она также «поляризуется» время. Предположим, что колба изначально идеально симметрична (что редко бывает в любом случае), т.е. напряжение зажигания и поддержание одинаково в обоих направления. После долгой службы с использованием постоянного тока эти напряжения больше не будут прежними.

Даже если бывают исключения, большинство ламп накаливания спроектированы так, чтобы лампа, поэтому требуется лишь небольшое усилие для сохранения их электрических параметров. в труднодоступном регионе. Как вы можете видеть на следующем рисунке, эти две лампы светятся очень сильно. по-разному, даже если они оба новые, одной партии и везут так же; неудивительно, что электрические характеристики у них тоже разные.У одного электрод светится полностью, у другого — только частично. Я не знаю причины; это вероятно из-за другой отделки поверхности электроды.

Две совершенно новые и идентичные лампы (одна и та же производственная партия), загнанные в одинаковые условия (одинаковое напряжение питания и номинал балластного резистора) могут светиться очень сильно. по-другому. (нажмите, чтобы увеличить).

На следующей диаграмме представлена ​​ионизация (удар) и напряжение горения 100 одинаковых ламп накаливания.Все они новые, из одной партии и выдержаны 72 часа при вдвое больше номинального тока. Как видно, большинство следует примерно одной тенденции, но не все. их: у некоторых ламп меньший промежуток между ионизацией и напряжением горения чем другие.

Горящее и поражающее напряжение партии 100 новых (но устаревших) свечей лампы.

Неоновые лампы накаливания служат очень долго: они могут гореть непрерывно в течение десятилетия.Если их максимальные рейтинги не превышаются, они обычно постепенно выходят из строя. Со временем часть металла электродов разбрызгивается и скапливается на внутреннюю часть стеклянной стены, покрывая ее тонким слоем металла. По мере того, как металл становится все толще и толще, стекло становится все меньше и меньше. прозрачный: колба темнеет и постепенно становится менее яркой.

Изображение двух ламп накаливания: одна слева новая, а вторая горит. право имеет несколько лет службы.(нажмите, чтобы увеличить).

Если электроды имеют покрытие, покрытие сначала разбрызгивается, разрушая электрические характеристики лампы: горит еще, но напряжения нормальные. выше. Смесь газов внутри колбы также ухудшается со временем: лампа гаснет. сложнее запустить и мерцает вместо того, чтобы гореть постоянно.

Изображение светящейся лампы после нескольких лет службы: все еще светится, но стекло почернеет из-за разбрызгивания металла с электродов.(нажмите, чтобы увеличить).

Изображение двух ламп накаливания после нескольких лет эксплуатации. Стекло теперь полностью черное, и свечения больше не видно, но электрически они все еще работают. (нажмите, чтобы увеличить).

Темный эффект

Лампы накаливания не запускаются в полной темноте. Чем ниже окружающий свет, тем более беспорядочно запускается лампа. становится: требуется больше времени и / или требуется более высокое напряжение.Для предотвращения этого эффекта в некоторых моделях в газ добавляют криптон-85. смесь. Он является источником ионизации, так как этот газ радиоактивен и испускает бета-частицы (электроны). К сожалению, период полураспада ⁸⁵ Kr составляет всего 10,8 года, а его эффект не длится вечно: через несколько десятилетий эти лампочки все еще работают, но не бейте так быстро и надежно, как раньше. Обычно это не проблема для простой индикаторной лампы, но в зависимости от приложение, особенно если лампа используется в качестве активного устройства в триггерная или счетная цепь, может потребоваться замена.

Чтобы предотвратить эффект темноты, достаточно добавить немного внешнего окружающего света. трюк, особенно если он содержит короткие волны, такие как синий или фиолетовый. Например, установка синих светодиодов, которые непрерывно светят внутрь. устройства, содержащего неоновую лампу (лампы), обычно достаточно для ремонта все оформлено за счет темного эффекта.

Напряжение и ток лампы

Лампы накаливания — это сильно нелинейные устройства, и они имеют очень разные характеристики. поведение, если газ внутри ионизирован или нет.Проще говоря, когда газ не ионизирован, лампа темная; когда газ ионизируется лампа светится. Когда лампа переходит из неионизированного состояния в ионизированное состояние, лампа говорят, что ударил или ионизировал или включил .

Когда газ не ионизирован, лампа выключена и ведет себя почти как как обрыв цепи. Чтобы быть более точным, может течь только очень слабый ток, называемый темный. текущий , но он настолько мал, что им можно пренебречь в большинстве приложения.И, конечно же, есть паразитная емкость, скажем, несколько пФ.

Лампы характеризуются двумя важными пороговыми значениями напряжения: ионизирующее напряжение (также называемое напряжение зажигания , пусковое напряжение напряжение или напряжение пробоя ) и поддерживающее напряжение (также называется , поддерживающее напряжение ).

Ионизирующее напряжение — это напряжение, при котором газ в лампе ионизирует.При превышении этого порога лампа, которая изначально была выключена , ионизирует (или ударит ) и включается. Напряжение ионизации обычно составляет от 50 до 100 В и зависит от от многих факторов, таких как тип электродов, их покрытие, состав газа, его давления, возраста лампы … перечислим лишь некоторые из них.

Поддерживающее напряжение — минимальное напряжение, необходимое для поддержания газ ионизированный.Поддерживаемое напряжение всегда меньше ионизирующего напряжения примерно на 10 до 20 В. Когда лампа горит и напряжение падает ниже этого порога, газ теряет его ионизация и лампа выключается.

Когда лампа горит, напряжение на ее выводе называется рабочее. напряжение или напряжение горения . Он довольно постоянен при изменении тока лампы, но лампа имеет отрицательный или характеристики положительного сопротивления при включении, в зависимости от тока.

Когда лампа горит, но ток низкий, только часть отрицательного электрод светится (называется нормальное свечение ), а лампа ведет себя как отрицательное сопротивление: увеличение напряжения приведет к уменьшению Текущий. При создании генераторов в этой области используются лампы накаливания, Преимущество отрицательного сопротивления, но свечение не очень яркое. Сила тока обычно ниже 100 мкА, но это зависит от лампы. вы используете.

Когда лампа горит, но сила тока выше, вся поверхность отрицательный электрод светится ( аномальное свечение ), а лампа ведет себя как «нормальное» сопротивление: увеличение напряжения приведет к также увеличить ток. При построении светового индикатора в этом районе обычно используются лампы накаливания.

Если лампа выключена (неионизирована), но на ее клеммах выше поддерживающее напряжение, но ниже ионизирующего напряжения, оно также может быть ионизированный внешним электромагнитное поле или ионизирующего излучения.Затем он будет оставаться ионизированным до тех пор, пока напряжение не упадет ниже поддерживаемого уровня. Напряжение.

Чтобы иметь общее представление о том, что происходит, я провел несколько измерений на «обычная» неоновая лампа накаливания (стиль NE-2) и на зеленом люминесцентном лампа накаливания примерно такого же размера. Давайте сначала посмотрим на неоновую лампу накаливания.

Изображение мерной неоновой лампы накаливания.

На следующем графике показаны нелинейные характеристики неоновой лампы.Напряжение отложено по горизонтальной оси (X), ток — по вертикальной оси (Y). Как видно, ток практически равен нулю, пока напряжение не достигнет напряжение удара (здесь 70 В), затем напряжение внезапно падает до напряжение горения (здесь 51 В) и лишь незначительно увеличивается с увеличением тока (оно изменяется от 51 В при 0 мА до 57 В при 3 мА, давая динамическое сопротивление 2 кОм). Лампы накаливания не идеально симметричны; они не созданы, чтобы быть такими: это лампа имеет напряжение зажигания 71 В, напряжение маринования 52 В. и динамическое сопротивление 1.6 кОм в обратном направлении.

Зависимость тока от напряжения для неоновой лампы накаливания. Балластный резистор 100 кОм Напряжение по горизонтальной оси, ток по вертикальной.

Те же данные показаны как функция времени. Здесь лампа подключается к сети переменного напряжения (50 Гц в этот случай). Напряжение лампы желтое (Ch2), а ток лампы синее (Ch3). Видно, что после перехода напряжения через ноль ток остается нулевым до тех пор, пока достигается напряжение зажигания; затем напряжение внезапно снижается до горящее напряжение вызывает узкие всплески: лампа горит.Ток соответствует синусоидальной форме сетевого напряжения, но напряжение поперек лампы меняется лишь незначительно. Как только напряжение упадет ниже поддерживаемого напряжения, ток будет ноль, и лампы погаснут. Затем он остается в этом состоянии, пока напряжение не достигнет напряжения зажигания. очередной раз.

Зависимость тока и напряжения от времени для неоновой лампы накаливания. Балластный резистор 100 кОм Напряжение — желтый (Ch2), а ток — голубой (Ch3).

Чтобы показать, как сопротивление становится отрицательным при малых токах лампы, I пытался увеличить балластный резистор со 100 кОм до 4,7 МОм. Хорошая новость заключается в том, что лампа колеблется (см. Ниже), что доказывает ее динамическое сопротивление действительно отрицательное, но из-за колебаний оно четко не отображается на графиках.

Зависимость тока от напряжения и времени для неона лампа накаливания, управляемая балластным резистором высокого номинала (4.7 МОм). К сожалению, это уже не та лампа, что была раньше, поэтому порог напряжения немного другие. Когда ток низкий, лампа колеблется, указывая на отрицательное сопротивление. На левом изображении напряжение указано по горизонтальной оси, а ток — по оси абсцисс. вертикальный; на правом изображении напряжение желтого цвета (канал 2), а сила тока голубого цвета (Глава 3).

Чтобы убедиться, что зеленые люминесцентные лампы накаливания ведут себя аналогичным образом, давайте теперь посмотрите на один из них.Они работают по тому же принципу, но имеют другую смесь газов. внутри.

Изображение мерной лампы накаливания зеленой муки.

На следующих графиках показаны те же меры, что и раньше, но для зеленого свечения. фонарь. Здесь напряжение зажигания составляет 107 В (102 В при реверсе), поддерживающее напряжение 57 В (64 В), динамическое сопротивление 2 кОм (3,2 кОм).

Зависимость тока от напряжения и времени для зеленого люминесцентная лампа накаливания.Балластный резистор 100 кОм На левом изображении напряжение указано по горизонтальной оси, а ток — по оси абсцисс. вертикальный; на правом изображении напряжение желтого цвета (канал 2), а сила тока голубого цвета (Глава 3).

Если вы хотите провести аналогичные измерения самостоятельно с помощью осциллографа, Изоляционный трансформатор и подходящие высоковольтные пробники являются обязательными.

Контрольная лампа сетевого напряжения

Это простейшее и наиболее распространенное применение неоновых ламп накаливания: просто лампа, которая светится при наличии сетевого напряжения.Это покажет, присутствует ли напряжение в сети или включен ли прибор. на.

Схема предельно проста: лампа накаливания включена последовательно с подходящий резистор и подключен к сети. Номинал резистора зависит от типа лампы и номинального напряжения сети. но это действительно не критично: считайте около 150 кОм для 230 В _AC и около 68 кОм для 120 В _AC линий. Сила тока в лампе будет около 1 мА.

Принципиальная схема монитора главного напряжения.

Точное вычисление номинала резистора довольно сложно, так как лампа характеристика нелинейная и ток не синусоидальный, но это не стоит усилие: ток в лампе действительно не критичен, просто измерьте тока (с помощью мультиметра с истинным среднеквадратичным значением), если вас это беспокоит, но это не действительно важно, наличие 0,5 или 2 мА не будет иметь большого значения.Обычно мощность, рассеиваемая на резисторе, довольно мала и один Достаточно модели на 0,25 Вт, 0,5 Вт — более консервативный выбор.

Три одинаковые лампы накаливания, работающие на разные токи: 350 мкА (слева), 700 мкА (в центре) и 1,6 мА (справа). (нажмите, чтобы увеличить).

Если вам нужна универсальная пилотная лампа, которая может работать от 120 В до 400 В, используйте резистор большего номинала; скажем 470 кОм или 1 МОм рассчитан на 0.5 Вт. Не все резисторы предназначены для работы с пиковым линейным напряжением: если это превышает их абсолютный максимальный рейтинг, вы можете подключить два или более меньших резисторы последовательно.

Три индикаторные лампы сетевого напряжения со встроенным балластным резистором. В красной и оранжевой лампах используется настоящая неоновая лампа накаливания, а в зеленой — флуоресцентный тип. (нажмите, чтобы увеличить).

Эта лампа накаливания в стеклопакете, похожем на предохранитель, и ее пускорегулирующий аппарат. резистор хорошо виден.Эта конкретная лампа не идеально подходит к держателю предохранителя, который у меня есть, поэтому для эту картинку я просто положил на нее. (нажмите, чтобы увеличить).

Ночники с неоновыми лампами накаливания

Благодаря их способности работать от сетевого напряжения только с балластом резистор, их низкое потребление тока и низкая светоотдача, неоновое свечение лампы широко использовались (были) в качестве ночных светильников, т.е. подключите к розетке переменного тока, чтобы сделать ночь менее темной в детской спальне.Теперь это приложение идентично световые индикаторы сетевого напряжения мы только что обсуждали, но с годами я наткнулся на некоторые любопытные схемы которые заслуживают своего места здесь.

Ночной светильник только для ночи

Просто добавив фоторезистор параллельно лампе накаливания, можно сделать очень простой и примитивный ночник, который отключается во время день. Фоторезистор размещен таким образом, чтобы на него не влияли напрямую свет, излучаемый лампой накаливания, но она все еще может видеть окружающий свет.Балластный резистор и фоторезистор действуют как делитель напряжения. Когда в комнате дневной свет, сопротивление фоторезистора составляет низкий, и напряжение на лампе падает до значения, достаточно низкого, чтобы предотвратить это. от удара.

Принципиальная схема ночного светильника.

Я не рекомендую эту схему, потому что она рассеивает больше энергии, когда лампа выключен, чем когда он включен; Тем не менее, мне это интересно, потому что простота.Он справляется только с одним фоторезистором, и я не мог придумать ни одного более простая схема, чтобы сделать то же самое. В конце концов, мощность, потребляемая этим устройством, незначительна, но все же она будет быть «лучше» с точки зрения эффективности, чтобы оставить лампу постоянно включенной чем выключить его шунтированием фоторезистором.

Две фотографии этого ночного светильника, выключенного и включенного. слева и «на» справа.Из-за разной экспозиции на двух снимках невозможно примите во внимание, что окружающий свет намного темнее, когда лампа включена. (нажмите, чтобы увеличить).

Ночник зеленая трубка

Следующий зеленый ночник интересен формой этого лампа накаливания, представляющая собой небольшую люминесцентную лампу, диаметром около 9 мм. × 50 мм. Он имеет холодные катоды и подключается как обычная неоновая лампа накаливания только через резистор 330 кОм и без пусковой цепи, но его форма намного больше.Здесь свечение исходит от газа между электродами, а не от объема. немедленно окружая их. Совсем другое свечение: здесь та часть разряда, которая светится называется положительным столбом как обычно горячий катод люминесцентные лампы , в то время как в обычных неоновых лампах накаливания он называется катодом Свечение . К сожалению, у меня нет конкретной технической информации по этой лампе.

Принципиальная схема этого ночника с зеленой трубкой.

Изображение зеленой трубки ночника. (нажмите, чтобы увеличить).

Ночник с белой трубкой

Следующий белый ночник еще интереснее, так как он отделил пусковые электроды. Здесь лампа также в виде небольшой трубки диаметром около 9 мм. × 50 мм, но с каждой стороны по 3 клеммы: две из которых подключены вместе и один один.Трубка имеет холодные катоды: клеммы, соединенные внутри, являются только основные электроды, но они не нагреваются током, они не нить. Но для запуска лампы дополнительные пусковые электроды ставят очень близко к основным электродам. Пусковые электроды подключаются к противоположным основным электродам с помощью два резистора 68 кОм: этого достаточно для локальной ионизации газа в виде в общей лампе накаливания. После ионизации разряд перемещается между основными электродами и шунтирует два пусковых резистора.Это хороший трюк, чтобы зажечь лампу, для которой обычно требуется немного больше пикового сетевого напряжения для ионизации. Также в этой трубке свечение исходит от газа между электродами, а не объемом, непосредственно окружающим их.

Здесь балласт — конденсатор емкостью 470 нФ. Пусковой ток ограничен резистором 390 Ом и 1 МОм один действует как спускной резистор для разряда конденсатора, когда устройство отключено от сети.К сожалению, у меня нет конкретной технической информации по этой лампе, ни один.

Принципиальная схема этого ночника с белыми трубками с балластом и пусковая цепь.

Изображение ночника с белой трубкой. (нажмите, чтобы увеличить).

Переключатель указателей поворота

Неоновые лампы накаливания широко используются в качестве указателей поворота, просто чтобы освещать выключатель, когда свет выключен, чтобы его можно было легко найти в темнота.Хитрость заключается в том, чтобы просто установить неоновую лампу накаливания (с балластным резистором). параллельно переключателю: когда переключатель разомкнут, лампа включена последовательно с грузом и светится. Схема представлена ​​на рисунке ниже; опять же, не ракетостроение схемы, но она настолько широко используется, что заслуживает упоминания.

Принципиальная схема переключателя фонаря ориентации.

Неоновые лампы накаливания потребляют небольшой ток, поэтому нагрузка значительно более низкий импеданс, чем у балластного резистора, эффективно замыкающий цепь в то время как слабый ток лампы недостаточен для питания нагрузки, которая остается выключенный.При замкнутом выключателе нагрузка регулярно включается и лампа горит. короткое замыкание.

Этот выключатель с подсветкой содержит небольшую неоновую лампу накаливания (и балласт резистор) параллельно с ним. Он светится только при выключенном свете. (нажмите, чтобы увеличить).

Подойдет любая нагрузка, потребляющая намного больше энергии, чем лампа: лампа, двигатель, реле, таймер … Условием для этого является то, что нагрузка гаснет при малом токе лампы накаливания; обычно это случается с большинство нагрузок, но некоторые чувствительные электронные устройства, такие как лампы LED или CCFL может не нравиться и время от времени пытаться запускаться, производя раздражающие мигает.Если это произойдет, можно добавить резистивную нагрузку параллельно фактическому нагрузку, например, небольшую лампочку накаливания, или управляйте нагрузкой через электромагнитное реле (контактор).

Монитор звонка телефона

Мы уже видели это неоновое свечение лампам требуется минимальное напряжение для зажигания и продолжения горения. Мы можем воспользоваться этой характеристикой для создания простого (аналогового) телефонный монитор звонка, i.е. лампа, которая мигает каждый раз, когда звонит телефон. Важно указать, что это работает только со старыми аналоговыми телефонными линиями; если у вас есть современная цифровая телефонная линия, она не будет работать.

Примечание: во многих странах подключают несертифицированные устройства, такие как этот к телефонной линии не допускается. Это приложение представлено только в учебных целях.

Аналоговая телефонная линия имеет напряжение холостого хода (при положенной трубке) обычно немного меньше. чем 50 В _DC , которое падает примерно до 10 В _DC при трубка снята.Этого недостаточно, чтобы зажечь лампу накаливания. Но когда телефон звонит, напряжение переменного тока около 150 В _{переменного тока} накладывается на линию, которой более чем достаточно для ионизации лампы накаливания. Низкое потребление тока ламп накаливания является желательной чертой этого случае, потому что он не перегружает телефонную линию.

Принципиальная схема показанного здесь монитора телефонного звонка с разъемом RJ11 разъем.

Не во всех странах используются одинаковые стандарты телефонной связи, и напряжение может отличаться. но эти значения типичны.Если лампа продолжает гореть после звонка, поддерживающее напряжение лампа слишком низкая (ниже напряжения холостого хода телефона). Чтобы решить эту проблему, просто попробуйте другую лампу накаливания или соедините две лампы накаливания. лампы последовательно.

Принципиальная схема такая же, как и индикатор сетевого напряжения, только резистор рассчитан на более низкое напряжение. Такую простую схему очень легко установить в (швейцарский) телефон. затыкать.

Два изображения монитора звонка телефона, показывающие, как он собран. внутри вилки. (нажмите, чтобы увеличить).

Отвертка сетевого тестера

Отвертка для сетевого тестера — еще одно типичное применение неонового свечения. лампы из-за их способности светиться очень малым током. Это старый инструмент, который используют электрики для проверки того, находится ли провод в сети. потенциал.Он представляет собой отвертку с изолированной ручкой. Внутри ручки находится неоновая лампа накаливания и дорогостоящая серия. резистор, около 1 МОм. Одна сторона соединена с валом, другая — с металлическим кольцом или зажимом на ручка. Пользователь касается зажима рукой, а тестируемого проводника — кончик вала. Если провод находится под напряжением, через лампу будет протекать очень слабый ток, резистор и корпус оператора, замыкающие цепь через емкостную или резистивная связь с землей.Если лампа горит, значит, проводник находится под напряжением. Сопротивление имеет очень высокое значение, чтобы поддерживать ток на безопасном уровне, например От 100 до 200 мкА, чтобы пользователь не почувствовал его.

Изображение трех отверток для тестера сети. Нижний старый, его вал не утеплен. (нажмите, чтобы увеличить).

Эти инструменты не очень безопасны по современным стандартам, потому что они требуют прямой контакт с одной стороной тестируемой цепи и с оператором тело с другой.Неисправность резистора может привести к поражению электрическим током. особенно если отвертка мокрая. В современных тестерах вал отвертки изолирован толстой пластиковой трубкой. остается только кончик. Еще один важный момент — свечение не очень яркое и затруднено. видеть под прямыми солнечными лучами. Яркость также зависит от того, как пользователь замыкает цепь: лампа загорится. светится сильнее, если вы находитесь в бетонном подвале, уложенном у стены, чем если бы вы стоите на деревянной лестнице на крыше, поскольку емкость между вашими кузов и земля не одно и то же.Это может привести к неправильному выводу. При этом я с радостью использую такие тестеры на протяжении десятилетий и Я все еще в порядке; Я просто отношусь к ним с уважением, которого они заслуживают. Даже если тестер сказал вам, что провод не под напряжением, это все равно хорошая практика. заземлить любой потенциально токоведущий провод, прежде чем прикасаться к нему.

Изображение отвертки для проверки электросети в действии. Обратите внимание, как пользователь касается заднего кольца, чтобы замкнуть цепь.(нажмите, чтобы увеличить).

Устройство проверки заземления розетки переменного тока

С помощью только неоновой лампы накаливания и двух резисторов можно построить полезный инструмент, который проверяет, правильно ли подключен заземляющий провод розетки переменного тока. связанный.

Существует несколько систем заземления, которые различаются от страны к стране, но обычно нейтральный (N) провод подключается к защитному заземлению (PE). провод на трансформаторе (или в точке входа в дом), и оба проводника проходят отдельно к различным розеткам (системы TN-S или TN-C-S).Это два отдельных провода, но они соединены вместе.

Идея состоит в том, что это соединение между землей и нейтралью приводит к короткому замыканию лампа, препятствующая горению. Если заземляющий провод (PE) не подключен или если под напряжением (P) и нейтраль (N) провода перевернуты, на лампе появится полное напряжение, которое свечение, указывающее на наличие проблемы.

Принципиальная схема проверки заземления.

Причина, по которой вместо одного резистора 150 кОм используются два резистора: для предотвращения короткого замыкания или перегрузки лампы при перекрещивании проводов. Вы можете использовать эту схему в сети 120 В _{переменного тока} , уменьшив два резисторы примерно до 68 кОм.

Если система заземления вашей установки не имеет прямого подключения между нейтралью и заземляющим проводом (система TT или IT) эта цепь наверное не сработает.

Имейте в виду, что эта простая схема не может обнаружить все неправильные отжимы. соединения: например, если нейтральный провод не подключен, а находится под напряжением. Во-первых, лампа не может светиться, даже если есть проблема с заземляющим проводом. Тем не менее, это быстрый и простой инструмент для обнаружения большинства неправильных соединений.

Изображение проверки земли. (нажмите, чтобы увеличить).

Эта схема чрезвычайно проста и может быть встроена непосредственно в сетевой штекер. как показано на картинке выше.В том, что я построил, лампа находится там, где обычно крепится кабель. и это на самом деле в очень удобном месте.

Тестер розеток переменного тока

Предыдущую схему можно улучшить, добавив еще две неоновые лампы и связка стабилитронов. Схема немного сложнее, но более универсальна.

Как и раньше, считаем, что заземление система, которую вы используете, имеет нейтральный провод (N) и защитное заземление. проводник (PE), соединенный вместе на трансформаторе (TN-S или TN-C-S системы).Вероятно, это не будет работать (или работать плохо) для систем TT и IT, где нет прямого соединения между землей и нейтралью.

Таким образом, нейтральный и заземляющий проводники обычно имеют одинаковое электрическое соединение. потенциал, два резистора 150 кОм включены параллельно, и все три лампы светятся. Если одно соединение отсутствует или два провода перевернуты, эти резисторы будут образуют делитель напряжения, который вдвое уменьшает сетевое напряжение на одной или нескольких лампах это не будет светиться.Группы из двух стабилитронов, соединенных спина к спине, предназначены для предотвращения этого. лампы светятся примерно половиной основного напряжения.

Схема выходного тестера.

Заставить эту схему работать от сети 120 В _{переменного тока} немного сложно, так как разница между напряжением зажигания лампы и половиной пикового значения меньше. сетевое напряжение. Я не тестировал, но думаю, что просто используя стабилитроны на 43 В вместо 150 В.Значения резистора должны быть в порядке, по крайней мере, для начала, но вам может понадобиться уменьшите их, если лампы слишком тусклые. В этом случае уменьшите их все примерно на один процент, чтобы соотношения сохранены. Это предполагает, что лампочки зажигают при напряжении 70 В и горят при напряжении 55 В; если ваши лампочки значительно отличаются, вам многим нужны разные стабилитроны или разные лампы.

Эта схема способна обнаружить больше неправильных подключений, чем Предыдущая.Тем не менее, он не может определить, перевернуты ли нейтраль и земля, так как эти два провода имеют одинаковый потенциал, отличается только цвет их изоляции. Значение трех ламп следующее:

Эта схема слишком сложна, чтобы поместиться в вилку сетевого шнура, поэтому я встроил его в небольшую пластиковую коробку и подключил к вилке с помощью короткого кабель, как вы можете видеть на картинке ниже.Я также распечатал таблицу со значением ламп для быстрого ознакомления.

Изображение тестера. (нажмите, чтобы увеличить).

Датчик пламени

Определить, горит ли газовая или масляная горелка на самом деле сложно, но можно быть очень полезным, например, чтобы перекрыть подачу топлива, если пламя погаснет. выключенный. Печь — это жесткая среда: фотодиод может обнаруживать излучаемый свет пламенем, но он может не выдержать высокой температуры.Или на диоде может скапливаться сажа, из-за чего он не видит пламя. Некоторые виды пламени, такие как горящие газы, излучают очень мало видимых свет и может быть лучше обнаружен с помощью ультрафиолетовых фотодиодов, которые являются тонкими и дорого. Термопара могла надежно измерить температуру внутри печи, но из-за тепловой инерции может потребоваться от нескольких секунд до нескольких минут реагировать.

Неоновая лампа накаливания может надежно обнаружить и показать наличие пламени с помощью пропускает через него ток.А схема действительно проста: все, что вам нужно, это немного больше, чем неон. лампа накаливания и вольфрамовый электрод.

Пламя состоит из плазмы: оно содержит ионизированные частицы, которые могут проводить электричество. Электрод в пламени замкнет цепь с горелкой только тогда, когда на нем горит пламя. Конечно, нужен электрод, который не горит и не плавится, как вольфрамовый. К счастью, их легко найти: электроды запальника газового барбекю легкодоступный, дешевый, изготовленный из вольфрама с изоляцией термостойкое керамическое крепление: они отлично подходят для этого применения.По соображениям безопасности горелку следует заземлить. Схема представлена ​​на следующем рисунке:

Принципиальная схема датчика пламени.

Изоляционный трансформатор — хорошая идея, потому что прямое подключение электрод с токоведущим проводом вашей сети опасен, следует кто-нибудь прикоснется к нему. Резистор 1 МОм — еще одна хорошая идея для ограничения тока до безопасное значение в случае случайного короткого замыкания электрода на земля.

На следующем рисунке вы можете увидеть тестовую установку, которую я провел с пропаном. факел. Фонарик подключается к заземлению с помощью черного зажима из кожи аллигатора слева, вольфрамовый электрод находится в пламени и светится красным из-за тепла и явно светится неоновая лампа накаливания. Два зажима из кожи аллигатора в центре и справа предназначены только для механическая опора и не имеют электрического соединения.

Неоновая лампа светится током, протекающим через пламя пропановая горелка.Из-за долгой выдержки и пламя, и лампа выглядят ярче, чем какие они есть на самом деле. (нажмите, чтобы увеличить).

При включенном пламени я измерил ток около 10 мкА при питании от сети. напряжение 230 В _AC : этого более чем достаточно, чтобы неон лампы накаливания. Он не очень яркий, но светится. Если нужен полезный (цифровой) сигнал, можно создать простую оптопару. поставив фотодиод или фоторезистор рядом с лампой накаливания и экраном их от окружающего света в черном корпусе.Это позволяет управлять микроконтроллером или логической схемой. Приятно то, что реакция лампы практически мгновенная: вы закрываете погаснет пламя, и лампа погаснет, вы зажжете пламя и лампы начинает светиться независимо от того, горячий электрод или нет.

Я также заметил, что пламя работает как диод и проводит больше тока. когда печь положительная, а вольфрамовый электрод отрицательный: как можно видите на картинке правый электрод лампы накаливания ярче, указывает на то, что больше тока течет слева направо.Я не знаю, почему происходит это явление и связано ли это с термоэмиссией. излучение горячего вольфрамового электрода.

Неоновые лампы накаливания для замены диак.

Неоновые лампы накаливания и диодов (также называемые триггерные диоды ) имеют очень похожие электрические характеристики. В некоторых случаях возможно заменить диак лампой накаливания. Но сначала давайте взглянем на диак и его кривую зависимости тока от напряжения.

Изображение двух диафрагм DB3 от двух разных производителей. Здесь измеряется тот, который справа, производства ST. (нажмите, чтобы увеличить).

Итак, я подключил диак к трассировщику кривых так же, как и для неона. лампы накаливания. На следующем графике можно увидеть, как ведет себя это устройство. Напряжение отложено по горизонтальной оси, а ток — по вертикальной. Сравнивая это с характеристиками неоновой лампы накаливания. измеренный ранее, можно увидеть, как они похожи.

Зависимость тока от напряжения для диак. DB3. Напряжение по горизонтальной оси, ток по вертикальной.

Диаки запускают около 30 В, что составляет примерно половину напряжения ионизации. лампы накаливания. Диаки более симметричны и не ломаются так резко, как свечение лампы делаю.

Ток и напряжение в зависимости от времени для DB3 diac.Напряжение — желтый (Ch2), а ток — голубой (Ch3).

Конечно, диаки предназначены для срабатывания по точному напряжению и симметричный, но иногда возможно заменить диак лампой накаливания и еще есть рабочая схема. Диак — определенно лучший выбор, но если вы застряли на необитаемом острове без диак и большого количества ламп накаливания у вас может быть обходной путь … Давайте посмотрим на два примера.

Диммер лампы накаливания на основе лампы накаливания

Это классическая схема диммера, широко используемая для управления яркостью лампочки накаливания.Единственная разница в том, что диак заменен на неоновую лампу накаливания. и работает точно так же: когда напряжение в цикле переменного тока растет выше напряжения ионизации лампы, симистор срабатывает и запускается проведение. Затем он будет отключаться в конце каждого полупериода переменного тока, когда ток падает. до нуля. Регулируя потенциометр 220 кОм, можно изменить время потребляется конденсатором 100 нФ для зарядки и, следовательно, задержка, необходимая для к симистору для срабатывания.

Принципиальная схема диммера лампы накаливания на основе лампы накаливания.

Поскольку для лампы накаливания требуется более высокое напряжение срабатывания (ионизации), примерно 70 В вместо 30 В, некоторые настройки разных резисторов и конденсаторы могут потребоваться, но в моей схеме подмена сработала сразу же я просто уронил лампу накаливания вместо диака и все.

Изображение диммера.Хорошо видна лампа накаливания. (нажмите, чтобы увеличить).

Не ожидайте увидеть горящую лампу накаливания: импульсы очень короткие и сильные. очень низкий. В полной темноте я мог наблюдать тусклый оранжевый свет, но он был недостаточно, чтобы быть запечатленным на снимке … или, я бы сказал, снимок хороший достаточно, чтобы быть представленным здесь.

Стробоскоп на основе ксеноновой лампы накаливания

Стробоскоп с ксеноновой трубкой — еще одно классическое приложение, в котором обычно используется diac, чтобы запустить трубку.И здесь неоновая лампа накаливания может успешно заменить диак. Схема работает следующим образом: сетевое напряжение выпрямляется 1N4007. диод и два параллельно заряженных электролитических высокого напряжения 2,2 мкФ конденсаторы, которые используются в качестве накопителя энергии для ксеноновой лампы. Резистор 1 МОм, подключенный параллельно к ним, действует как прокачка для медленного разрядить эту энергию, когда цепь отключена. Последовательный резистор 1 кОм с питанием от сети играет двойную роль: ограничивает пусковой ток при первом включении цепи и предотвращает слишком быструю зарядку конденсаторов, если частота режим работы установлен слишком высоко, так как это приведет к перегрузке трубки слишком большим количеством энергии. и повредить его.

Небольшой ток протекает через резистор 1 МОм и Потенциометр 4,7 МОм, медленная зарядка конденсатора 100 нФ через пусковой трансформатор. Когда напряжение достигает уровня ионизации лампы накаливания, TIC106D тиристор срабатывает и внезапно разряжает этот конденсатор 100 нФ через трансформатор, который подает импульс высокого напряжения на ксенон. трубка: ксеноновая трубка ионизируется и производит яркую вспышку. После того, как трубка израсходовала всю энергию двух электролитических конденсаторов, она теряет ионизацию, и цикл повторяется.Регулируя потенциометр, скорость, с которой конденсатор 100 нФ заряжена может быть изменена, как и частота вспышки.

Принципиальная схема стробоскопа.

Энергия, запасенная в электролитических конденсаторах, может быть смертельной, даже если цепь выключена или отсоединена: даже при включенном дренажном резисторе место, всегда убедитесь, что они разряжены, прежде чем прикасаться к цепи.

Изображение стробоскопа. (нажмите, чтобы увеличить).

Как и раньше, лампа не будет заметно светиться, и сильная вспышка ксеноновой лампы в любом случае будет подавить слабый свет, излучаемый лампой накаливания. Не ожидайте увидеть его сияющим.

Кстати, ксеноновая вспышка — тоже газоразрядная. Но она отличается от лампы накаливания более высоким давлением газа, требующим намного более высокое напряжение ионизации.Здесь свет излучается газом между электродами, называемыми положительный столбец и не является свечением, покрывающим только отрицательные электрод. Газовая смесь тоже разная.

Указатели поворота и осцилляторы

Из-за их нелинейных характеристик и отрицательной динамики сопротивления, неоновые лампы накаливания могут действовать как активные элементы в поворотниках и генераторы. Это делает схемы очень простыми, но есть некоторые компромиссы.

Во-первых, лампа должна работать в области отрицательного сопротивления, что требует балластный резистор высокого качества и низкий ток. В результате светится только отрицательный электрод, только на части его поверхности. и свечение не очень яркое. Тогда лампы накаливания работают довольно медленно: колебания почти не пойдут выше 10 кГц или около того. Ограничивающим фактором является время, необходимое для деионизации газа. Наконец, необходимо знать точные пороговые напряжения, чтобы предсказать точное время. генераторов этого типа, но допуски очень большие, и значения дрейфуют с течением времени.

Вам также потребуется, по крайней мере, напряжение питания, достаточно высокое для ионизации лампы, но желательно гораздо более высокое напряжение, так как генератор более стабильный и менее чувствителен к дрейфу пороговых значений при подаче более высокого напряжения. Обычно достаточно просто выпрямить сетевое напряжение, даже если Сеть 120 В.

Даже если это не самые полезные схемы на сегодняшний день, они все равно забавны для построить и их довольно легко заставить работать.Кроме того, мне нравится идея генератора без кремниевого компонента и вакуумные трубки.

Простой релаксационный осциллятор

Как видно на схеме ниже, сетевое напряжение выпрямляется 1N4007. диод, так что пульсирующий постоянный ток течет через резистор и медленно заряжает конденсатор емкостью 470 нФ. Если вы запустите эту схему напрямую с напряжением постоянного тока, диод не понадобится. Если вы посмотрите на эту схему, это всего лишь источник постоянного тока. световой индикатор с большим номинал резистора и конденсатор параллельно лампе.

Принципиальная схема релаксационного поворотника.

Пока напряжение остается ниже напряжения ионизации, говорят примерно 70 В, через лампу не может протекать ток. Когда напряжение достигает порогового значения, газ в лампе ионизируется, и конденсатор разряжается через лампу, вызывая короткую вспышку, затем лампы погаснут, и цикл начнется снова.

Важно использовать резистор большого номинала, чтобы подвести лампу к отрицательному полюсу. область сопротивления.Если его значение слишком мало, лампа просто включится и будет гореть без любое колебание. Замена конденсатора изменит частоту колебаний: как обычно, конденсатор большего размера замедлит мигание. Напряжение также имеет большое влияние на частоту: большее напряжение приводит к более быстрому миганию.

На следующих двух рисунках показано напряжение на лампе в двух разных напряжение питания: 120 В _{переменного тока} и 230 В _{переменного тока} .Из этих измерений видно, что напряжение ионизации этого конкретная лампа составляет 74,8 В, а поддерживающее напряжение — 57,2 В. Частота изменяется с 0,57 Гц до 3,3 Гц при изменении напряжения в сети. от 120 В _{переменного тока} до 230 В _{переменного тока} .

Напряжение лампы при питании от сети 120 В _AC (слева) и 230 В _AC (справа). Обратите внимание на разницу в частоте.

Следующее уравнение описывает, как можно рассчитать частоту. [1, 2] но это не стоит пытаться быть слишком точным из-за неопределенности пороговые напряжения:

Где ln — натуральный логарифм по основанию e .

Имейте в виду, что эта формула работает только при питании цепи постоянным током. Если вы используете выпрямленное пульсирующее напряжение, как здесь с диодом и Напряжение сети переменного тока, частота будет намного ниже.

Как вы можете видеть на картинке ниже, я построил этот генератор на небольшой печатной плате. Идея заключалась в том, чтобы установить его сразу за передней панелью распределительной коробки. К сожалению, я наконец установил вместо него постоянный световой индикатор, потому что поворотник был недостаточно ярким.

Изображение расслабляющего поворотника. Обратите внимание, светится только отрицательный электрод лампы. (нажмите, чтобы увеличить).

Я также снял короткое видео этого поворотника. На видео лампа мигает нерегулярно, но это не так. случае, это просто потому, что импульсы очень короткие и мешают затвор фотоаппарата. Учтите, однако, что светится только отрицательный электрод и только частично.

Посмотрите видео: blinker-video.mp4 (217 194 байта, 0:03, h364, 960 × 544, 23 кадра в секунду).

Даже если все лампы накаливания похожи, их электрические характеристики могут отличаться. сильно отличается от одной лампы к другой, поэтому для этой схемы может потребоваться модификации, чтобы заставить его работать с имеющимися у вас лампами и сетевое напряжение. Вот краткое описание того, что делать, если это не сработает:

Двухламповый мультивибратор

С двумя лампами накаливания можно построить простой мультивибратор и они светятся попеременно. Для этой схемы требуется истинное напряжение постоянного тока, которое подается от 1N4007. диод и высоковольтный электролитический конденсатор емкостью 16 мкФ. При необходимости этот конденсатор можно восстановить из старой компактной люминесцентной лампы. фонарь. Его значение не критично: стремитесь к нескольким мкФ и более. Резистор 330 кОм и резистор 2.Подстроечный резистор 2 МОм управляет частота колебаний путем изменения постоянного напряжения. Для работы с фиксированной частотой оба могут быть заменены одним Резистор 1 МОм 0,25 Вт.

Схема двухлампового мультивибратора.

Когда схема включена, диод выпрямляет сетевое напряжение переменного тока. и медленно зарядите электролитический конденсатор через резистор и триммер.Когда напряжение станет достаточно высоким, одна из двух ламп ионизируется и включать. Из-за изменений параметров одна из двух ламп всегда будет гореть. первый. Как только это происходит, напряжение на его электроде падает из-за его удара напряжение до его напряжения горения, которое на 10-20 В. ниже. Из-за конденсатора 150 нФ это падение от 10 до 20 В также появляется. на другой лампе, понизив ее напряжение на такую ​​же величину.

Теперь предположим, что горит первая лампа.Напряжение на нем — это напряжение горения, скажем, 50 В. Конденсатор 150 нФ теперь заряжается через резистор 1 МОм другая лампа. Напряжение на второй лампе повышается, и когда ее напряжение ионизации становится равным достигнув, скажем, 70 В, загорится вторая лампа. Теперь напряжение на второй лампе внезапно падает с 70 до 50 В, ее напряжение горения. Опять же, из-за конденсатора 150 нФ это падение 20 В также появляется на первой лампе, которая погаснет, потому что напряжение теперь ниже его поддержание напряжения.Теперь роли поменялись местами, заряды 150 нФ в обратном направлении. и цикл повторяется.

Это довольно критичная схема, требующая почти двух электрических цепей. идентичные лампы накаливания. Не всякая лампа здесь подойдет: если не работает, попробуйте другой набор лампы или более высокое напряжение питания.

Напряжение на двух лампах можно увидеть на следующем графике: частота около 1,4 Гц.Здесь схема была запитана от сети 230 В _{переменного тока} . К сожалению, в моем случае две лампы слишком разные, чтобы работать на более низком уровне. напряжение, и он перестанет колебаться ниже примерно 150 В _AC . Вы можете увидеть разницу в напряжении ионизации и горения как сдвиг между желтым и синим следом. Но можно запустить эту схему от сети 120 В _{переменного тока} , если лампы лучше подобраны.

Напряжение на двух лампах.

Как видите, напряжения на лампах — это не прямоугольные волны, а ток в лампах есть. Если нужно сгенерировать прямоугольную волну, можно поставить резистор (10 кОм или около того) последовательно с каждой лампой и получить выходной сигнал через Это.

Также обратите внимание, что электролитическому конденсатору требуется некоторое время, чтобы заряжать, когда цепь включена, поэтому не ожидайте, что она запустится немедленно.И наоборот, после выключения он будет продолжать мигать в течение нескольких секунд.

Также имейте в виду, что заряд в высоковольтном электролитическом конденсатор может быть смертельным, даже если поворотник выключен : всегда перед прикосновением к какой-либо части цепи убедитесь, что он разряжен !!! Было бы неплохо добавить дренажный резистор, но из-за высокоомный зарядный резистор, выпускное отверстие должно быть намного больше, например 10 МОм или около того: разрядка аккумулятора займет очень много времени. конденсатор через штуцер.Поэтому всегда проявляйте особую осторожность и создавайте его только в том случае, если знаете, что делаете. и на свой страх и риск.

Созданный мной мультивибратор виден на картинке ниже. Я выбрал небольшую травленую печатную плату, но это не является строго необходимым.

Фотографии двойного поворотника. (нажмите, чтобы увеличить).

Я также снял короткое видео работы этого поворотника. Как обычно, лампы находятся в области отрицательного сопротивления и не светятся. очень ярко.И, конечно же, поскольку они работают на постоянном токе, только отрицательный электрод светится.

Посмотрите видео: twin-blinker-video.mp4 (254 545 байт, 0:03, h364, 960 × 544, 23 кадра в секунду).

Мониторы предохранителей

Неоновые лампы накаливания широко используются в качестве предохранителей. Самый простой и эффективный способ сделать это — подключить лампу в параллельно с нагрузкой как сеть индикатор напряжения, так что, когда лампа включена, вы знаете, что предохранитель хороший.Альтернативный способ — подключить лампу параллельно предохранителю в качестве переключить свет ориентации, чтобы, если предохранитель исправен, лампа выключена и включается при сгорании предохранителя; в виде если, конечно, подключена подходящая нагрузка. Здесь действуют те же ограничения, что и для ориентирующего света.

Когда я подключаю что-то параллельно предохранителю, например, лампу накаливания, я обычно добавляют дополнительный предохранитель, чтобы убедиться, что в случае выхода из строя основной предохранитель никогда не обходится.Этот дополнительный предохранитель не является обязательным, но это хорошая идея; в цепи диаграмма нарисована пунктирными линиями. Минимальный номинальный ток для небольших предохранителей обычно составляет 50 мА, и это значение, которое я обычно использую. Сила тока в лампе накаливания, конечно, намного меньше.

Принципиальная схема ламп накаливания в качестве предохранителей. Оба варианта возможны также одновременно.

Еще одна идея создания монитора предохранителей — использовать релаксационный осциллятор.Здесь неоновая лампа накаливания показывает, оставаясь горящей, что предохранитель исправен. мигает, что предохранитель перегорел, и остается выключенным, что нет питания.

Схема, показанная на рисунке ниже, основана на релаксации осциллятор (мигалка), описанный ранее. Когда предохранитель исправен, лампа питается в основном через 150 кОм. и его последовательный диод. Резистор 2,2 МОм и его последовательный диод оказывают незначительное влияние. Это смещает лампу в области положительного динамического сопротивления, которая остается включенной. не моргая.Если предохранитель перегорел, лампа запитывает только резистор 2,2 МОм. который теперь смещен в области отрицательного динамического сопротивления и мигает. Конденсатор задает частоту колебаний. Конечно, если нет питания, лампа остается выключенной.

Принципиальная схема монитора мигающих предохранителей.

Как и прежде, два дополнительных предохранителя, обозначенные пунктирными линиями, являются необязательными и просто чтобы убедиться, что главный предохранитель никогда не будет отключен, если эта маленькая неисправность цепи.

Изображение мигающего монитора предохранителя. (нажмите, чтобы увеличить).

Я построил этот монитор в небольшой пластиковой коробке, которую я установил рядом с автоматический выключатель, который здесь представляет собой главный предохранитель. Хорошо видны два дополнительных предохранителя. Схема забавная, но я должен признать, что лампа не очень яркая. Примерно через десять лет непрерывной работы лампа полностью погасла. и мне пришлось заменить его на новый.

Трубки Никси

Nixies — это особый тип неоновых ламп накаливания, используемых в дисплейных трубках. Вместо одного они имеют несколько катодов (отрицательных электродов) в форме с формами для отображения. Например, у большинства газоразрядных трубок десять катодов имеют форму цифр от 0. к 9. Все катоды остаются плавающими, кроме того, который мы хотим показать. подключен к цепи. Когда ток течет, поверхность этого катода будет светиться, а его форма будут хорошо видны, в то время как все остальные катоды останутся темными.

Анод обычно имеет форму сетки на передней и задней стороне трубка, достаточно тонкая, чтобы пропускать большую часть света. На снимке хорошо видна его сотовая структура.

Изображение газовой трубки Philips Z520M в форме «4». катод подключен к цепи. (нажмите, чтобы увеличить).

Для ламп Nixie требуется постоянное напряжение в диапазоне от 150 до 300 В, в зависимости от модель.Как и все неоновые лампы накаливания, им также нужен балластный резистор, обычно в 10 диапазон до 100 кОм, чтобы ограничить ток до 1-2 мА подключенного к анодному выводу. Цифры включаются и выключаются подключением соответствующих катодов. на землю, обычно с помощью высоковольтного транзистора. Потенциал земли одинаков для источника высокого напряжения nixie и цифровая схема управления.

Базовое соединение газовой трубки.

За исключением некоторых трубок с одним или двумя десятичными знаками, одновременно может быть подключен только один катод. Подключение более чем одного одновременно может разочаровать, так как только один может светиться или, может быть, только частично, но это не повредит трубку. Десятичные точки, с другой стороны, предназначены для совместной работы с основным катодом и при одновременном подключении ведут себя должным образом.

Регуляторы напряжения

Когда лампа накаливания ионизирована, напряжение на ее выводе достаточно велико. постоянный.Большие колебания тока лампы мало влияют на напряжение. Таким образом, лампы накаливания могут использоваться в качестве регуляторов напряжения, ведя себя почти как большие Стабилитроны.

Теперь обычные лампы накаливания созданы для работы как лампы, поэтому их напряжение регулирование не очень хорошее. Они не настроены на какое-либо конкретное значение и не стабильны время. Но существуют трубки для регуляторов напряжения: они специально созданы для этого. Назначение и основаны на том же тлеющем разряде, что и обычные неоновые лампы накаливания.Они могут быть изготовлены с жесткими допусками и хорошими температурными коэффициентами. У них большие электроды, чтобы выдерживать более высокие токи, электроды — нет. покрыты для лучшей долговременной стабильности, и они тщательно состариваются производитель перед использованием.

Изображение двух трубок стабилизатора напряжения 0A2 на 150 В. Слева трубка производства Philips, справа трубка. производства Sylvania. Обе трубки включены, но свет не проникает.(нажмите, чтобы увеличить).

Эти трубки довольно большие, размером с вакуумную трубку. Свечение внутри не всегда хорошо видно: некоторые довольно открыты и светятся очевидно, что другие затрудняют определение того, включена ли трубка или нет. нет. Большинство из них поляризованы: у них есть анод и катод, которые не должны быть отмененным. Существуют модели с номинальным напряжением от 75 до 150 В с рабочими характеристиками. токи в диапазоне от 5 до 40 мА.[3]

Они используются как стабилитроны, обычно параллельно с нагрузкой и подключен к нерегулируемому питанию с ограничивающим резистором. В приведенном ниже примере используется лампа 0A2, рассчитанная на 150 В. Резистор 22 кОм ограничивает ток примерно до 9 мА для этого. заявление. Эта конкретная трубка рассчитана на ток от 5 до 30 мА.

Типовая принципиальная схема лампового стабилизатора напряжения 0A2.

Большинство этих трубок имеют внутренние соединения, которые можно использовать для отключения нагрузку, если трубку вынуть из патронов. В противном случае, если это произойдет, на индикаторе появится полное нерегулируемое напряжение. нагрузка.

Несмотря на то, что стабилитроны имеют только одно пороговое напряжение, светятся регуляторы перескакивают при запуске: при первой подаче напряжения оно будет полностью увеличится до напряжения ионизации, трубка ионизируется и напряжение падает до нормального рабочего напряжения, которое немного ниже.В зависимости от приложения это может быть или не быть проблемой.

Кроме того, нерегулируемое напряжение должно быть достаточно высоким, чтобы трубка могла ионизировать; например, 0A2 требует минимум 180 В в нормальном условия освещения и из-за темноты эффект, 225 В в полной темноте. Некоторые пробирки содержат следы радиоактивных материалов, чтобы свести к минимуму темноту. эффект; но это не случай 0A2.

Светильники декоративные

Из-за своего уникального свечения, которое покрывает отрицательный электрод, неоновое свечение для украшения использовались лампы с электродами всех размеров и форма.Цель здесь не в том, чтобы показать галерею причудливых ламп, а в том, чтобы показать несколько из них. те, которые технически интересны.

Лампы имитаторы пламени

Лампы, имитирующие пламя, — любопытные устройства: электроды имеют форму пламени и находятся на расстоянии около 1 мм друг от друга. Разряд не покрывает всю поверхность и перемещается. На самом деле, все газовые разряды имеют тенденцию мерцать, потому что они зависят от от давления и температуры газа.Газ не может находиться в равновесии из-за разряда, который нагревает газ. и перемещает свои атомы. Обычно желательна стабильная разрядка, и принимаются меры по стабилизации это, но здесь все наоборот: лампа устроена так, чтобы мерцать.

Обычные лампы накаливания имеют небольшие электроды, которые предназначены для того, чтобы светиться на их как можно более устойчивой по всей поверхности. Тем не менее, время от времени вы найдете лампу, в которой только свечение частично покрывает электроды и иногда перемещается.Это происходит с новыми лампами, но чаще бывает после многих часов эксплуатации. услуга.

Изображение лампы, имитирующей пламя. (нажмите, чтобы увеличить).

Чтобы усилить эффект мерцания, электроды имеют большую поверхность, намного больше, чем у обычной лампы накаливания, так что лампа работает в области нормального свечения , где разряд не покрывает всю поверхность.Электроды плоские, расположены параллельно и близко друг к другу. Обращенные друг к другу поверхности электродов покрыты изоляционный лак, чтобы свечение усиливалось на поверхностях, обращенных к за пределами. Таким образом, путь от одного электрода к другому длиннее и, если разряд движется, изменение длины менее значимо. В противном случае выделения могут быть только на ближайшей части электроды.

Светящаяся часть электродов имеет черный цвет, что означает, что они покрыты некоторым материалом, чтобы уменьшить рабочую функцию и увеличить коэффициент излучения электронов.Я не знаю, связано ли это с эффектом мерцания или это просто сделано для уменьшения ионизирующего напряжения.

Свечение движется примерно циклически, следуя своего рода узор, но с некоторой случайностью в нем. В одних местах он остается больше, чем в других, но иногда перемещается случайным образом. быстрее, иногда оставаясь на одном месте на полсекунды или больше. Текущее видео наглядно иллюстрирует этот эффект.

Посмотрите видео: видео-лампа, имитирующая пламя.mp4 (1085115 байт, 0:04, h364, 960 × 544, 23 кадра в секунду).

Напряжение ионизации имеющейся у меня лампы около 150 В в обоих направления. Сила тока составляет около 8 мА _RMS при питании от 230 В _АС , но ток слегка «пляшет» вслед за мерцающим эффектом.

Зависимость тока от напряжения для этой лампы, имитирующей пламя. Напряжение по горизонтальной оси, ток по вертикальной.Кривая не совсем повторяется и слегка танцует на экране вслед за мерцающим эффектом.

Как и в обычных неоновых лампах накаливания, светится только отрицательный электрод, и они оба кажутся светящимися из-за источника питания переменного тока. Но переменный ток не имеет ничего общего с эффектом мерцания: лампа светится с таким же эффектом пламени, даже если питание подается от красивой и гладкой Напряжение постоянного тока, но только на отрицательном электроде.

Потребление тока лампой, имитирующей пламя, с плавным постоянным током Напряжение. Изменения силы тока следуют за эффектом мерцания.

Светильник в форме симпатичного цветка

Существуют всевозможные декоративные лампы с электродом всех видов. формы. Я выбрал этот, потому что у него интересная структура. Он имеет два основных электрода, которые вместе образуют форму розы, каждый из которых половина последнего цветка, один — задние лепестки, а другой — передний единицы.Когда лампа работает от переменного тока, светятся оба электрода и вся роза светится. с розовато-розовым цветом.

Изображение розовой декоративной лампы при питании от сети переменного тока. На этой картинке цвет лепестков не очень хорошо представлен, они розовее на самом деле. (нажмите, чтобы увеличить).

Но есть еще две части, имеющие форму двух листочков, каждая из которых подключен к основному электроду. Когда лампа светится розовым, листья светятся зеленым.Листья покрыты зеленым флуоресцентным лаком. Здесь не газ светится в непосредственной близости от электроды как на лепестках, это лак светится.

Интересно то, почему светятся листья. Ударяют ли по листьям два электрода электроны или ионы, или это просто два электрически инертных элемента, возбуждаемых незаряженными частицами, такими как УФ свет? Что ж, есть простой способ узнать: питание лампы постоянным током.

Изображение розовой декоративной лампы при питании от постоянного тока. Обратите внимание, что только один электрод светится розовым, а оба листа светятся зеленым. (нажмите, чтобы увеличить).

При питании от постоянного тока, как и ожидалось, только половина цветка светится розовым, в то время как положительный электрод остается темным. Но оба листа по-прежнему светятся. Это значит, что то, что волнует зеленый флуоресцентный лак, не электроны и ионы.Если бы это было так, их электрический заряд привел бы их только к одному лист. Итак, то, что заставляет листья светиться, на самом деле является ультрафиолетовым излучением, не зависит от полярности электрического поля. Тот факт, что каждая створка соединена с одним электродом, является чисто механическим. причины поддержки, но листья не являются электродами и не участвуют в текущий поток. Обычное стекло непрозрачно для ультрафиолетового света, который остается внутри.

Я не измерял спектр этой лампы, но розовато-оранжевое свечение цветок заставляет меня думать, что он содержит смесь аргона и неона.Аргон обычно используется в лампах накаливания из-за его ультрафиолетового излучения, но сам по себе имеет голубоватое свечение. В сочетании с неоном, который светится оранжевым, объясняет, почему общее свечение розоватое.

Лампы неоновые накаливания и неионизирующее (радиочастотное) излучение

Радиочастотное (РЧ) поле может напрямую ионизировать газ внутри неонового свечения. лампа, если она достаточно сильная. Радиочастотные электромагнитные волны — это неионизирующее излучение, но неон лампы накаливания предназначены для ионизации электрическим полем, поэтому есть ничего удивительного в том, что неионизирующее излучение может ионизировать неоновая лампа накаливания.В этом случае нет необходимости подключать электроды к какой-либо цепи; в электромагнитное поле будет напрямую связываться с ними, и они будут действовать как антенны. Фактически, газ низкого давления будет ионизироваться и светиться в сильном радиочастотном поле даже если электроды отсутствуют вообще, но дополнительная связь с электродами помогает.

Как видно на следующем рисунке, мини-катушки Тесла достаточно, чтобы возбуждают неоновую лампу накаливания: даже если я держу лампу за стекло, которое хороший изолятор, еще светится в руке.Прикосновение к электродам руками увеличивает интенсивность. Здесь мощность, вырабатываемая мини-катушкой Тесла, довольно мала и безвредна, но, как правило, следует избегать воздействия сильных электромагнитные поля. Ее частота составляет около 3,3 МГц, но я не знаю интенсивности электромагнитное поле.

Изображение неоновой лампы накаливания в сильном электромагнитном поле. Обратите внимание, что лампа не подключена и горит, даже когда я держа его за стакан.(нажмите, чтобы увеличить).

На следующем рисунке вы можете увидеть неоновую лампу накаливания, удерживаемую пластиком. пинцет: электрическое соединение отсутствует, но лампа горит, возбужденная электромагнитное поле.

Изображение неоновой лампы накаливания в сильном электромагнитном поле. Обращаем ваше внимание, что лампу удерживают изолирующим пинцетом. (нажмите, чтобы увеличить).

Чтобы ионизировать газ в лампе накаливания, вам понадобится сильное электромагнитное поле. поле.Например, тот, который генерируется вашим мобильным телефоном с мощностью около 1 Вт даже очень близко к антенне не хватит. Вам нужно больше мощности.

На картинке ниже я держу люминесцентную лампу 120 см. Хорошо, технически это не неоновая лампа накаливания, это газ низкого давления газоразрядная трубка, которая также ионизируется в присутствии сильного электромагнитного поля. Структура на заднем плане — изолированная башня, которую я использовал в качестве антенны. для тестирования передатчика 137 кГц.Когда передатчик работает, поле достаточно сильное, чтобы ионизировать трубка. Опять же, следует избегать воздействия сильных электромагнитных полей, поэтому не повторяйте этот опыт.

Люминесцентная лампа также светится в сильном радиочастотном поле. Здесь, у основания изолированной башни, используемой как передающая на частоте 137 кГц. антенна. (нажмите, чтобы увеличить).

Простой радиомонитор

Если лампа полностью изолирована и не включена в цепь, требуется сильное электромагнитное поле для ионизации.Не только поле должно быть достаточно сильным, чтобы ионизировать газ, но и для обеспечения питания лампы.

Но если лампа смещена на какое-то напряжение ниже ионизационного напряжения, более слабое электромагнитное поле может ионизировать лампу. Если напряжение выше, чем поддерживаемое напряжение, как только РЧ поле ионизирует лампу, лампа остается включенной до тех пор, пока напряжение не упадет ниже этого порог. Таким образом, можно создать простое и достаточно чувствительное радиочастотное поле. монитор с неоновой лампой накаливания.

Предположим, у вас есть безопасный (с ограничением по току) источник напряжения около 90 В или более, например, как описано ниже. Если вы вручную отрегулируете напряжение до точки, которая находится чуть ниже ионизирующей Для ионизации лампы достаточно небольшого радиочастотного поля.

Принципиальная схема представлена ​​ниже. Потенциометр регулирует напряжение на лампе. Кнопка (или выключатель) позволяет быстро включать и выключать лампу. снова, чтобы деионизировать его, когда это необходимо.Конденсатор развязки и две катушки индуктивности отделяют ВЧ от источника питания. поставлять. Дополнительная дипольная антенна может быть подключена параллельно с лампой для еще больше повысить его чувствительность.

Принципиальная схема монитора радиочастотного поля.

Для этого приложения будут работать как переменный, так и постоянный ток; если вы используете постоянный ток, лампа будет продолжайте светиться после ионизации RF, и вам придется вручную перезарядить детектор с переключателем «тест»; если вы используете AC, этого не будет необходимо, так как лампа гаснет через каждые полупериод.

Чтобы использовать этот монитор, начните с потенциометра 2,2 МОм в его 0 В (нижнее) положение, включите цепь при отсутствии поля и медленно повышайте напряжение до тех пор, пока не загорится лампа накаливания. Теперь слегка поверните потенциометр в другом направлении и проверьте повторное включение питания, при котором лампа остается выключенным, и вы готовы к работе: радиочастотное поле заставит лампу светиться.

Для тестирования вы можете попробовать мобильный телефон или ручной передатчик: лампочка загорится. свечение вблизи антенны.Имейте в виду, что требуется некоторая мощность РЧ мощности. Подключение небольшого диполя к клемме лампы резко увеличивает ее чувствительность, особенно если он обрезан, чтобы резонировать на желаемой частоте.

Изображение монитора радиочастотного поля перед портативным трансивером. Для этого изображения я закоротил кнопку. Поскольку этот монитор питается от постоянного тока, лампа продолжает гореть после трансивер возвращается в режим приема.(нажмите, чтобы увеличить).

Изображение задней стороны радиомонитора. Поскольку в этом прототипе ничего не изолировано, важно использовать безопасный источник высокого напряжения. (нажмите, чтобы увеличить).

Безопасный источник питания высокого напряжения

Для питания этого радиомонитора и ламп накаливания в В общем, безопасный генератор высокого напряжения может быть очень полезен в качестве сетевого напряжение опасно.Я наткнулся на заметку о приложении Lienar Technology [4] с описанием источника питания высокого напряжения для генератор импульсов. Эта простая схема очень хорошо работает с лампами накаливания, поскольку обеспечивает 90 В. с максимальным током 1 мА, начиная с одной батарейки АА 1,5 В. Нет опасности прикоснуться к высоковольтному выходу, пока он не используется для зарядки большого конденсатора.

Он основан на микромощном DC / DC преобразователе типа LT1073 и диодном напряжении. тройник.Здесь вам понадобится LT1073: LT1073-5 или LT1073-12 работать не будут. Катушка индуктивности 150 мкГн является наиболее важной частью этой схемы и должен выдерживать ток не менее 800 мА без насыщения. Если вы купите новую катушку индуктивности, то легко сможете выбрать подходящую модель. Если вы используете один из мусорной коробки, убедитесь, что он может справиться с текущий: в противном случае он может разрушить ваш LT1073. Но выбор подходящей катушки индуктивности для преобразователя постоянного / постоянного тока — дело долгое и сложное. тема, выходящая далеко за рамки этой страницы.

Принципиальная схема монитора ВЧ поля с безопасным высоким напряжением генератор.

Напряжения 90 В должно хватить для большинства ламп накаливания. Если требуется более высокое напряжение, уменьшение значения R3 и / или R4 приведет к увеличить выход. Если этого недостаточно, можно попробовать добавить два дополнительных диода MUR120 и два дополнительные конденсаторы 100 нФ к цепочке умножителя, но я не тестировал это.

Я построил этот высоковольтный генератор в небольшом пластиковом ящике вместе с батарейный отсек и небольшой выходной разъем, чтобы я мог безопасно использовать его питание любого устройства, требующего +90 В _DC , генератор импульсов описанный в оригинальной статье, являющейся одним из таких.

Изображение безопасного генератора высокого напряжения. (нажмите, чтобы увеличить).

Лампы неоновые накаливания и ионизирующее излучение

Ионизирующее излучение может ионизировать неоновую лампу накаливания.Если вы подаете на лампу накаливания постоянное напряжение, превышающее допустимое напряжение, но ниже его напряжения ионизации, лампа не должна включаться. Но на практике через некоторое время лампа со временем включается сама. Происходит то, что когда ионизирующее излучение проходит через лампу, она ионизирует газ и запускает разряд. После включения лампа будет гореть до тех пор, пока напряжение не опустится ниже допустимого. поддержание напряжения. Вокруг всегда несколько ионизирующих излучений, они часть нашего окружающей среды и называются фоновым излучением .Не о чем беспокоиться: если вы не живете в зараженной местности, радиационный фон — это в основном естественное и нормальное явление. Но он может ионизировать вашу лампу накаливания; попытайся. Как часто это происходит, зависит от интенсивности излучения и лампа у вас есть: может быть, каждые несколько минут, может быть, каждые пару часов, но она бывает.

Неоновые лампы накаливания не чувствительны к ионизирующему излучению: они имеют некоторую чувствительность, но это побочный эффект, а не желаемая функция.Согласно [1] неоновые лампы накаливания могут работать в зонах с высоким ионизирующим излучением: лампы работают нормально, но стекло может становятся ломкими; конечно, я не тестировал это и просто сообщаю об этом как есть.

Думаю, интересно взглянуть на близкого родственника лампы накаливания: трубка Geiger Müller . Это также газоразрядная трубка низкого давления; он имеет два электрода и аналогичная смесь газов. Давление выше, электроды имеют гораздо большую поверхность и стенки трубки намного тоньше, что позволяет ионизирующему излучению легко проникать трубка.На картинке ниже изображен блин СИ-8Б (СИ-8Б). стиль трубки. Это особенно интересно, потому что у него большое прозрачное слюдяное окно. с одной стороны, что позволяет видеть, что происходит внутри; подавляющее большинство Трубки Гейгера сделаны из цельного металла и сквозь них ничего не видно.

Трубка Гейгера СИ-8Б (СИ-8Б), подключенная к подходящему источник питания, как указано в его техническом паспорте: 390 В с 4.Последовательный резистор 7 МОм. (нажмите, чтобы увеличить).

Трубки Гейгера работают чуть ниже своего поддерживающего напряжения в области называется плато . Они не предназначены для постоянного свечения. Когда ионизирующая частица попадает в трубку, возникает лавина. разряда, который усиливает его действие и заставляет трубку проводить на короткое время время. Но трубка предназначена для максимально быстрого тушения разряда. быть готовым к обнаружению следующей частицы.Оказывается, эти разряды действительно излучают свет, но из-за геометрия электродов и низкое напряжение питания, свечение только локализуется в области удара частицы. В трубках Гейгера следует избегать общего и постоянного разряда.

На следующих рисунках приведены некоторые примеры. Из-за длительных экспозиций было обнаружено более одной частицы и на одном изображении видны несколько светящихся областей, даже если они были отдельные события.Свечение действительно слабое: его довольно сложно увидеть невооруженным глазом даже в полная темнота и вам нужно адаптировать глаза к темноте на несколько минут до того, как вы действительно сможете что-либо увидеть. Сфотографировать эти крошечные вспышки света на камеру еще сложнее, поэтому качество этих изображений не очень хорошее, но я надеюсь, что они идея.

Несколько снимков ионизирующих частиц, обнаруженных трубкой СИ-8Б Поставляется с напряжением 390 В и 4.Последовательный резистор 7 МОм. Из-за длительных выдержек видно более одного разряда в одном и том же картина, но это были отдельные события. (нажмите, чтобы увеличить).

Спектр излучаемого света

Меня интересовал спектр света, излучаемого лампами накаливания, поэтому я пытался это измерить. Так как под рукой у меня не было хорошего анализатора оптического спектра, я сделал несколько снимков. через ювелирный спектроскоп, а затем восстановили данные спектра от яркость пикселей.Это не самый точный способ сделать это и не имеет разрешения, но дает идея.

На первой картинке можно увидеть измеренный мною спектр регулярной оранжевая неоновая лампа накаливания. Появляются отчетливые и разделенные линии, типичные для газов низкого давления. вполне понятно, даже если разрешения не хватит, чтобы их все разрешить. Это действительно похоже на известный спектр неонового газа низкого давления, который должен иметь сильные пики на 540.1, 585,2, 588,2, 603,0, 607,4, 616,4, 621,7, 626,6, 633,4, 638,3, 640,2, 650,6, 659,9, 692,9 и 703,2 нм. Не все из них видны, а те, что расположены близко друг к другу, не могут быть разрешено, но сходство неплохое: несомненно, есть неон внутри.

Спектр света, излучаемого неоновой лампой накаливания. Длина волны в нм отложена по горизонтальной оси, а амплитуда — в произвольной юнитов находится на вертикальном.

Как видно, большая часть света находится в желто-красной части экрана. спектр с очень небольшим количеством зеленого и совсем без синего. Это объясняет, почему неоновые лампы накаливания обычно используются желтого, оранжевого и красного цветов. светятся индикаторы, но дают разные плохие результаты при использовании с зеленым или синим цветная обложка.

На второй картинке можно увидеть измеренный мною спектр зеленого люминесцентная лампа накаливания. Спектр стал шире и имеет широкий пик в зеленом диапазоне.Некоторые линии все еще видны (или их можно догадаться) около 590 нм, но их невозможно разрешить, чтобы увидеть, совпадают ли они с аргоном или неоном.

Спектр света, излучаемого люминесцентной лампой зеленого свечения. Длина волны в нм отложена по горизонтальной оси, а амплитуда — в произвольной юнитов находится на вертикальном.

На этом третьем изображении представлен спектр синего флуоресцентного свечения. фонарь.Я не слишком уверен в точности этого спектра по нескольким причинам: сильное синее излучение в «левой части» спектра выглядит неправильно, цвета не полностью совпадают с тем, что наблюдалось, синий часть спектра находилась на дальней стороне поля зрения, поэтому мне пришлось наклоните камеру, чтобы полностью запечатлеть его, внося некоторое искажение, и мне интересно если масштаб все еще линейный. Итак, отнеситесь к этому спектру со скепсисом, общая форма, вероятно, правильно, но длины волн могут быть неточными.

Спектр света, излучаемого флуоресцентной лампой синего свечения. Длина волны в нм отложена по горизонтальной оси, а амплитуда — в произвольной юнитов находится на вертикальном. Этот спектр выглядит подозрительно, проявите скептицизм.

Три лампы, измеренные в этом разделе, — это три лампы, показанные на эта картинка.

Заключение

Я представил на этой странице некоторые аспекты неоновых ламп накаливания, пытаясь объяснить как они работают и как их использовать.Конечно, если эти лампы еще не устарели, они скоро появятся. Они принадлежат эпохе, когда было принято поставлять электронику с несколькими сто вольт и активные элементы — это дорогие электронные лампы. Тем не менее, я считаю их увлекательными устройствами, которые уникальным образом светятся и могут немного больше, чем просто генерировать свет. Некоторые схемы действительно простые и распространенные, другие — довольно необычные и многое другое. сложно, но определенно забавно построить. Даже самая простая схема, лампочка и резистор, может быть интересной. достаточно, чтобы потратить целый вечер, пытаясь выяснить, какие электрические характеристики и понять, почему он иногда колеблется, а иногда нет.Я надеюсь, что эта страница будет для вас интересной и, возможно, вдохновит вас повеселись в своей лаборатории. Опять же, позвольте мне предупредить вас о рисках высокого напряжения, связанных с эти схемы: будьте осторожны, они опасны. Попробуйте их, только если вы знаете, что делаете, и на свой страх и риск, и не забудьте прочитать мой отказ от ответственности.

Библиография и дополнительная литература