霓虹灯 – 原理、构造、工作原理和应用
一种微型气体放电灯,其中电放电发生在包含大量氖气的气体混合物中,被称为霓虹灯。
霓虹灯的工作原理如下:
“通过对阴极表面施加非常高的电压,使电子从阴极发射出来,从而电子被迫从原子轨道中弹出,克服核向心力。”
霓虹灯的构造
典型霓虹灯的构造如图所示。
霓虹灯有两个紧密间隔的电极,但不相互接触,呈粗平行线螺旋或平板状,密封在软玻璃外壳内。玻璃外壳中充有约 8 托的氖气。此外,帽内安装了一个约 2000 欧姆的串联电阻。
霓虹灯的工作原理
当高压电源连接到霓虹灯时,阴极端子开始发射电子。这些电子被电场加速,并与氖原子碰撞。在碰撞过程中,部分能量从电子转移到氖原子,使氖原子激发。当激发的氖原子和离子回到基态时,它们会发出光。
以下是关于霓虹灯工作原理的一些要点:
在霓虹灯中,阴极被加热以发射电子。为此,它们需要非常高的电压,具体取决于电极之间的距离。
为了放电氖气,它需要一个等于正常工作电压 1.5 到 2 倍的电压。
阴极附近的电场强度非常高,并且离子在杂散场的影响下会获得很大的动量,这会导致阴极的崩解。
非常小的灯电流会导致气体放电闪烁,而较高的灯电流会产生明亮稳定的放电,但寿命会缩短,并出现外壳发黑。因此,标准霓虹灯的灯电流小于 1 mA,或对于高亮度灯,灯电流高达 2.5 mA。
当使用交流电源时,每个电极将交替地变为正极和负极。因此,可以实现灯的连续发光。
因此,这些类型的霓虹灯适用于高工作电压和低电流应用。
霓虹灯的优点
霓虹灯的主要优点如下:
霓虹灯可制成微型结构。
霓虹灯具有即时发光。
霓虹灯价格低廉。
这些灯消耗的电量少。
它们具有长达 5000 小时的寿命。
霓虹灯的缺点
霓虹灯的主要缺点如下:
霓虹灯效率低。
霓虹灯不能用于普通照明用途,例如家庭照明等。
霓虹灯的颜色范围较小。
霓虹灯的应用
霓虹灯的应用如下:
霓虹灯用作指示灯,例如危险警告的红灯。
霓虹灯也用于广告用途。
霓虹灯用于显示应用中显示字母、数字等。
霓虹灯用于装饰目的。