네온 램프 – 작동 및 응용 회로

네온 램프는 한 쌍의 분리 된 전극으로 고정되고 불활성 가스 (네온 또는 아르곤)를 포함하는 유리 덮개로 구성된 글로우 램프입니다. 네온 램프의 주요 용도는 표시 등 또는 파일럿 램프의 형태입니다.

저전압이 공급되면 전극 사이의 저항이 너무 커서 네온이 실제로 개방 회로처럼 작동합니다.

그러나 전압이 점차적으로 증가하면 네온 유리 내부의 불활성 가스가 이온화되기 시작하여 매우 전도성이있는 특정 수준에서 전압이 증가합니다.

이로 인해 가스는 음극 주변에서 복사 조명을 생성하기 시작합니다.

불활성 가스가 네온 일 경우 조명은 주황색입니다. 흔하지 않은 아르곤 가스의 경우 방출되는 빛은 파란색입니다.

네온 램프의 작동 원리

네온 램프의 작동 특성은 그림 10-1에서 확인할 수 있습니다.

네온 전구에서 빛나는 효과를 유발하는 전압 레벨을 초기 항복 전압이라고합니다.

이 항복 수준에 도달하자마자 전구는 '발사'(발광) 모드로 트리거되고 네온 단자의 전압 강하는 회로의 모든 종류의 전류 증가에 관계없이 거의 고정 된 상태로 유지됩니다.

또한, 공급 전류가 증가함에 따라 음극의 전체 면적이 글로우로 채워질 때까지 전구 내부의 빛나는 부분이 증가합니다.

전류의 추가 상승은 네온을 아크 상태로 만들 수 있으며,이 경우 글로우 조명이 음극 위의 청백색 빛으로 바뀌고 램프가 급속히 저하되기 시작합니다.

따라서 네온 램프를 효율적으로 비추려면 램프가 '점화'할 수있는 충분한 전압이 있어야하며 회로에 충분한 직렬 저항이 있어야 전류를 제한 할 수있는 수준으로 전류를 제한 할 수 있습니다. 램프는 일반적인 빛나는 섹션 내에서 계속 작동합니다.

네온 저항 자체는 발사 직후 매우 작기 때문에 안정기 저항이라고하는 공급 라인 중 하나가있는 직렬 저항이 필요합니다.

네온 고장 전압

일반적으로 네온 램프의 발화 또는 고장 전압은 약 60 ~ 100 볼트 (또는 때때로 더 높음) 사이에있을 수 있습니다. 연속 전류 정격은 일반적으로 0.1 ~ 10 밀리 암페어 사이로 상당히 최소화됩니다.

직렬 저항 값은 네온이 부착 될 수있는 입력 공급 전압에 따라 결정됩니다.

220 볼트 (주전원) 전원으로 제어되는 네온 램프의 경우 일반적으로 220k 저항이 좋은 값입니다.

많은 상업용 네온 전구와 관련하여 저항이 구조물 본체에 포함될 수 있습니다.

정확한 정보가 제공되지 않으면 네온 램프가 켜져있는 동안에는 단순히 저항이 없을 수 있지만 단자에 걸쳐 약 80V가 떨어질 수 있습니다.

네온 저항을 계산하는 방법

네온 안정기 저항기의 적절한 값은이 벤치 마크를 고려하여 결정할 수 있습니다.이 벤치 마크는 전체적으로 사용되는 정확한 공급 전압과 관련이 있으며 예를 들어 약 0.2 밀리 암페어의 '안전한'전류를 가정합니다.

220V 공급의 경우 저항은 250-80 = 170V를 잃어야 할 수 있습니다. 직렬 저항 및 네온 전구를 통한 전류는 0.2mA입니다. 따라서 네온에 적합한 직렬 저항을 계산하기 위해 다음 옴의 법칙을 사용할 수 있습니다.

R = V / I = 170 / 0.0002 = 850,000 옴 또는 850k

이 저항 값 대부분의 상업용 네온 램프로 안전합니다. 네온 글로우가 눈 부시지 않을 때 안정기 저항 값을 줄여 일반적인 글로우 범위에서 램프를 더 높게 구동 할 수 있습니다.

즉, 램프가 침수되어 아크 모드에 가까워지고 있음을 나타낼 수 있기 때문에 저항을 너무 많이 낮추어서는 안됩니다. 이로 인해 전체 음극이 뜨거운 빛에 휩싸 일 수 있습니다.

네온 글로우의 힘과 관련된 또 하나의 문제는 일반적으로 어둠에 비해 주변 광에서 훨씬 반짝 거릴 수 있다는 것입니다.

실제로, 완전히 어두운 곳에서는 조명이 일정하지 않거나 램프를 시작하기 위해 항복 전압을 증가시켜야합니다.

일부 네온은 이온화를 촉진하기 위해 불활성 가스와 혼합 된 방사성 가스의 작은 힌트를 가지고 있습니다.이 경우 이러한 종류의 효과가 보이지 않을 수 있습니다.

간단한 네온 전구 회로

위의 논의에서 우리는이 램프의 작동과 특성을 정교하게 이해했습니다. 이제 우리는 이러한 장치를 재미있게 사용하고 다양한 장식 조명 효과 응용 프로그램에 사용하기 위해 간단한 네온 램프 회로를 만드는 방법을 배웁니다.

정전압 소스로서의 네온 램프

네온 램프는 표준 조명 조건에서 정전압 기능이있어 전압 안정화 장치로 적용될 수 있습니다.

따라서 위에 표시된 회로에서 네온이 일반적인 빛나는 영역 내에서 계속 작동한다면 램프의 각 측면에서 추출 된 출력이 정전압의 원점처럼 작동 할 수 있습니다.

이 전압은 램프의 최소 항복 전압과 동일합니다.

네온 램프 성 노출증 회로

이완 발진기 회로에서 조명 점멸 장치와 같은 네온 램프를 사용하는 것은 아래 이미지에서 볼 수 있습니다.

여기에는 DC 전압의 공급 전압에 직렬로 연결된 저항 (R)과 커패시터 (C)가 포함됩니다. 커패시터와 병렬로 네온 램프가 부착됩니다. 이 네온은 회로의 기능을 보여주는 시각적 표시기로 적용됩니다.

램프는 점화 전압에 도달 할 때까지 거의 개방 회로처럼 작동하며, 낮은 값의 저항처럼 즉시 전류를 전환하고 빛을 내기 시작합니다.

따라서이 전류 소스의 전압 공급은 네온의 항복 전압보다 높아야합니다.

이 회로에 전원이 공급되면 커패시터는 저항 / 커패시터 RC 시간 상수에 의해 결정된 속도로 전하를 축적하기 시작합니다. 네온 전구는 커패시터 단자에서 발생하는 전하와 동등한 전압 공급을받습니다.

이 전압이 램프의 항복 전압에 도달하자마자 스위치가 켜지고 커패시터가 네온 전구 내부의 가스를 통해 방전되어 네온이 빛납니다.

커패시터가 완전히 방전되면 더 이상 전류가 램프를 통과하지 못하므로 커패시터가 네온의 점화 전압과 동일한 레벨의 충전을 모을 때까지 다시 종료되고 이제 사이클이 계속 반복됩니다.

간단히 말해, 네온 램프는 이제 시간 상수 구성 요소 R 및 C의 값에 따라 결정된 주파수에서 계속 깜박이거나 깜박입니다.

이완 발진기

이 설계의 수정은 안정 저항처럼 작동하는 1 메가 옴 전위차계와 전압 입력 소스로 45V 또는 4 개의 22.5V 건전지 2 개를 사용하여 위 다이어그램에 표시되어 있습니다.

전위차계는 램프가 켜질 때까지 미세 조정됩니다. 그런 다음 네온 불빛이 사라질 때까지 냄비를 반대 방향으로 돌립니다.

전위차계가이 위치에 있도록 허용하면 네온은 선택한 커패시터의 값에 따라 결정된 다른 깜박임 속도로 깜박이기 시작해야합니다.

다이어그램의 R 및 C 값을 고려하면 회로의 시간 상수는 다음과 같이 평가 될 수 있습니다.

T = 5 (메그 옴) x 0.1 (마이크로 패럿) = 0.5 초.

이것은 네온 램프의 실제 깜박이는 속도가 아닙니다. 커패시터 전압이 네온 점화 전압까지 누적 되려면 몇 가지 시간 상수 (또는 그 이하)가 필요할 수 있습니다.

이는 턴온 전압이 공급 전압의 63 %를 초과하는 경우 더 높을 수 있으며 네온 점화 전압 사양이 공급 전압의 63 %보다 낮 으면 더 작을 수 있습니다.

또한 R 또는 C 구성 요소 값을 변경하거나 대체 시간 상수를 제공하기 위해 작업 한 다양한 값을 대체하거나 병렬 연결된 저항 또는 커패시터를 사용하여 깜박임 속도를 수정할 수 있음을 의미합니다.

예를 들어 동일한 저항을 R과 병렬로 연결하면 깜박이는 속도가 두 배 더 높아질 수 있습니다 (병렬로 유사한 저항을 추가하면 전체 저항이 절반으로 감소하기 때문입니다).

동일한 값의 커패시터를 기존 C와 병렬로 연결하면 플래싱 속도가 50 % 느려질 수 있습니다. 이러한 유형의 회로를 이완 발진기 .

무작위 다중 네온 성 노출증

R을 가변 저항으로 대체하면 원하는 특정 깜박임 속도를 조정할 수 있습니다. 이것은 또한 아래 그림과 같이 캐스케이드에 자체 네온 램프를 갖는 커패시터 네온 회로의 어레이를 부착하여 참신한 조명 시스템처럼 더욱 향상 될 수 있습니다.

이러한 각 RC 네트워크는 고유 한 시간 상수를 활성화합니다. 이로 인해 전체 회로에서 네온이 무작위로 깜박일 수 있습니다.

네온 램프 톤 생성기

발진기로 네온 램프 애플리케이션의 또 다른 변형은 이완 발진기 회로 일 수 있습니다.

이것은 가변 톤 포텐쇼미터를 적절하게 조정하여 헤드폰이나 소형 스피커를 통해 출력을들을 수있는 진정한 신호 발생기 회로 일 수 있습니다.

네온 점멸 장치는 무작위 또는 순차적으로 작동하도록 설계 될 수 있습니다. 순차 점멸 회로가 그림 10-6에 표시됩니다.

필요한 경우 마지막 단계에 대한 C3 연결을 사용하여이 회로에 추가 단계를 포함 할 수 있습니다.

불안정한 네온 램프 노출증

마지막으로 한 쌍의 네온 램프를 사용하는 불안정한 멀티 바이브레이터 회로가 그림 10-7에 나와 있습니다.

이러한 네온은 R1 및 R2 (값이 동일해야 함) 및 C1에 의해 결정된 주파수로 순차적으로 깜박이거나 깜박입니다.

플래셔 타이밍에 대한 기본 지침으로 이완 발진기 회로의 안정 저항 값 또는 커패시터 값을 늘리면 플래싱 속도 또는 플래싱 주파수를 줄일 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

그러나 일반적인 네온 램프의 작동 수명을 보호하기 위해 사용되는 안정기 저항 값은 약 100k보다 낮아서는 안되며 커패시터 값을 1 마이크로 패러 드 미만으로 유지하면 매우 간단한 이완 발진기 회로에서 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.