|
|
Вскоре после подачи напряжения на трубку, весь объем газа в трубке начинает двигаться. Электроны высвобождаются из молекул, свободные электроны объединяются с положительными ионами, испуская свет, и процесс повторяется.
Ток, поданный на трубку электронным преобразователем, полностью изменяет направление протекания много раз в секунду. В США для обычных электроприборов изменение направления протекания тока происходят до 60 раз в секунду, а для более новых источников питания направление меняется до 20 000 раз (или более) в секунду.
Каждый электрод за счет перемены направления протекания ток становится положительным, и в результате свечение распределяется равномерно по всей трубке. Если использовать постоянный ток, то один электрод будет всегда положительно заряженным, и произойдет ситуация, показанная на Рис. 2.2. (a, b) Поэтому для равномерного свечения используют переменный ток.
Причина для использования высокого напряжения
Если не использовать высокое напряжение, то электроны не будут вовлечены в процесс ионизации. Без ионизации ток не будет протекать, и свечение не появится. Следовательно должно использоваться высокое напряжение. Для газосвета применяются трансформаторы с напряжением на вторичной катушке от 2 до 15 кВ. В системах балластного сопротивления с холодным катодом вторичное напряжение бывает 750 или 900 вольт.
Как только тлеющий разряд начался, требуется меньше напряжения для поддержания тлеющего разряда. Если поддерживается высокое первоначальное пусковое напряжение, то ток становится слишком большим, и газ сильно нагревается. Трубка будет потреблять много энергии, вследствие чего будет очень неэффективной, и ее срок службы сильно сократится. Поэтому должны приниматься меры для понижения напряжения после начала свечения.
Был разработан специальный трансформатор для работы с газосветом. Он был назван трансформатором высокой реактивности рассеяния. Он автоматически понижает пусковое напряжение. Этот тип трансформатора будет описан в Главе 4.
Рабочий ток
Электрический ток, проходящий через неоновую трубку, определяет яркость лампы. Если ток относительно небольшой, то свечение будет тусклым; если ток слишком большой, то трубка будет перегреваться и быстро выйдет из строя. Рабочий ток зависит от диаметра тюбинга, электродов, типа газа и его давления. Каждый из этих факторов должен быть направлен на то, чтобы рабочий ток был оптимален.
Ток неоновых вывесок и тюбинга с холодным катодом измеряется в миллиамперах. 1 мА=0,001А. Ампер является стандартной единицей измерения тока. Рабочие токи стандартных вывесок - от 15 до 60 мА. В системах трубок с холодным катодом ток может доходить до 120 мА.
Ток, проходящий через трубку, сопровождается прохождением свободных электронов от газа к электродам. Чем выше ток, тем больше электронов будет двигаться к электродам в данное время. Каждый раз, когда электрон ударяет электрод, энергия удара преобразуется в теплоту, в результате чего электрод нагревается. Если ток очень большой , то электрод начнет распадаться, вплоть до расплавления. Следовательно, электроды должны быть изготовлены и разработаны так, чтобы работать при достаточно большой температуре.
Эффект газового давления
Мы уже рассматривали тот факт, что установившееся свечение возможно только в том случае, если газ в трубке находится при определенном давлении. Давление в данном случае- это сила, с которой газ в трубке давит на стенки стеклянной трубки. Давление может быть выражено в фунтах на квадратный дюйм (пси). (Нормальное давление воздуха, или 'атмосферное давление' - приблизительно 14.7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря (1 атм.)). В неоновых трубках давление выражается в миллиметрах ртутного столба.
На уровне моря давление воздуха поддерживает колонку ртути приблизительно на отметке в 760 миллиметров или 29.9 дюйм. Таким образом, атмосферное давление равняется 760 мм.рт.ст. Когда трубка откачена, малое количество газа, которое все еще остается в трубке, производит меньшее давление по сравнению с заполненной воздухом трубкой. Например, давление газа в трубке обычно где то между 3 и 20 мм.рт.ст. Для большего диаметра тюбинга требуется давление ниже. Вакуумное давление в неоновых трубках перед заполнением газа часто снижается до 0.001mm.рт.ст. и более.
Количество тока, протекающего через трубку, зависит в значительной степени от давления. Для того, чтобы понять почему это так, мы должны вспомнить, что в газе при низком давлении присутствует меньше атомов на кубический сантиметр, чем в газе при более высоком давлении. То есть в газе с низким давлением атомов меньше по количеству, и они расположены дальше друг от друга. Поэтому в газе при низком давлении свободный электрон имеет бо`льшую дистанцию для разгона перед ударом о нейтральную молекулу. Как следствие, когда свободный электрон ударяет молекулу, его удар намного сильнее, и при этом высвобождается больше свободных электронов; общий процесс ионизации происходит более интенсивно. Следовательно, чем ниже давление, тем больше ток. Это общее правило давления в неоновых трубках. Однако если давление очень низкое (практически вакуум находится в трубке), то в трубке присутствует слишком мало атомов, и ток уменьшится из-за отсутствия электронов и ионов, даже притом, что электронные скорости очень высоки. Следовательно, после того, как давление понижается до определенного уровня, ток опять начинает уменьшаться. Воздействие давления на ток показано графически на Рис. 2.3.
Эффект диаметра трубки
Наружный диаметр стеклянной трубки в вывесках обычно колеблется от 7 до 15mm. С этими размерами удобно работать. Во многих странах вывески выполняются с применением б`ольших диаметров. Вообще, трубки больше, чем 15mm в диаметре, редко используются, потому что ток стандартного трансформатора ограничен 60-ю миллиамперами (mA). Этот ток может эффективно осветить 15-миллиметровую трубку при стандартном давлении. Если ток в 60 мА применить к трубке большего диаметра, то свечение будет не ярким и аннулируется ее эффективность как источника света.
Страницы: 1 2 3 4 5 6
|
|
|
|
|
