Hur Neonljus fungerar (en enkel förklaring)

Neonljus är färgglada, ljusa och pålitliga, så att du ser dem används i skyltar, skärmar och till och med landningsremsor på flygplatsen. Har du någonsin undrat hur de fungerar och hur olika ljusfärger produceras?

Key Takeaways: Neon Lights

Du kan skapa en falska neonskylt själv, men riktiga neonljus består av ett glasrör fyllt med en liten mängd (lågt tryck) av neon gas. Neon används eftersom det är en av ädelgaser. En egenskap hos dessa element är att varje atom har ett fyllt elektronskal, så atomerna reagerar inte med andra atomer och det tar mycket energi att ta bort en elektron.

Det finns en elektrod i vardera änden av röret. Ett neonljus fungerar faktiskt med antingen växelström (växelström) eller likström (likström), men om likström används ser glödet endast runt en elektrod. AC-ström används för de flesta neonljus som du ser.

När en elektrisk spänning appliceras på terminalerna (cirka 15 000 volt) tillförs tillräckligt med energi för att ta bort en yttre elektron från neonatomerna. Om det inte finns tillräckligt med spänning kommer det inte att finnas tillräckligt rörelseenergi för elektronerna att fly från deras atomer och ingenting kommer att hända. De positivt laddade neonatomerna (katjoner) lockas till den negativa terminalen, medan de fria elektronerna dras till den positiva terminalen. Dessa laddade partiklar, kallade plasma, slutför lampans elektriska krets.

Så var kommer ljuset ifrån? Atomer i röret rör sig och träffar varandra. De överför energi till varandra, plus mycket värme produceras. Medan vissa elektroner flyr från sina atomer, får andra tillräckligt med energi för att bli "upphetsad". Detta betyder att de har ett högre energitillstånd. Att vara upphetsad är som att klättra på en stege, där en elektron kan vara på en viss stege, inte bara någonstans på sin längd. Elektronen kan återgå till sin ursprungliga energi (marktillstånd) genom att släppa den energin som en foton (ljus). Färgen på ljuset som produceras beror på hur långt ifrån den spännande energin är från den ursprungliga energin. Precis som avståndet mellan en stege, är detta ett fast intervall. Så, varje upphetsad elektron i en atom frigör en karakteristisk våglängd för foton. Med andra ord släpper varje upphetsad ädelgas en karakteristisk ljusfärg. För neon är detta ett rödaktigt orange ljus.

Du ser många olika färger på tecken, så du kanske undrar hur detta fungerar. Det finns två huvudsakliga sätt att producera andra ljusfärger förutom det orange-röda av neon. Ett sätt är att använda en annan gas eller en blandning av gaser för att producera färger. Som nämnts tidigare släpper varje ädelgas en karakteristisk ljusfärg. Till exempel lyser helium rosa, krypton är grön och argon är blå. Om gaserna blandas kan mellanfärger produceras.

Det andra sättet att producera färger är att belägga glaset med en fosfor eller annan kemikalie som kommer att glöda en viss färg när det är aktiverat. På grund av utbudet av tillgängliga beläggningar använder de flesta moderna lampor inte längre neon utan är lysrör som förlitar sig på en kvicksilver / argonutladdning och en fosforbeläggning. Om du ser ett klart ljus som lyser i en färg, är det ett ädelgasljus.

Ett annat sätt att ändra ljusets färg, även om det inte används i ljusarmaturer, är att kontrollera energin som levereras till ljuset. Medan du vanligtvis ser en färg per element i ett ljus, finns det faktiskt olika energinivåer tillgängliga för upphetsade elektroner, som motsvarar ett spektrum av ljus som elementet kan producera.

• Geissler anses vara fluorescerande lampor. Hans "Geissler Tube" var ett glasrör med elektroder i vardera änden innehållande en gas vid partiellt vakuumtryck. Han experimenterade bågström genom olika gaser för att producera ljus. Röret var basen för neonljuset, kvicksilverångeljus, lysrör, natriumlampa och metallhalogenidlampa.

• Ramsay och Travers tillverkade en neonlampa, men neon var extremt sällsynt, så uppfinningen var inte kostnadseffektiv.

• Moore installerade kommersiellt "Moore Tube", som ledde en elektrisk båge genom kväve och koldioxid för att producera ljus.

• Medan Claude inte uppfann neonlampan, tog han fram en metod för att isolera neon från luft, vilket gjorde ljuset överkomligt. Neonljuset demonstrerades av Georges Claude i december 1910 på Paris Motor Show. Claude arbetade inledningsvis med Moores design, men utvecklade en pålitlig lampdesign för sin egen och gjorde hörnmarknaden för lamporna fram till 1930-talet.