Lâmpadas de néon - circuitos de trabalho e de aplicação

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Uma lâmpada neon é uma lâmpada incandescente composta por uma tampa de vidro, fixada com um par de eletrodos segregados e contendo um gás inerte (neon ou argônio). A principal aplicação de uma lâmpada de néon é na forma de lâmpadas indicadoras ou lâmpadas piloto.

Quando alimentado com baixa tensão, a resistência entre os eletrodos é tão grande que o neon se comporta praticamente como um circuito aberto.



No entanto, quando a voltagem é aumentada gradualmente, em um determinado nível específico, onde o gás inerte dentro do vidro neon começa a ionizar e resulta em ser extremamente condutivo.

Devido a isso, o gás começa a produzir uma iluminação radiante ao redor do eletrodo negativo.



Caso o gás inerte seja neon, a iluminação é laranja. Para o gás Argônio, que não é muito comum, a luz emitida é azul.

Como funciona a lâmpada de néon

A característica de funcionamento de uma lâmpada de néon pode ser testemunhada na Fig. 10-1.

O nível de tensão que dispara o efeito de brilho na lâmpada neon é denominado como a tensão de ruptura inicial.

Assim que esse nível de ruptura é atingido, a lâmpada é acionada no modo 'acendendo' (brilhando) e a queda de tensão nos terminais de neon permanece praticamente fixa, independentemente de qualquer tipo de aumento na corrente no circuito.

Além disso, a seção brilhante dentro da lâmpada aumenta à medida que a corrente de alimentação aumenta, até um ponto em que a área total do eletrodo negativo é preenchida pelo brilho.

Qualquer aumento adicional na corrente pode, então, levar o néon a uma situação de arco, na qual a iluminação brilhante se transforma em uma luz de cor branca azulada sobre o eletrodo negativo e começa a produzir degradação rápida da lâmpada.

Portanto, para iluminar uma lâmpada de néon de forma eficiente, você deve ter voltagem suficiente para que a lâmpada 'dispare' e, em seguida, uma ampla resistência em série no circuito para ser capaz de restringir a corrente a um nível que garanta que o lâmpada permanece funcionando dentro da seção brilhante típica.

Como a resistência do néon por si só é extremamente pequena logo após o disparo, ele precisa de um resistor em série com uma de suas linhas de alimentação, chamado de resistor de lastro.

Neon Breakdown Voltage

Normalmente, o disparo, ou interrupção, a voltagem de uma lâmpada de néon pode estar em qualquer lugar entre aproximadamente 60 a 100 volts (ou ocasionalmente até maior). A classificação de corrente contínua é bastante mínima, geralmente entre 0,1 e 10 miliamperes.

O valor do resistor em série é determinado de acordo com a tensão de alimentação de entrada na qual o néon pode ser conectado.

Quando se trata de lâmpadas de néon controladas com alimentação de 220 volts (rede), um resistor de 220 k geralmente é um bom valor.

No que diz respeito a muitas lâmpadas de néon comerciais, o resistor pode possivelmente ser incluído no corpo da construção.

Sem nenhuma informação precisa fornecida, pode-se supor que uma lâmpada de néon pode simplesmente não ter resistência enquanto está iluminada, mas pode ter uma queda de cerca de 80 volts em seus terminais.

Como calcular o resistor de néon

Um valor adequado para o resistor de reator de néon poderia ser determinado levando-se em consideração este benchmark, que é relevante para a tensão de alimentação precisa utilizada através dele, e presumindo uma corrente 'segura' de, aproximadamente, 0,2 miliamperes, como um exemplo.

Para alimentação de 220 volts, o resistor pode ter que perder 250 - 80 = 170 volts. A corrente através do resistor em série e lâmpada de néon será de 0,2 mA. Portanto, podemos usar a seguinte fórmula da lei de Ohm para calcular o resistor em série apropriado para o néon:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850.000 ohms ou 850 k

Esta valor do resistor seria seguro com a maioria das lâmpadas de néon comerciais. Quando o brilho do néon não é muito ofuscante, o valor do resistor do reator pode ser reduzido para aumentar a lâmpada em toda a faixa de brilho típica.

Dito isso, a resistência não deve de forma alguma ser reduzida demais, o que pode fazer com que todo o eletrodo negativo seja engolfado pelo brilho quente, porque isso pode indicar que a lâmpada agora está inundada e chegando perto do modo de arco voltaico.

Outro problema com relação ao poder do brilho do neon é que normalmente ele pode parecer muito brilhante na luz ambiente em comparação com a escuridão.

Na verdade, na escuridão total, a iluminação pode ser inconsistente e / ou exigir um aumento da tensão de ruptura para iniciar a lâmpada.

Alguns neons possuem uma pequena sugestão de gás radioativo misturado com o gás inerte para promover a ionização; nesse caso, esse tipo de efeito pode não ser visível.

Circuitos de lâmpadas néon simples

Na discussão acima, compreendemos de forma elaborada o funcionamento e as características desta lâmpada. Agora vamos nos divertir um pouco com esses dispositivos e aprender como construir alguns circuitos de lâmpadas de néon simples para usar em várias aplicações de efeitos de luz decorativos.

Lâmpada de néon como fonte de tensão constante

Devido aos recursos de tensão constante da lâmpada de néon sob condições de luz padrão, ela pode ser aplicada como uma unidade de estabilização de tensão.

Lâmpada de néon como fonte de tensão constante

Portanto, no circuito mostrado acima, a saída extraída de cada lado da lâmpada pode funcionar como uma origem de tensão constante, desde que o néon continue a funcionar dentro da região típica de brilho.

Essa tensão seria então idêntica à tensão mínima de ruptura da lâmpada.

Circuito de pisca-pisca de lâmpada neon

O uso de uma lâmpada de neon como um pisca-pisca em um circuito oscilador de relaxamento pode ser visto na imagem abaixo.

circuito de pisca-pisca de lâmpada neon simples

Isso inclui um resistor (R) e um capacitor (C) ligados em série a uma tensão de alimentação de uma tensão CC. Uma lâmpada de néon é instalada em paralelo com o capacitor. Este neon é aplicado como um indicador visual para mostrar o funcionamento do circuito.

A lâmpada funciona quase como um circuito aberto até que sua voltagem de disparo seja alcançada, quando instantaneamente muda a corrente através dela, como um resistor de baixo valor, e começa a brilhar.

A alimentação de tensão para esta fonte de corrente, portanto, precisa ser maior do que a tensão de ruptura do neon.

Quando este circuito é energizado, o capacitor começa a acumular uma carga com uma taxa determinada pela constante de tempo RC do resistor / capacitor. A lâmpada de neon recebe uma fonte de tensão equivalente à carga desenvolvida nos terminais do capacitor.

Assim que essa tensão atinge a tensão de ruptura da lâmpada, ela liga e força o capacitor a se descarregar através do gás dentro da lâmpada de néon, fazendo com que o néon brilhe.

Quando o capacitor descarrega totalmente, ele inibe a passagem de qualquer corrente adicional pela lâmpada e, portanto, desliga novamente até que o capacitor tenha acumulado outro nível de carga igual à tensão de disparo do néon, e o ciclo agora continua se repetindo.

Simplificando, a lâmpada de néon agora continua piscando ou piscando em uma frequência determinada pelos valores dos componentes da constante de tempo R e C.

Oscilador de relaxamento

lâmpada pisca-pisca de néon variável

Uma modificação neste projeto é indicada no diagrama acima, usando um potenciômetro de 1 megohm funcionando como um resistor de lastro e um par de 45 volts ou quatro baterias secas de 22,5 volts como fonte de entrada de tensão.

O potenciômetro é ajustado com precisão até que a lâmpada acenda. O potenciômetro é então girado na direção oposta até que o brilho do neon simplesmente desapareça.

Permitindo que o potenciômetro esteja nesta posição, o néon deve então começar a piscar em taxas de flash diferentes, conforme determinado pelo valor do capacitor selecionado.

Considerando os valores de R e C no diagrama, a constante de tempo para o circuito pode ser avaliada da seguinte forma:

T = 5 (megohms) x 0,1 (microfarads) = 0,5 segundos.

Esta não é especificamente a verdadeira taxa de intermitência da lâmpada de néon. Pode ser necessário um período de várias constantes de tempo (ou menos) para que a tensão do capacitor se acumule até a tensão de disparo do neon.

Isso pode ser maior no caso de a tensão de ativação ser superior a 63% da tensão de alimentação e pode ser menor se a especificação da tensão de disparo do neon for inferior a 63% da tensão de alimentação.

Além disso, significa que a taxa de intermitência pode ser modificada alterando os valores dos componentes R ou C, possivelmente substituindo vários valores calculados para fornecer uma constante de tempo alternativa ou usando um resistor ou capacitor conectado em paralelo.

Conectar um resistor idêntico em paralelo com R, por exemplo, provavelmente aumentaria a taxa de intermitência (uma vez que adicionar resistores semelhantes em paralelo faz com que a resistência total seja reduzida à metade).

Conectar um capacitor de valor idêntico em paralelo com o C existente provavelmente faria com que a taxa de flash se tornasse 50% mais lenta. Este tipo de circuito é conhecido como oscilador de relaxamento .

Random Multiple Neon Flasher

Substituir R por um resistor variável pode permitir o ajuste para qualquer taxa de intermitência desejada específica. Isso também poderia ser aprimorado como um sistema de luz inovador, conectando-se uma série de circuitos capacitores de néon, cada um com sua própria lâmpada de néon em cascata, conforme mostrado abaixo.

circuito de pisca-pisca aleatório de lâmpadas neon

Cada uma dessas redes RC habilitará uma constante de tempo exclusiva. Isso pode gerar um piscar aleatório do néon em todo o circuito.

Gerador de tons de lâmpada neon

Outra variação da aplicação de uma lâmpada de néon como um oscilador pode ser um circuito de oscilador de relaxamento é mostrado na figura abaixo.

Este pode ser um circuito gerador de sinal genuíno, cuja saída pode ser ouvida através de fones de ouvido ou talvez um pequeno alto-falante, ajustando adequadamente o potenciômetro de tom variável.

Os piscas de néon podem ser projetados para funcionar de maneira aleatória ou sequencial. Um circuito de pisca-pisca sequencial é exibido na Fig. 10-6.

Pisca-pisca sequencial usando lâmpadas de néon em miniatura NE -2

Estágios adicionais podem ser incluídos neste circuito, se necessário, usando a conexão C3 até o último estágio.

Pisca-pisca de lâmpada neon astável

Por último, um circuito multivibrador astável é revelado na Fig. 10-7, empregando um par de lâmpadas de néon.

Circuito multivibrador astável, cada néon piscando alternadamente

Esses neons piscarão ou piscarão on / off em sequência na frequência decidida por R1 e R2 (cujos valores devem ser idênticos) e C1.

Como instruções básicas sobre o tempo do pisca-pisca, aumentar o valor do resistor de lastro ou o valor do capacitor no circuito do oscilador de relaxamento pode reduzir a taxa de intermitência ou a frequência de intermitência e vice-versa.

No entanto, a fim de proteger a vida útil de uma lâmpada de néon típica, o valor do resistor de lastro utilizado não deve ser inferior a aproximadamente 100 ke os melhores resultados em circuitos de oscilador de relaxamento muito simples podem frequentemente ser alcançados mantendo o valor do capacitor abaixo de 1 microfarad.




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