Как устроены современные неоновые вывески

Разговор о современных неоновых вывесках надо начать не с рекламы или бизнеса, а с таблицы Менделеева. Точнее - с инертных газов.

Что такое инертные газы?

Инертные или благородные газы — это гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Они занимают уникальное место в периодической таблице благодаря своей высокой химической стабильности. Это стабильность обусловлена полностью заполненными внешними электронными оболочками, делающими их малореактивными и не склонными к образованию химических соединений при обычных условиях. Несмотря на свою инертность, эти газы нашли широкое применение в различных областях: от криогеники и осветительной техники до использования в качестве защитной атмосферы при сварке.

Благородные газы присутствуют в атмосфере Земли, хотя и в различных концентрациях, с аргоном как наиболее распространенным и радоном, представляющим радиоактивный риск из-за его способности накапливаться в помещениях. Их уникальные физические и химические свойства делают благородные газы предметом интереса в научных исследованиях, которые продолжают раскрывать новые применения для этих элементов в технологии и промышленности.

Почему инертные газы могут проводить электрический ток?

Инертные газы, при определенных условиях, могут проводить электрический ток, но это происходит иначе, чем в металлах или электролитах. Проводимость в инертных газах связана с процессом ионизации и возникновением плазмы, а не с перемещением электронов в кристаллической решетке, как в случае с металлами.

При нормальных условиях инертные газы являются изоляторами, поскольку их атомы имеют полностью заполненные внешние электронные оболочки, что делает их очень стабильными и малореактивными. Однако при воздействии высокого напряжения или излучения атомы инертных газов могут ионизироваться. Это означает, что электроны могут быть выбиты из их атомов, образуя положительно заряженные ионы и свободные электроны. Когда это происходит, газ становится проводящим, поскольку через него могут перемещаться ионы и электроны, создавая электрический ток.

Почему при пропускании электрического тока инертные газы светятся?

Когда через инертные газы пропускается электрический ток, они начинают светиться из-за явления, известного как газоразрядное свечение. Под воздействием электрического поля атомы или молекулы газа ионизируются (теряют электроны), а оставшиеся атомы или ионы могут быть возбуждены до более высоких энергетических уровней. Электроны при этом ускоряются в электрическом поле и, сталкиваясь с атомами газа, передают им часть своей энергии.

Когда возбужденные атомы или ионы возвращаются в свое основное состояние (более низкий энергетический уровень), они излучают фотоны – кванты света. Энергия этих фотонов соответствует разнице между энергетическими уровнями, и когда фотоны высвобождаются, они воспринимаются нами как свет. Различные газы излучают фотоны с разной энергией, что приводит к свечению различных цветов. Например, неон часто излучает красный свет, а аргон – голубой.

Именно эта способность светиться используется производителями газоразрядных ламп и традиционных неоновых вывесок.

Как устроена обычная вывеска на основе газоразрядных ламп?

Традиционная неоновая вывеска состоит из стеклянных трубок, заполненных газом, обычно неоном для красного цвета или аргоном с небольшим добавлением ртути для создания синего и других цветов. Стеклянные трубки формируются в различные формы и буквы в соответствии с дизайном вывески. Для этого используются специальные техники горячего гиба, позволяющие создать необходимые контуры. В концы трубок вставляются электроды, и когда к ним подается высокое напряжение, электрический ток проходит через газ, заставляя его светиться. Благодаря ионизации газа и последующей эмиссии света при возвращении электронов к ионам, вывеска излучает яркий свет. Цвет свечения зависит от типа используемого газа и может быть изменен путем использования различных фосфоресцирующих покрытий внутри трубок. Электрический трансформатор, подключенный к вывеске, регулирует напряжение, необходимое для поддержания газоразряда и свечения трубок.

Неоновые вывески были изобретены французским инженером и изобретателем Жоржем Клодом в начале 20-го века. В 1902 году Клод разработал способ эффективного производства жидкого воздуха, что позволило ему извлекать из воздуха редкие газы, в том числе неон. Осознав потенциал неона как источника интенсивного света, в 1910 году он представил первую неоновую лампу на Парижской автомобильной выставке. Это была простая, но эффектная демонстрация, состоявшая из стеклянной трубки, заполненной неоном, которая светилась ярко-красным светом, когда через нее проходил электрический ток. Первая коммерческая неоновая вывеска была продана в 1912 году фирме, занимающейся парикмахерским делом в Париже. Успех этой инновации привел к широкому распространению неоновых вывесок по всему миру, особенно в рекламной индустрии, где они использовались для привлечения внимания к магазинам, кафе и другим торговым точкам.

Преимущества традиционных неоновых вывесок

• яркость и высокая видимость даже в темное время суток;
• долговечность при правильном обслуживании может служить десятилетиями;
• низкое энергопотребление по сравнению с некоторыми другими источниками света;
• в создания уникальных дизайнов;
• разнообразие цветов.

Недостатки неоновых вывесок

• высокая стоимость изготовления и установки: особенно для сложных или больших дизайнов;
• хрупкость: стеклянные трубки легко повреждаются при ударе или неправильном обращении;
• ограниченная энергоэффективность по сравнению с светодиодами: хотя и более эффективны, чем некоторые традиционные источники света, неоновые лампы менее эффективны, чем светодиоды.

Увы, высокая цена и хрупкость перевешивают все преимущества таких вывесок. К счастью, существует альтернатива - так называемые вывески из гибкого неона.

В вывесках из гибкого неона нет неона и стекла. Источником света в них являются обычные светодиоды, соединенные в ленту. Чтобы получить правильное рассеивание света, эту ленту погружают внутрь силикона, который одновременно и защищает светодиоды от возможных повреждений. В гибком неоне 2 поколения силикон наклеивается сверху.

Силикон гибкий и светодиодные ленты тоже: поэтому конструкция из них также получается гибкой. Ее легко изгибать, резать и соединять кусочки вместе при помощи пайки. Отдельные фрагменты гибкого неона соединяют пайкой и приклеивают к подложке - чаще всего из акрила. Так и получают современные неоновые вывески.

Преимущества неоновых вывесок из гибкого неона по сравнению с традиционными

1. Намного более низкая цена. Разница огромна - цены на светильники из гибкого неона начинаются от 2000 руб.
2. Прочность и отсутствие хрупких элементов. Все гибкое, все довольно прочное.
3. Относительная простота и дешевизна ремонта.
4. Минимальное энергопотребление.