اگر طرفدار فیلم‌های قدیمی آمریکایی باشید، احتمالاً ردپای لامپ نئون را بر روی سردر مغازه‌ها دیده باشید. نتیجتاً درصورتی که به دنبال لامپ فانتزی با نوری خاص و منحصربفرد هستید، خانواده لامپ نئون می‌تواند همان چیزی باشد که در انتظارش هستید. قبل از ورود لامپ ال ای دی به بازار، لامپ نئون بهترین یکه‌تاز صنعت تبلیغات بود. بطوری که برای ایجاد روشنایی فانتزی بر روی تابلوهای تبلیغاتی، اغلب از این لامپ استفاده می‌شد. هنوزهم لامپ نئون در کافه‌ها، کافه‌رستوران‌ها یا اقامت‌گاه‌های با سبک قدیمی کاربرد فراوانی دارد.

لامپ نئون از دسته لامپ‌های تخلیه گاز است. این لامپ شامل لوله‌ای شیشه‌ای با دو سر بسته، گاز نئون درون حباب و دو الکترود برای ایجاد جریان الکتریسته است. با عبور جریان الکتریکی و فراتر رفتن ولتاژ برق از میزانی خاص،گاز نئون درون لامپ یونیزه می‌شود. گاز یونیزه شده باعث عبور بهتر جریان الکتریکی شده و نهایتاً از خود نوری در طیف نارنجی-قرمز رنگ را متصاعد می‌کند.

گاز نئون

نئون در لغت به معنی گاز جدید بوده و ریشه یونانی دارد. با اینکه گاز نئون در جو وجود دارد اما نسبت کمی از آن موجود است. بطوری که در هوا نسبت هر واحد نئون در  65000 واحد از تجمیع گازهای دیگر وجود دارد.

کاشف گاز نئون و عنصر نئون، دانشمند انگلیسی به نام ویلیام رامزی است. این فرد گازهای دیگری مانند کریپتون و زنون را نیز کشف کرد. شیوه استخراج گاز نئون با افزایش چگالی گاز نئون و فشرده کردن آن است. بعد از فشرده شدن این گاز و تبدیل آن به مایع، در فرایند تقطیر گاز نئون مورد نظر بدست می‌آید.

این عنصر از گازهای نجیب بوده و در جدول مندلیوف یا تناوبی با عدد اتمی 10 مشخص شده است. گاز نئون به تنهایی رنگی ندارد اما در لامپ نئون با اضافه شدن گاز فسفر، رنگ‌های جذابی به خود می‌گیرد.

ساختار دقیق لامپ نئون

همان‌طور که گفته شد، لامپ نئون از سه جزئ اصلی لوله شیشه‌ای، الکترود و گاز نئون تشکیل شده است. در این بخش با استناد به سایت جهان شیمی، به صورت علمی و دقیق فرایند تولید نور از لامپ نئون را شرح می‌دهیم:

لامپ نئون دارای دو الکترود با فاصله زیاد است که درون یک محفظه شیشه ای حاوی گاز نئون، با فشار ۸  تور یا ۱ میلی متر جیوه بسته شده است. کاتدها برای انتشار الکترون گرم می شوند، بنابراین گفته می شود که لامپ ها دارای کاتد سرد هستند  اما بسته به فاصله بین الکترودها به ولتاژ بسیار بالایی نیاز دارد.

برای ایجاد جریان الکتریکی و تخلیه گاز نئون به ولتاژ شروع حدود ۱.۵ تا ۲ برابر ولتاژ معمولی نیاز است. قدرت میدان الکتریکی در نزدیکی کاتد بسیار زیاد است و یون ها تحت تاثیر میدان به سرعت حرکت کرده و انرژی جنبشی زیادی به دست می آورند که باعث تجزیه کاتد می شود.

در یک سیستم الکترود با فاصله بسیار نزدیک جایی که نور ساطع می شود یک سری مقاومت، جریان لامپ را محدود می کند که مشخصه جریان منفی است.

در این لامپ ها شدت جریان بسیار کم باعث لرزش نور و جریان زیاد باعث تخلیه پایدار و نور روشن می شود اما عمر لامپ را کوتاه تر کرده و باعث سیاه شدن محفظه می شود. بنابراین جریان استاندارد برای روشنایی معمولی به ۱ تا حداکثر ۲.۵ میلی آمپر ولتاژ نیاز دارد.

اگر ولتاژ AC اعمال شود هر الکترود به طور متناوب  + ve و  ve –  شده و درخشش مداوم حاصل می شود. بنابراین چنین لامپ های کاتدی سردی برای ولتاژ کاری بالا و جریان کم مناسب هستند.

شیوه کارکرد لامپ نئون

لامپ نئون از خانواده لامپ‌های تخلیه گاز است و راهبرد روشنایی آن با یونیزه کردن گاز از طریق اتصال به جریان الکتریسیته اتفاق میفتد. معمولاً شیشه استفاده شده در این لامپ با ضخامت سه تا پانزده میلی‌متر قرار گرفته است. در پی یونیزه شدن گاز نئون، عبور جریان الکتریسته باعث ساطع شدن نور قرمز رنگ زیبایی از گاز یونیزه شده می‌شود. در نتیجه لامپ نئون معمولی دارای نور با رنگ قرمز است اما با افزودن جیوه و فسفر به گاز موجود در لامپ، نور مورد نظر به رنگ آبی یا سبز تغییر می‌کند.

در ادامه از سایت بسیار معتبر فرادرس، فرایند شیمیایی که برای لامپ نئون اتفاق میفتد به تفصیل شرح داده شده است:

اتم‌ها متشکل از پروتون، نوترون و الکترون هستند.

پروتون و نوترون‌ها در هسته اتم قرار داشته که این هسته حدوداً کل جرم اتم را شامل می‌شود. الکترون‌ها نیز در مدار یا ترازهای انرژی در اطراف هسته قرار دارند.

مطابق با مدل اتمی بور (Niels Bohr) که مدلی شبه کوانتومی است، الکترون‌ها در ترازهایی با انرژی مشخص در حال گردش هستند. در مقاله «معادله شرودینگر — به زبان ساده» دیدیم که دوبروی (Louis de Broglie) به هر ذره‌ای که تکانه $$P$$ را حمل می‌کند، موجی با طول موج λ نسبت داد. پس می‌توان الکترون‌ها (ذره) را که در مدارهایی به دور هسته چرخش می‌کنند، به صورت موجی با طول موج λ در نظر گرفت.

بور بیان کرد که الکترون‌ها تنها زمانی مدار یا تراز انرژیشان را تغییر می‌دهند که توسط عامل خارجی انرژی دریافت کنند یا انرژی خود را از دست بدهند. همان‌طور که می‌دانید الکترون‌های برانگیخته (ناپایدار) که در ترازهای بالا قرار دارند، تمایل به پایداری داشته و به همین جهت انرژی اضافی خود را در غالب فوتون (کوانتوم انرژی – کوانتوم نور) منتشر می‌کنند. بسته به اختلاف انرژی ترازهای جابه‌جایی الکترون‌ها در هر اتم، طول موج یا فرکانس فوتون تابش شده می‌تواند متفاوت باشد.

با توجه به مطالب فوق، نتیجه می‌شود که اگر الکترون‌های برانگیخته اتم‌ها، فوتون‌هایی با فرکانس‌های ناحیه مرئی تابش کنند، چشم ما قادر به تشخیص آن‌ها است. اساس کار تمامی لامپ‌های تخلیه الکتریکی همین امر است. به بیانی ساده، به هنگام وقوع تخلیه الکتریکی، اتم‌های درون محفظه (غالباً گاز نجیب) انرژی گرفته و الکترون‌های آن‌ها شروع به تابش در فرکانس یا رنگی خاص می‌کنند. در این حالت گاز نجیب درون محفظه لامپ تبدیل به پلاسما می‌شود.

مخترع لامپ نئون

لامپ نئون از خانواده لامپ‌های نسبتاً قدیمی (از سال 1915) است که بعد از لامپ فلورسنت در کشور فرانسه اختراع شد. سازنده این لامپ ژورژ کلون نام داشت که به ادیسون فرانسوی نیز معروف است. آقای کلون با اتصال جریان برق به دور سر حبابی استوانه مانند و شیشه‌ای با دو سمت بسته شده که گاز نئون در آن جریان دارد و عبور جریان برق از درون گاز نئون، نور تولید کرد. همان‌طور که گفته شد، در چنین فرایندی جریان برق عبور داده شده از گاز نئون، باعث یونیزه شدن نئون شده و در نهایت منجر به روشنایی می‌شود.

رنگ قرمز داخل لامپ باعث شد تا مردم آمریکا بعد از دیدن نور قرمز درون لامپ نئون، به این محصول لقب آتش حبس شده بدهند.

کاربرد انواع لامپ نئون

لامپ نئون هم مانند تمام لامپ‌های اختراع شده بعد از مدتی دارای زیرشاخه‌های مختلفی شد که هر کدام کارکرد خاص خود را داشتند.

لامپ نئون تبلیغاتی یا تابلوی نئون

قبل از ورود لامپ ال ای دی به بازار و استفاده از این دیودهای تولیدکننده نور بجای لامپ نئون در تابلوهای تبلیغاتی، این لامپ مصرف بسیار زیادی در تابلوهای تبلیغاتی داشت. خصوصاً از آنجا که لامپ نئون قادر به تولید نور با رنگ‌های مختلف بود، گزینه مناسبی برای تابلوهای تبلیغاتی محسوب می‌شد.

اگر تمایل به مطالعه بیشتر درمورد لامپ ال ای دی داشتید، باعث افتخار ماست که در مقاله کاربردی ترین نکات درمورد انواع ال ای دی پذیرای شما باشیم.

 شیوه استفاده لامپ نئون در این تابلوها از چند گام تشکیل شده بود:

استفاده از لوله‌های شیشه‌ای انعطاف‌پذیر

با افزایش حرارت شیشه، این شیشه انعطاف‌پذیر شده و شکل‌پذیر می‌شود. در نتیجه با ایجاد طرح‌های مختلف می‌توان هر اسم یا شکلی را با این لوله‌های شیشه‌ای درست کرد

قرار دادن گاز  نئون در لامپ

گاز نئون موجود در لامپ باعث می‌شود تا فضای مورد نیاز برای عبور جریان الکتریسته فراهم شود. اگر گازهای دیگری مانند جیوه یا فسفر هم در کنار گاز نئون در فضای لامپ قرار بگیرد، رنگ‌های بسیار متنوع‌تری را ایجاد می‌کند.

عبور دادن جریان الکتریسیته از لامپ نئون

نهایتاً با وصل کردن جریان الکتریسیته به لامپ و عبور جریان برق از گاز نئون، لامپ روشن شده و تابلوی تبلیغاتی کامل می‌شود.

لامپ نئون در کارکرد فازمتر

در حال حاضر با تولید لامپ‌های ال ای دی و خصوصاً نسل‌های جدیدتری مانند لامپ اس ام دی یا لامپ سی او بی، استفاده از لامپ نئون بسیار کمتر شده است. اما هنوز هم در حوزه‌های صنعتی از لامپ نئون در راستای ساخت فازمتر کاربرد فراوان دارد. فازمتر وسیله‌ای برای تشخیص جریان برق است. معمولاً فازمترها میله‌ای فلزی هستند که در انتهای آن فلز لامپ نئون قرار دارد. با عبور جریان از فلز لامپ نئون روشن شده و عبور جریان برق را نشان می‌دهد.

فازمترهای جدید معمولاً پیچ‌گوشتی‌هایی هستند که در انتهای پیچ‌گوشی لامچ نئون قرار گرفته و روشن می‌شود.

در طراحی تمام فازمترها، لامپ نئون دارای دو الکترود است که دو سر لامپ قرار دارند و با ایجاد اختلاف پتانسیل بیش از 70 ولت، جریان برقی در لامپ ایجاد می‌شود که باعث یونیزه شدن لامپ نئون و تولید نور می‌شود. با توجه به نور قرمز رنگی که از لامپ نئون متصاعد می‌شود، این لامپ کارکرد بسیار خوبی در ایجاد هشدار داشته و گزینه بسیار مناسبی برای فازمتر است.

لامپ نئون فلکسی

این محصول انعطاف‌پذیری بسیار بالایی دارد. نام فلکسی نیز به همین انعطاف‌پذیری اشاره می‌کند. با اینکه لامپ فلکسی از دسته لامپ‌های نئون شناخته می‌شود اما هیچ‌گونه ارتباطی با لامپ نئون ندارد. در لامپ نئون فلکسی از ال ای دی استفاده شده و تنها دلیل وجود نام نئون در این محصول شکل ظاهری این لامپ است. دقیقاً مانند لامپ هالوژنی اس ام دی یا سی او بی که هیچ ارتباطی با لامپ‌های هالوژنی ندارد اما به دلیل وجود ظکل ظاهری شبیه به لامپ‌های هالوژنی قدیمی، به این مدل از لامپ ال ای دی نیز لامپ هالوژنی می‌گویند.

مصرف برق لامپ نئون فلکسی مانند لامپ‌های ال ای دی دیگر بسیار پایین است و بیشتر در نورپردازی‌های تبلیغاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای مشاهده ویدئوی لامپ نئون فلکسی ال ای دی می‌توانید از این بخش اقدام کنید.

لامپ نئون ماشین

لامپ نئون ماشین یا موتورسیکلت نیز تنها اسم نئون دارد و در حقیقت از ال ای دی استفاده شده است. البته که لامپ‌ نئون ماشین بکار رفته در وسایل بیشتر در چراغ‌های اسپورت مورد استفاده قرار می‌گیرد.