Неоновая вывеска

См. Также: Неоновое освещение.

Неоновая вывеска 1936 года для театра в Оберне, Калифорния , восстановленного в 2006 году. Большие буквы на башне подсвечиваются в определенной последовательности, которая повторяет буквы «S», «ST», «STA», «STAT», «STATE». ", выключенный.

В вывесок индустрии неоновые вывески представляют собой электрические вывески, освещаемые длинными светящимися газоразрядными трубками , содержащими разреженный неон или другие газы. Они являются наиболее распространенным применением для неонового освещения , который впервые был продемонстрирован в современном виде в декабре 1910 года Жоржем Клодом на Парижском автосалоне . Хотя они используются во всем мире, неоновые вывески были популярны в Соединенных Штатах примерно с 1920-х по 1950-е годы. Инсталляции на Таймс-сквер , многие из которых первоначально были спроектированы Дугласом Ли , пользовались известностью, и к 1940 году здесь насчитывалось около 2000 небольших магазинов, производящих неоновые вывески. Помимо вывесок, неоновое освещение часто используют художники и архитекторы . и (в измененном виде) в плазменных панелях и телевизорах . За последние несколько десятилетий индустрия вывесок пришла в упадок, и теперь города озабочены сохранением и восстановлением своих старинных неоновых вывесок.

Матрицы светоизлучающих диодов могут быть сформированы и покрыты светорассеивателем, имитирующим внешний вид неоновых ламп.

История

Неоновая вывеска

Неоновая вывеска является развитием более ранней трубки Гейсслера . который представляет собой герметичную стеклянную трубку, содержащую «разреженный» газ (давление газа в трубке значительно ниже атмосферного давления ). Когда на электроды, вставленные через стекло, подается напряжение, возникает электрический тлеющий разряд . Трубки Гейсслера были популярны в конце 19 века. а разные цвета, которые они излучали, были характеристиками газов внутри. Они были непригодны для общего освещения, поскольку давление газа внутри обычно снижалось по мере использования. Непосредственным предшественником неонового освещения была трубка Мура , в которой в качестве светящегося газа использовался азот или углекислый газ и был запатентованный механизм поддержания давления. В начале 1900-х годов трубки Мура продавались для коммерческого освещения в течение ряда лет.

Открытие неона в 1898 году британскими учеными Уильямом Рамзи и Моррисом Трэверсом включало наблюдение яркого красного свечения в трубках Гейсслера. Трэверс писал: «Сияние малинового света из трубки рассказывало свою собственную историю и было зрелищем, на котором стоит остановиться и никогда не забыть». После открытия неона неоновые трубки стали использоваться в качестве научных инструментов и новинок. Вывеска, созданная Перли Г. Наттингом и на которой изображено слово «неон», возможно, была показана на выставке покупок в Луизиане в 1904 году, хотя это утверждение оспаривается; в любом случае нехватка неона помешала бы разработке осветительных приборов. После 1902 года Жоржа Клода французская компания Air Liquide начала производить промышленные количества неона, по существу как побочный продукт своего бизнеса по сжижению воздуха. С 3 по 18 декабря 1910 года Клод продемонстрировал на Парижском автосалоне две ярко-красные неоновые трубки длиной 12 метров (39 футов) . Эта демонстрация осветила перистиль Гран -Пале (большого выставочного зала). Соратник Клода, Жак Фонсек, осознал возможности бизнеса, основанного на вывесках и рекламе. К 1913 году большая вывеска вермута «Чинзано» осветила ночное небо Парижа, а к 1919 году вход в Парижскую оперу украсил свет из неоновых трубок. В течение следующих нескольких лет Клоду были выданы патенты на две инновации, используемые до сих пор: метод «бомбардировки» для удаления примесей из рабочего газа герметичного знака и конструкцию внутренних электродов знака, которая предотвращала их деградацию путем распыление.

В 1923 году Жорж Клод и его французская компания Claude Neon представили в Соединенных Штатах неоновые газовые вывески. продав два автосалону Лос Packard в -Анджелесе . Эрл К. Энтони купил две вывески с надписью «Packard» по 1250 долларов за штуку. Неоновое освещение быстро стало популярным элементом наружной рекламы. Знаки, получившие название «жидкий огонь», были видны при дневном свете; люди останавливались и смотрели. Возможно, самой старой сохранившейся неоновой вывеской в ​​Соединенных Штатах, которая до сих пор используется по своему первоначальному назначению, является вывеска «Театр» (1929 г.) в театре Лейк-Уорт в Лейк-Уорт-Бич, Флорида .

Следующей крупной технологической инновацией в области неонового освещения и вывесок стала разработка покрытий для люминесцентных трубок. Жак Рислер получил на них французский патент в 1926 году. Неоновые вывески, в которых используется смесь газов аргона и ртути, излучают большое количество ультрафиолетового света . Когда этот свет поглощается флуоресцентным покрытием, предпочтительно внутри трубки, покрытие (называемое «люминофором») светится своим собственным цветом. Хотя изначально дизайнерам знаков было доступно лишь несколько цветов, после Второй мировой войны люминофорные материалы интенсивно исследовались для использования в цветных телевизорах. К 1960-м годам дизайнерам неоновых вывесок было доступно около двух десятков цветов, а сегодня доступно около 100 цветов.

Внезапно мы оказались в центре Сиэтла, и вокруг меня вспыхнули огни, словно ракеты четвертого июля. Красные огни, синие огни, желтые огни, зеленые, фиолетовые, белые, оранжевые пронзали ночь в миллионе мест и разрывали черный атласный тротуар в клочья. Я раньше не видел неоновых огней. Они были изобретены или, по крайней мере, широко распространены, пока я был в горах, и за это короткое время весь мир изменился. Вместо приземистых лампочек, шипящих надписями «Кафе» или «Театр», появились длинные, струящиеся спирали чистого яркого цвета. Официант, обведенный ярко-красным контуром, с ослепительно-белой салфеткой на руке то мелькал, то гас над большим кафе. Компания «Пьюджет Саунд Пауэр энд Лайт Компани» пробилась сквозь дождь и тьму, ярко-синяя и радостная. Кафе, театры, табачные магазины, магазины канцелярских товаров, агентства недвижимости, названия которых были написаны расплавленным цветом, приветствовали меня в городе.

- Бетти Макдональд , вспоминая 1931 год: « Любой может сделать что угодно».

Изготовление

Огромное количество цветов можно создать за счет сочетания различных газов и флуоресцентных покрытий в трубке.

Неоновая витрина для образцов в стеклянной студии

Вывески из неоновых трубок производятся путем сгибания стеклянных трубок в нужные формы. Работник, владеющий этим ремеслом, известен как сгибатель стекла, сгибателя неона или сгибателя труб. Неоновая трубка изготавливается из прямых палочек полого стекла длиной 4 или 5 футов, которые продаются поставщиками вывесок в неоновые магазины по всему миру, где они вручную собираются в индивидуально разработанные и изготовленные лампы.

Голубая неоновая вывеска в кондитерской

Чаще всего используются трубки с внешним диаметром примерно 8–15 мм и толщиной стенок 1 мм, хотя в настоящее время коммерчески доступны трубки диаметром 6 мм в цветных стеклянных трубках. Трубка нагревается по секциям с помощью нескольких типов горелок, которые подбираются в зависимости от количества нагреваемого стекла для каждого изгиба. К таким горелкам относятся ленточные, пушечные или перекрестные факелы, а также различные газовые горелки. Ленточные горелки представляют собой полосы огня, делающие постепенные изгибы, а перекрестные - для резких изгибов.

Внутренняя часть трубок может быть покрыта тонким фосфоресцирующим порошковым покрытием, прикрепленным к внутренней стенке трубки связующим материалом. Трубка заполняется очищенной газовой смесью, и газ ионизируется высоким напряжением, приложенным между концами запаянной трубки через приваренные к концам холодные катоды. Цвет света , излучаемого трубкой, может быть как цветом газа, так и светом слоя люминофора . Различные секции трубок с люминофорным покрытием можно сваривать встык с помощью стеклянных рабочих горелок, чтобы сформировать единую трубку разного цвета, для таких эффектов, как знак, где каждая буква отображает букву разного цвета в одном слове.

«Неон» используется для обозначения общего типа лампы, но неоновый газ — это лишь один из типов трубочных газов, которые в основном используются в коммерческом применении. Чистый неон используется для получения только одной трети цветов (в основном оттенков красного и оранжевого , а также некоторых более теплых или насыщенных оттенков розового ). Наибольшее количество цветов (включая все оттенки синего , желтого , зеленого , фиолетового и белого , а также некоторые более холодные или мягкие оттенки розового), получаемые путем наполнения другим инертным газом — аргоном и каплей ртути (Hg). который добавляют в пробирку сразу после очистки. Когда трубка ионизируется в результате электризации, ртуть испаряется в пары ртути, которые заполняют трубку и производят сильный ультрафиолетовый свет. Получаемый таким образом ультрафиолетовый свет возбуждает различные люминофорные покрытия, предназначенные для получения разных цветов. Несмотря на то, что в этом классе неоновых трубок вообще не используется неон, они по-прежнему обозначаются как «неоновые». Ртутные лампы представляют собой разновидность люминесцентных ламп с холодным катодом .

Каждый тип неоновых трубок дает два возможных цвета: один с неоном, другой с аргоном/ртутью. Некоторые «неоновые» трубки изготавливаются без люминофорного покрытия некоторых цветов. Прозрачная трубка, наполненная неоновым газом, дает вездесущий желтовато-оранжевый цвет, при этом хорошо виден внутренний плазменный столб, и это самая дешевая и простая в изготовлении трубка. Традиционные неоновые очки в Америке, которым более 20 лет, представляют собой свинцовое стекло, которое легко размягчается при газовых пожарах, но недавние проблемы окружающей среды и здоровья рабочих побудили производителей искать более экологически безопасные специальные формулы мягкого стекла. Одной из неприятных проблем, которых удалось избежать таким образом, является склонность свинцового стекла сгорать в черное пятно с выделением свинцовых паров в искривленном пламени, слишком богатом топливно-кислородной смесью. Еще одной традиционной линейкой очков были цветные стаканы из натриево-лаймового стекла, представленные во множестве вариантов цвета стекла, которые создают высочайшее качество, самые гипнотически яркие и насыщенные оттенки. Еще больше вариантов цвета предоставляется при покрытии или отсутствии покрытия этих цветных стекол различными доступными экзотическими люминофорами.

Длительный срок службы

Неоновые лампы исключительно долговечны благодаря своим ярким цветам и возможности изготовления трубок, которые служат десятилетиями . Это долговечность имеет решающее значение для их экономической жизнеспособности, учитывая трудоемкий процесс создания. Интересно, что трубки меньшего диаметра дают более яркий неоновый свет, но при этом имеют более высокое сопротивление. Основной причиной возможного выхода из строя неоновых трубок является медленное поглощение неонового газа стеклянными стенками, но даже этот процесс может занять более 50 лет. Такой увеличенный срок службы делает неоновые светильники идеальными для архитектурного освещения в домах, где их форму можно приспособить к ограниченному пространству и обеспечить многолетнее освещение.

Гибка труб

Производители неоновых вывесок сгибают нагретые стеклянные трубки , тщательно следуя шаблону. Они используют продувочный шланг, чтобы сохранить форму трубки и избежать перегрева секций. Изгибы сложны и требуют быстрой работы, прежде чем стекло затвердеет. Ошибки — это боль, которая потенциально может потребовать перезапуска. Трубки свариваются вместе, откачиваются и заполняются ртутью. Любая ошибка после заполнения означает списание всего устройства, так как пары ртути опасны. Готовые трубки соединяются последовательно с надлежащей изоляцией для предотвращения повреждений.

Бомбардировка

Электрод холодным катодом с расплавляется (или приваривается ) к каждому концу трубки по мере ее изготовления. также Полые электроды традиционно представляют собой свинцовое стекло и содержат небольшую металлическую оболочку с двумя проводами, выступающими через стекло, к которым позже будет прикреплена проводка знака. Прежде чем продолжить, все сварные швы и уплотнения должны быть герметичными при высоком вакууме.

Трубка присоединяется к коллектору, который затем подключается к высококачественному вакуумному насосу. Затем из трубки откачивают воздух до тех пор, пока вакуум не достигнет уровня в несколько торр . Эвакуация приостанавливается, и через электроды через воздух низкого давления в трубке пропускается сильный ток (процесс, известный как «бомбардировка»). Этот ток и напряжение намного превышают уровень, который возникает при окончательной работе трубки. Ток зависит от конкретных используемых электродов и диаметра трубки, но обычно находится в диапазоне от 150 мА до 1500 мА, начиная с низкого уровня и увеличиваясь к концу процесса, чтобы обеспечить достаточный нагрев электродов без плавления стеклянной трубки. Ток бомбардировки обеспечивается большим трансформатором с напряжением холостого хода примерно от 15 000 В до 23 000 В переменного тока. Бомбардирующий трансформатор действует как регулируемый источник постоянного тока, а фактическое напряжение во время работы зависит от длины и давления трубки. Обычно оператор поддерживает давление настолько высокое, насколько позволяет бомбардировщик, чтобы обеспечить максимальное рассеивание мощности и нагрев. Бомбардировочные трансформаторы могут быть специально изготовлены для этого использования или могут представлять собой перепрофилированные распределительные трансформаторы электроэнергетических предприятий (типа, установленного на опорах), работающие в обратном направлении для получения выходного напряжения высокого напряжения.

Эта очень высокая мощность, рассеиваемая в трубке, нагревает стеклянные стенки до температуры в несколько сотен градусов Цельсия, а вся грязь и примеси внутри удаляются в газообразном виде с помощью вакуумного насоса. Наибольшие примеси, удаляемые таким образом, — это газы, которые адсорбционно покрывают внутреннюю стенку трубки , в основном кислород, углекислый газ и особенно водяной пар. Ток также нагревает металл электрода до температуры более 600 °C, создавая ярко-оранжевый цвет лампы накаливания. Катоды представляют собой готовые полые металлические оболочки с небольшим отверстием (иногда керамическим кольцевым отверстием), которое содержит на внутренней поверхности оболочки легкое напыление порошка холодного катода с низкой работой выхода (обычно порошковая керамическая молярная эвтектическая точечная смесь, включающая BaCO ₂ ), в сочетании с другими оксидами щелочноземельных металлов, который восстанавливается до BaO ₂ при нагревании примерно до 500 градусов по Фаренгейту и снижает работу выхода электрода для катодной эмиссии. Оксид бария имеет работу выхода примерно 2 эВ, тогда как вольфрам при комнатной температуре имеет работу выхода 4,0 эВ. Это представляет собой катодную каплю или энергию электронов, необходимую для удаления электронов с поверхности катода. Это позволяет избежать необходимости использования термоэлектрического катода с горячей проволокой, такого как тот, который используется в обычных люминесцентных лампах. И по этой причине неоновые трубки чрезвычайно долговечны при правильной обработке, в отличие от люминесцентных трубок, потому что в них нет нити накала, которая есть в люминесцентной трубке, которая перегорает, как обычная лампочка. Основная цель этого — очистить внутреннюю часть трубки. перед запайкой трубки, чтобы при ее работе эти газы и примеси не отгонялись и не выделялись плазмой и выделяемым в запаянную трубку теплом, которое быстро сожгло бы металлические катоды и капли ртути (при закачке аргона). /ртуть) и окисляют внутренние газы, вызывая немедленный выход из строя трубок. Чем тщательнее очистка трубки, тем дольше и стабильнее она будет в реальной эксплуатации. Как только эти газы и примеси высвобождаются при предварительной бомбардировке во внутреннюю часть трубки, они быстро удаляются насосом.

Пока трубка все еще прикреплена к коллектору, ей дают остыть, одновременно откачивая ее до самого низкого давления, которого может достичь система. Затем его наполняют до низкого давления в несколько торр (миллиметров ртутного столба) одним из благородных газов или их смесью, а иногда и небольшим количеством ртути. Это давление наполнения газом составляет примерно 1/100 давления атмосферы. Требуемое давление зависит от используемого газа и диаметра трубки, оптимальные значения варьируются от 6 Торр (0,8 кПа) (для длинной трубки диаметром 20 мм, заполненной аргоном/ртутью) до 27 Торр (3,6 кПа) (для короткой трубки). Трубка диаметром 8 мм, заполненная чистым неоном). Неон или аргон являются наиболее распространенными газами; Криптон , ксенон и гелий используются художниками для специальных целей, но не используются отдельно в обычных вывесках. Предварительно смешанная комбинация аргона и гелия часто используется вместо чистого аргона, когда трубку необходимо установить в холодном климате, поскольку гелий увеличивает падение напряжения (и, следовательно, рассеиваемую мощность), нагревая трубку до рабочая температура быстрее. Неон при освещении светится ярко-красным или красновато-оранжевым. При использовании аргона или аргона/гелия крошечная капля ртути добавляется . Аргон сам по себе при освещении имеет очень тусклый бледно-лиловый цвет, но капля ртути при запаивании наполняет трубку парами ртути, которые затем при электризации излучают ультрафиолетовый свет. Это ультрафиолетовое излучение позволяет готовым аргоновым/ртутным трубкам светиться различными яркими цветами, когда трубка покрыта изнутри люминофором после сгибания , чувствительным к ультрафиолету.

Термически обработанные неоновые трубки

Также был использован альтернативный способ обработки готовых неоновых трубок. Поскольку единственной целью бомбардировки электрическими средствами является очистка внутренней части трубок, можно также изготовить трубку путем нагрева трубки снаружи с помощью горелки или печи с одновременным нагревом электрода с помощью радиочастотного индукционного нагрева ( РФИХ) катушка. Хотя это менее производительно, зато получается более чистая нестандартная трубка со значительно меньшим повреждением катода, более длительным сроком службы и блеском, а также можно производить трубки очень маленьких размеров и диаметров, вплоть до наружного диаметра 6 мм. Трубка тщательно нагревается в условиях высокого вакуума без внешнего электрического воздействия до тех пор, пока не станет видно, что выделившиеся газы полностью исчерпаны, и давление снова не упадет до высокого вакуума. Затем пробирку наполняют, запечатывают, опускают ртуть и встряхивают.

Электропроводка

Готовые стеклянные детали освещаются либо трансформатором неоновых вывесок , либо импульсным источником питания , обычно работающим при напряжении в диапазоне 2–15 кВ и токе от 18 до 30 мА (более высокие токи доступны по специальному заказу). Эти источники питания работают как источники постоянного тока (источник высокого напряжения с очень высоким внутренним сопротивлением), поскольку трубка имеет отрицательное характеристическое электрическое сопротивление . Стандартные таблицы для трубок, созданные на заре неона, до сих пор используются, в которых указано давление наполнения газом в Ne или Hg/Ar в зависимости от длины трубки в футах, диаметра трубки и напряжения трансформатора.

Стандартный традиционный неоновый трансформатор, магнитный шунтирующий трансформатор, представляет собой специальный нелинейный тип, предназначенный для поддержания напряжения на трубке до уровня, необходимого для создания необходимого фиксированного тока. Падение напряжения на трубке пропорционально длине, поэтому максимальное напряжение и длина трубки, питаемой от данного трансформатора, ограничены. Обычно напряжение нагрузки падает примерно до 800 В переменного тока при полном токе. Ток короткого замыкания примерно такой же.

Компактные высокочастотные преобразователи-инверторы, разработанные в начале 1990-х годов, используются, особенно когда необходим низкий уровень радиочастотных помех (RFI), например, в местах рядом с высококачественным звуковым оборудованием. При типичной частоте этих твердотельных трансформаторов время электрон-ионной рекомбинации плазмы слишком велико, чтобы погасить и повторно зажечь плазму в каждом цикле, в отличие от случая на частоте линии электропередачи . Плазма не излучает высокочастотный шум переключения и остается постоянно ионизированной, становясь свободной от радиошумов.

Наиболее распространенный номинальный ток составляет 30 мА для общего использования, а 60 мА используется для приложений с высокой яркостью, таких как буквы канала или архитектурное освещение. Источники тока 120 мА иногда встречаются в осветительных устройствах, но это редкость, поскольку для выдерживания тока требуются специальные электроды, а случайный удар от трансформатора на 120 мА с гораздо большей вероятностью будет фатальным, чем от источников с более низким током.

Эффективность неонового освещения колеблется между эффективностью обычных ламп накаливания и люминесцентных ламп , в зависимости от цвета. В пересчете на ватт лампы накаливания производят от 10 до 20 люмен , а люминесцентные — от 50 до 100 люмен. Эффективность неонового света колеблется от 10 люмен на ватт для красного цвета до 60 люмен для зеленого и синего, когда эти цвета возникают благодаря внутреннему люминофорному покрытию.

Блокировка и покрытие

Продолжительность: 12 секунд. 0:12

Анимированная неоновая вывеска Клуба Примадонны в Рино, Невада , 1955 год.

Для «затемнения» частей трубки, например, между буквами слова, можно использовать специальную непрозрачную черную или серую краску для стекла. Сегодня в большинстве недорогих вывесок массового производства прозрачные стеклянные трубки покрыты полупрозрачной краской для создания цветного света. Таким образом, из одной светящейся трубки можно недорого получить несколько разных цветов. Со временем повышенные температуры, циклические изменения температуры или воздействие погодных условий могут привести к отслаиванию цветного покрытия от стекла или изменению его оттенка. Более дорогой альтернативой является использование высококачественных трубок из цветного стекла, которые с возрастом сохраняют более стабильный внешний вид.

Приложения

Светоизлучающие трубки образуют цветные линии, с помощью которых можно написать текст или нарисовать изображение, включая различные украшения, особенно в рекламных и коммерческих вывесках . Путем программирования последовательностей включения и выключения частей появляется множество возможностей для создания динамических световых узоров, формирующих анимированные изображения .

В некоторых применениях неоновые трубки все чаще заменяются светодиодами , учитывая устойчивый рост яркости светодиодов. и снижение стоимости светодиодов высокой яркости. Однако сторонники неоновых технологий утверждают, что они все же имеют существенные преимущества перед светодиодами.

Неоновое освещение ценно для того, чтобы вызвать ностальгию по 1940-м или 1950-м годам в маркетинге и при исторической реставрации архитектурных памятников неоновой эпохи. Архитектура в эпоху модерна часто использовала неон для акцентирования структурного пигментированного стекла, встроенного в фасад здания 1930-х или 1940-х годов; многие из этих зданий теперь имеют право на включение в исторические реестры, такие как Национальный реестр исторических мест США , если их историческая целостность будет добросовестно сохраняться.

Галерея

• 
  Неон
• 
  Неоновая вывеска боулинга
• 
  Рекламные вывески неоновые
• 
  Неоновая вывеска общественной сауны в Хельсинки
• 
  Неоновая вывеска «ОТКРЫТО», популярная среди предприятий США с середины 1980-х годов.

См. также

• Кракле трубочка
• Плазменный глобус
• Пандит Лайт
• Знак Вестингауза
• Хронология светотехники
• Музей неона, Варшава

Дальнейшее чтение

• «Десять наиболее уязвимых мест 2010 года» . Общество наследия Ванкувера. Архивировано из оригинала 24 июля 2011 г. Проверено 5 декабря 2010 г.
• Бич, Ханна (9 декабря 2023 г.). «Куда делся весь гонконгский неон?» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 9 декабря 2023 г.
• Бас, Шермакай (6 июня 2007 г.). «Неоновый музей спасает знаковые вывески Лас-Вегаса» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 12 сентября 2009 г.
• Кроули, Дэвид (сентябрь 2007 г.). «Жизнь во тьме» . Креативный обзор . Проверено 11 октября 2021 г. Статья о расцвете и упадке неоновых вывесок в Варшаве и Польше.
• Кин, Джуди (6 октября 2008 г.). «Сохраните неоновые вывески, призывают фанаты» . США сегодня .
• Стратман, Уэйн (1997). Неоновые методы: Справочник по неоновым вывескам и освещению с холодным катодом, 4-е издание . СТ Медиа Групп Интернэшнл. ISBN  978-0-944094-27-3 . – Справочник отраслевых стандартов по практикам, методам и технологиям, используемым производителями неона.

Внешние ссылки

• Йоханссон, Федди. «Свенска Неонскилтар» . Коллекция фотографий шведских неоновых вывесок; текст на шведском языке.
• «Неоновый музей» . NeonMuzeum.com. Сайт организации, занимающейся сохранением польских неоновых вывесок; по-английски.