Неоновая вывеска - Neon sign

Фотография большой сложной неоновой вывески в ночное время.  Слово «ГОСУДАРСТВО» написано вертикально красной неоновой трубкой на башне над шатром.  Вывеска-шатер под башней также имеет тщательно продуманный дизайн неоновых трубок, включая слово «СОСТОЯНИЕ», написанное горизонтально красной неоновой трубкой над каждой из двух панелей, обращенных к камере.  Плата считывателя на передней панели имеет черную надпись «AUBURN PLACER / PERFORMING ARTS / CENTER / LIVE FROM AUBURN.COM».  На второй плате чтения на боковой панели написано: «ЖИВАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ МУЗЫКА // МИТГАРДЫ / В КОНЦЕРТЕ 26 АПРЕЛЯ».
Неоновая вывеска 1936 года для театра в Оберне, Калифорния , реконструированная в 2006 году. Большие буквы на башне подсвечиваются во временной последовательности, которая повторяется: «S», «ST», «STA», «STAT», «STATE». ", выключенный.

В индустрии вывесок неоновые вывески представляют собой электрические вывески, освещаемые длинными светящимися газоразрядными трубками , содержащими разреженный неон или другие газы. Они наиболее часто используются для неонового освещения , которое впервые в современной форме было продемонстрировано 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. Известны были инсталляции на Таймс-сквер , многие из которых изначально были спроектированы Дугласом Ли , и к 1940 году было около 2000 небольших магазинов, производивших неоновые вывески. Помимо вывесок, неоновое освещение часто используется художниками и архитекторами , а также (в измененной форме ) в плазменных панелях и телевизорах . Индустрия вывесок пришла в упадок за последние несколько десятилетий, и теперь города озабочены сохранением и восстановлением своих старинных неоновых вывесок.

Матрицы светоизлучающих диодов могут быть сформированы для имитации внешнего вида неоновых ламп.

История

Неоновая вывеска

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

Открытие неона в 1898 году британскими учеными Уильямом Рамзи и Моррисом В. Траверсом включало наблюдение яркого красного свечения в трубках Гейсслера. Трэверс писал: «Вспышка малинового света из трубки рассказывала свою собственную историю и была зрелищем, на котором стоит остановиться и никогда не забыть». После открытия неона неоновые трубки использовались в качестве научных инструментов и новинок. Вывеска, созданная Перли Г. Наттингом и изображающая слово «неон», могла быть показана на выставке закупок в Луизиане в 1904 году, хотя это утверждение было оспорено; в любом случае нехватка неона помешала бы разработке осветительного продукта. После 1902 года компания Жоржа Клода во Франции, Air Liquide , начала производить в промышленных количествах неон, по сути, как побочный продукт их бизнеса по сжижению воздуха. С 3 по 18 декабря 1910 года Клод продемонстрировал две 12-метровые ярко-красные неоновые лампы на Парижском автосалоне . Эта демонстрация зажгла перистиль в Grand Palais (большой выставочный зал). Сотрудник Клода, Жак Фонсе, осознал возможности для бизнеса, основанного на вывесках и рекламе. К 1913 году большой знак вермута Чинзано освещал ночное небо в Париже, а к 1919 году вход в Парижскую оперу был украшен неоновой лампой. В течение следующих нескольких лет Клоду были выданы патенты на два нововведения, которые используются до сих пор: метод «бомбардировки» для удаления примесей из рабочего газа запечатанного знака и конструкция внутренних электродов знака, предотвращающая их разрушение из-за распыление.

В 1923 году Жорж Клод и его французская компания Claude Neon представили США неоновые газовые вывески, продав два автомобиля автосалону Packard в Лос-Анджелесе . Эрл С. Энтони купил две таблички с надписью «Паккард» по 1250 долларов за штуку. Неоновое освещение быстро стало популярным приспособлением в наружной рекламе. Знаки, получившие название «жидкий огонь», были видны при дневном свете; люди останавливались и смотрели.

Возможно, самая старая из сохранившихся неоновых вывесок в Соединенных Штатах, которая до сих пор используется по своему первоначальному назначению, - это вывеска «Театр» (1929 г.) в театре Лейк-Уорт в Лейк-Уорт, Флорида .

Следующим крупным технологическим нововведением в неоновом освещении и вывесках стала разработка покрытий для люминесцентных ламп. Жак Рислер получил на них французский патент в 1926 году. Неоновые вывески, в которых используется смесь газов аргон и ртуть, излучают много ультрафиолетового света . Когда этот свет поглощается флуоресцентным покрытием, предпочтительно внутри трубки, покрытие (называемое «люминофором») светится своим собственным цветом. В то время как изначально для дизайнеров вывесок было доступно только несколько цветов, после Второй мировой войны люминофорные материалы стали интенсивно исследоваться для использования в цветных телевизорах. К 1960-м годам дизайнерам неоновых вывесок было доступно около двух десятков цветов, а сегодня доступно около 100 цветов.

Изготовление

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

Вывески с неоновыми трубками производятся путем изгибания стеклянных трубок в формы. Специалист в этом ремесле известен как трубогиб, неоновый или трубогиб. Неоновая трубка сделана из 4 или 5-футовых прямых полых стеклянных палочек, которые поставщики вывесок продают неоновым магазинам по всему миру, где они вручную собираются в индивидуально разработанные и изготовленные лампы.

Синий неоновый знак в кондитерской
Синий неоновый знак в кондитерской

Чаще всего используются трубки с внешним диаметром примерно 8–15 мм с толщиной стенки 1 мм, хотя в настоящее время в продаже имеются трубки диаметром 6 мм в цветных стеклянных трубках. Трубка нагревается по частям с помощью горелок нескольких типов, которые выбираются в зависимости от количества стекла, которое необходимо нагреть для каждого изгиба. Эти горелки включают в себя ленточные, пушечные или перекрестные стрельбы, а также различные газовые горелки. Ленточные горелки - это полосы огня, которые делают плавные изгибы, в то время как перекрестное пламя используется для резких изгибов.

Внутренняя часть трубок может быть покрыта тонким фосфоресцирующим порошковым покрытием, прикрепленным к внутренней стенке трубки связующим материалом. Трубка заполнена очищенной газовой смесью, и газ ионизируется высоким напряжением, приложенным между концами герметичной трубки через холодные катоды, приваренные к концам. Цвет света, излучаемого трубкой, может быть только цветом , исходящим от газа, или светом от слоя люминофора . Различные секции трубок с люминофорным покрытием могут быть сварены встык друг с другом с использованием стеклянных рабочих горелок, чтобы сформировать единую трубку разных цветов, 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 только один из типов трубчатых газов, в основном используемых в коммерческих целях. Чистый неоновый газ используется для получения только одной трети цветов (в основном это оттенки красного и оранжевого , а также некоторые более теплые или более интенсивные оттенки розового ). Наибольшее количество цветов (включая все оттенки синего , желтого , зеленого , фиолетового и белого , а также некоторые более холодные или более мягкие оттенки розового), получаемое при заполнении 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 излучают сильный ультрафиолетовый свет. Полученный таким образом ультрафиолетовый свет возбуждает различные люминофорные покрытия, предназначенные для получения разных цветов. Несмотря на то, что в этом классе неоновых трубок вообще нет неона, они все еще обозначаются как «неоновые». Ртутные лампы представляют собой люминесцентные лампы с холодным катодом .

Каждый тип неоновых трубок дает два разных возможных цвета: один с неоновым газом, а другой с аргоном / ртутью. Некоторые «неоновые» трубки изготавливаются без люминофорного покрытия некоторых цветов. Прозрачная трубка, заполненная неоновым газом, дает вездесущий желтовато-оранжевый цвет с четко видимым внутренним плазменным столбом, и это самая дешевая и простая в изготовлении трубка. Традиционные неоновые стекла в Америке старше 20 лет - это свинцовые стекла, которые легко размягчаются при газовых пожарах, но недавние проблемы, связанные с окружающей средой и здоровьем рабочих, побудили производителей искать более экологически безопасные специальные формулы мягкого стекла. Одной из неприятных проблем, которых удается избежать таким образом, является тенденция свинцового стекла гореть до черных пятен, выделяя пары свинца в изгибающемся пламени, слишком богатом топливно-кислородной смесью. Другой традиционной линией очков были цветные стаканы с известково-натриевым оттенком, представленные в бесчисленном множестве вариантов цвета стекла, которые обеспечивают высочайшее качество, самые гипнотически яркие и насыщенные оттенки. Еще больше возможностей выбора цвета при нанесении или отсутствии покрытия этих цветных стекол различными доступными экзотическими люминофорами.

Долгий срок службы

Широкая цветовая гамма и возможность изготавливать трубку, которая может прослужить годы или десятилетия без замены, делают это искусством. Поскольку для изготовления этих трубок требуется много индивидуального труда, они имели бы очень низкую экономическую жизнеспособность, если бы не имели такого длительного срока службы при правильной обработке. Интенсивность излучаемого неонового света увеличивается с уменьшением диаметра трубки, то есть интенсивность изменяется обратно пропорционально квадратному корню из внутреннего диаметра трубки, а сопротивление трубки увеличивается с соответствующим уменьшением диаметра трубки, потому что ионизация трубки является наибольшим в центре трубки, и ионы мигрируют к стенкам трубки, повторно захватываются и нейтрализуются. Самая большая причина выхода из строя неоновой трубки - это постепенное поглощение газа неона путем имплантации высоковольтных ионов во внутренние стеклянные стенки трубок, что истощает газ и в конечном итоге вызывает повышение сопротивления трубки до уровня, при котором она больше не может светить. номинальное напряжение, но это может занять более 50 лет, если трубка правильно обработана во время бомбардировки и заправки газом.

Этот долгий срок службы создал практический рынок для использования неона для внутреннего архитектурного освещения бухт в самых разных целях, включая дома, где трубу можно согнуть в любую форму, разместить в небольшом пространстве и сделать это без необходимости замены трубки для десятилетие или больше.

Гибка труб

Часть стекла нагревают, пока она не станет пластичной; затем его сгибают и выравнивают по бумаге с рисунком неоновой вывески, содержащей графику или надписи, которым будет соответствовать конечный продукт. Трубогиб закупоривает полую трубку перед нагреванием и удерживает на другом конце шланг из латексной резины для выдувания, через который он осторожно нагнетает небольшое количество воздуха, чтобы поддерживать постоянный диаметр трубки во время ее изгиба. Уловка сгибания заключается в том, чтобы сгибать одну небольшую секцию или сгибать за раз, нагревая одну часть трубки, чтобы она стала мягкой, без нагревания другой части трубки, что сделало бы изгиб неконтролируемым. После того, как стекло нагреется, изгиб необходимо подвести к выкройке и быстро подогнать до того, как стекло снова затвердеет, потому что после полного охлаждения трудно повторно нагреть без риска поломки. Часто бывает необходимо пропустить один или несколько изгибов и вернуться к ним позже, тщательно измерив длину трубы. Одна буква трубки может содержать 7–10 небольших изгибов, и ошибки нелегко исправить, не вернувшись и не начав все сначала. Если требуется больше трубок, на них приваривается еще одна деталь, или все части могут быть приварены друг к другу на последнем этапе. Готовая трубка должна быть герметичной и чистой внутри для работы. Если после того, как трубка будет заполнена ртутью, если после этого будет сделана какая-либо ошибка, всю трубку следует запустить заново, потому что дыхание нагретого пропитанного ртутью стекла и люминофора вызывает длительное отравление тяжелыми металлами у рабочих, работающих с неоном. Прутки трубок соединяются до тех пор, пока трубка не достигнет непрактичного размера, и несколько трубок соединяются последовательно с высоковольтным неоновым трансформатором. Крайние концы электрической цепи должны быть изолированы друг от друга, чтобы предотвратить прокол трубки и гудение из-за эффекта коронного разряда .

Бомбардировка

С холодным катодом электрод плавится (или сварной ) к каждому концу трубы , как она будет закончена. Эти полые электроды также традиционно свинцовое стекло и содержат небольшой металлический корпус с двумя проводами выступающими через стекло , к которому впоследствии будет прикреплена проводка знака. Перед тем, как продолжить, все сварные швы и уплотнения должны быть герметичными при высоком вакууме.

Трубка присоединяется к коллектору, который затем присоединяется к высококачественному вакуумному насосу. Затем из трубки откачивают воздух до тех пор, пока он не достигнет уровня вакуума 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 выше уровня, который возникает при окончательной работе лампы. Сила тока зависит от конкретных используемых электродов и диаметра трубки, но обычно находится в диапазоне от 150 мА до 1500 мА, начиная с низкого уровня и возрастая к концу процесса, чтобы обеспечить надлежащий нагрев электродов без плавления стеклянной трубки. Ток бомбардировки обеспечивается большим трансформатором с напряжением холостого хода примерно от 15000 до 23000 В переменного тока. Трансформатор бомбардировки действует как регулируемый источник постоянного тока, а фактическое напряжение во время работы зависит от длины и давления трубки. Обычно оператор поддерживает давление настолько высоким, насколько позволяет бомбардировщик, чтобы обеспечить максимальное рассеивание мощности и нагрев. Бомбардировочные трансформаторы могут быть специально изготовлены для этого использования или могут быть перепрофилированными распределительными трансформаторами электросети (типа, установленными на опорах электросети), работающими в обратном направлении для получения высокого выходного напряжения.

Эта очень высокая мощность рассеивания в трубке нагревает стеклянные стенки до температуры в несколько сотен градусов по Цельсию, и любая грязь и примеси изнутри удаляются в газифицированном виде с помощью вакуумного насоса. Наибольшие загрязнения, которые удаляются таким образом, - это газы, которые покрывают внутреннюю стенку трубки за счет адсорбции , в основном кислород, диоксид углерода и особенно водяной пар. Ток также нагревает металл электрода до температуры более 600 ° C, что приводит к ярко-оранжевому цвету накаливания. Катоды представляют собой сборные полые металлические оболочки с небольшим отверстием (иногда с отверстием для керамического бублика), которое содержит на внутренней поверхности оболочки легкое напыление порошка с низкой работой выхода с холодным катодом (обычно порошка керамической смеси молярных эвтектических точек, включая 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 4,0 эВ. Это представляет собой катодное падение или энергию электронов, необходимую для удаления электронов с поверхности катода. Это позволяет избежать необходимости использования термоэлектрического катода с горячей проволокой, такого как в обычных люминесцентных лампах. И по этой причине неоновые трубки при правильной обработке чрезвычайно долговечны, в отличие от люминесцентных трубок, потому что нет проволочной нити накала, как в люминесцентной лампе, которая перегорала бы, как обычная лампочка. Основная цель этого - очистить внутреннюю часть трубки перед ее герметизацией, чтобы во время работы эти газы и примеси не уносились и не высвобождались плазмой и теплом, выделяемым в герметичную трубку, что может быстро сжечь металлические катоды и капли ртути (если закачивать аргон / ртуть) и окислить внутренние газы и вызвать немедленный выход из строя трубки. Чем тщательнее очистка трубки, тем дольше и стабильнее она будет работать. Как только эти газы и примеси высвобождаются при предварительной бомбардировке во внутреннюю часть трубы, они быстро удаляются насосом.

Пока трубка присоединена к коллектору, ей дают остыть, пока она откачивается до самого низкого давления, которого может достичь система. Затем он заполняется до низкого давления в несколько торров (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 с оптимальными значениями в диапазоне от 6 Торр (0,8 кПа) (для длинной трубки диаметром 20 мм, заполненной аргоном / ртутью) до 27 Торр (3,6 кПа) (для короткого Трубка диаметром 8 мм, заполненная чистым неоном). Наиболее часто используются неон или аргон ; криптон , ксенон и гелий используются художниками для специальных целей, но не используются отдельно в обычных знаках. Предварительно смешанная комбинация аргона и гелия часто используется вместо чистого аргона, когда трубка должна быть установлена ​​в холодном климате, поскольку гелий увеличивает падение напряжения (и, следовательно, рассеивание мощности), быстрее нагревая трубку до рабочей температуры . При включении неон светится ярко-красным или красновато-оранжевым светом. Когда используется аргон или аргон / гелий, добавляется крошечная капля ртути . Сам по себе аргон в зажженном состоянии имеет очень тусклый бледно-лиловый цвет, но капля ртути заполняет трубку парами ртути, когда она запечатана, которая затем излучает ультрафиолетовый свет при электризации. Это ультрафиолетовое излучение позволяет готовым аргоновым / ртутным трубкам светиться различными яркими цветами, когда трубка была покрыта изнутри чувствительным к ультрафиолету люминофором после того, как ее согнули.

Неоновые трубки с термообработкой

Также был использован альтернативный способ обработки готовых неоновых трубок. Поскольку единственная цель бомбардировки электрическими средствами - очистить внутреннюю часть трубок, можно также изготовить трубку, нагревая трубку снаружи горелкой или с помощью печи, одновременно нагревая электрод индукционным радиочастотным нагревом ( RFIH) катушка. Хотя это менее продуктивно, оно создает более чистую индивидуальную трубку со значительно меньшим повреждением катода, более длительным сроком службы и яркостью, а также позволяет производить трубки очень малых размеров и диаметров, вплоть до внешнего диаметра 6 мм. Трубку тщательно нагревают в высоком вакууме без внешнего электрического подключения, пока не станет видно, что выделенные газы полностью истощены, и давление снова не упадет до высокого вакуума. Затем трубку наполняют, закрывают, ртуть капают и встряхивают.

Электрическая проводка

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

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

Компактные высокочастотные преобразователи инвертор-преобразователь, разработанные в начале 1990-х годов, используются, особенно когда требуются низкие радиочастотные помехи (RFI), например, в местах рядом с высококачественным звуковым оборудованием. На типичной частоте этих твердотельных трансформаторов время плазменной электрон-ионной рекомбинации слишком велико, чтобы гасить и повторно зажигать плазму в каждом цикле, в отличие от случая с частотой линии электропередачи . Плазма не излучает высокочастотный шум переключения и постоянно остается ионизированной, избавляясь 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 на 120 мА иногда встречаются в осветительных приборах, но нечасто, поскольку для выдерживания тока требуются специальные электроды, а случайное поражение электрическим током от трансформатора на 120 мА с гораздо большей вероятностью приведет к летальному исходу, чем от источников с более низким током.

Эффективность неонового освещения колеблется от эффективности обычных ламп накаливания до люминесцентных ламп , в зависимости от цвета. В расчете на ватт лампы накаливания производят от 10 до 20 люмен , а люминесцентные лампы - от 50 до 100 люмен. Эффективность неонового света составляет от 10 люмен на ватт для красного, до 60 люмен для зеленого и синего, когда эти цвета являются результатом внутреннего люминофорного покрытия.

Блокировка и покрытие

Анимированная неоновая вывеска Club Prima Donna в Рино, штат Невада , 1955 год.

Специальная черная или серая краска для стекла с высокой степенью непрозрачности может быть использована для «затемнения» частей трубки, например, между буквами слова.

Сегодня в большинстве недорогих вывесок массового производства прозрачные стеклянные трубки покрыты полупрозрачной краской для получения цветного света. Таким образом, можно недорого производить несколько разных цветов из одной светящейся трубки. Со временем повышенные температуры, термоциклирование или воздействие погодных условий могут привести к отслаиванию цветного покрытия от стекла или изменению его оттенка. Более дорогой альтернативой является использование трубок из высококачественного цветного стекла, которые с годами сохраняют более стабильный 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 . При программировании последовательностей включения и выключения деталей появляется много возможностей для создания динамических световых паттернов, которые формируют анимированные изображения .

В некоторых приложениях неоновые трубки все чаще заменяются светодиодами , учитывая неуклонный рост яркости светодиодов и снижение стоимости светодиодов высокой яркости. Однако сторонники неоновых технологий утверждают, что они по-прежнему имеют значительные преимущества перед светодиодами.


Неоновая подсветка полезна для пробуждения ностальгии по 1940-м или 1950-м годам в маркетинге и при исторической реставрации архитектурных памятников эпохи неона. В архитектуре обтекаемой современной эпохи часто использовался неон, чтобы подчеркнуть структурное пигментированное стекло, встроенное в фасад здания 1930-х или 1940-х годов; многие из этих зданий теперь могут быть включены в исторические реестры, такие как Национальный реестр исторических мест США, если их историческая целостность строго сохраняется.

Галерея

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки

  • Йоханссон, Федди. "Свенска Неонскюльтэр" .Коллекция фотографий шведских неоновых вывесок; текст на шведском языке.
  • "Неоновый музей" . NeonMuzeum.com.Веб-сайт организации, посвященной сохранению польских неоновых вывесок; на английском.