Как устроены неоновые вывески и почему они светятся

Неоновые вывески давно стали одним из символов ночных улиц. Её мягкое, ровное и насыщенное свечение трудно спутать с чем-либо другим, а за кажущейся простотой светящейся стеклянной трубки скрывается любопытное сочетание физики газового разряда и тонкого ремесла стеклодувов.

Немного истории

Неон открыли британские химики Уильям Рамзай и Моррис Траверс в 1898 году. Уже тогда было замечено, что этот инертный газ ярко светится красно-оранжевым светом, если через него пропустить электрический ток. Практическое применение открытию нашёл французский инженер Жорж Клод, который в 1910 году показал в Париже газоразрядные лампы, заполненные неоном. Вскоре появились первые рекламные вывески, а в 1920-х годах мода на них распространилась на Америку и затем на весь мир.

Стеклянная трубка

Основа любой неоновой вывески — газоразрядная или неоновая лампа. Она представляет собой герметичную стеклянную трубку диаметром обычно от 8 до 15 миллиметров. Мастер нагревает прямые заготовки над газовыми горелками до размягчения и вручную изгибает их, повторяя нарисованный в натуральную величину эскиз букв или рисунка. Работа требует большой точности: трубку нужно согнуть, не допустив сужений и перекручивания, иначе в этом месте свечение станет неравномерным, а стекло может треснуть.

В оба конца трубки впаивают электроды. Они представляют собой небольшие металлические цилиндры, соединённые с проволочными выводами, которые проходят сквозь стекло наружу. Внутреннюю поверхность электродов часто покрывают специальным составом, который уменьшает деградацию электрода.

Из готовой трубки откачивают воздух, а стекло и электроды одновременно сильно разогревают током высокой силы. Эта операция называется обезгаживанием: она удаляет из стекла и металла влагу и остаточные примеси, которые иначе испортили бы цвет и сократили жизнь вывески. После этого трубку заполняют инертным газом под давлением, составляющим лишь малую долю атмосферного, и запаивают.

Почему газ светится?

Для работы вывески нужен высоковольтный источник питания. Классические трансформаторы выдают напряжение в несколько тысяч вольт, но при этом ограничивают ток десятками миллиампер. Современные электронные преобразователи решают ту же задачу, работая на повышенной частоте. Они заметно легче и компактнее старых трансформаторов.

Когда на электроды подаётся высокое напряжение, немногие свободные электроны в газе разгоняются электрическим полем и сталкиваются с атомами. Часть атомов ионизируется, освобождая новые электроны, и процесс развивается лавинообразно, пока в трубке не установится устойчивый тлеющий разряд. Главную роль в создании света играют столкновения, при которых электрон не выбивает, а лишь переводит атомный электрон на более высокий энергетический уровень. Возвращаясь в исходное состояние, атом испускает фотон строго определённой длины волны. Поэтому цвет свечения зависит прежде всего от состава газовой смеси.

Чистый неон даёт знаменитый красно-оранжевый цвет. Для получения других оттенков трубку чаще заполняют аргоном с добавлением небольшого количества ртути. Такой разряд излучает голубоватый свет и много ультрафиолета, который сам по себе невидим. Если же изнутри покрыть стекло люминофором, ультрафиолет превращается в видимый свет практически любого цвета: белого, зелёного, розового, жёлтого. Дополнительные оттенки дают цветное стекло, а также добавление в смесь гелия, криптона и ксенона.

Сборка вывески

Изогнутые трубки крепят к основанию на стеклянных или пластиковых держателях, оставляя небольшой зазор, чтобы стекло не нагревало поверхность и свободно расширялось. Участки, которые не должны светиться — например, переходы между буквами — закрашивают непрозрачной краской. Электроды прячут в изолирующие колпачки и соединяют высоковольтным проводом с источником питания.

Долговечность и цена

Качественно изготовленная неоновая вывеска способна работать десятилетиями, поскольку в ней нет нити накала, которая могла бы перегореть, но стоит она очень недешево. Для изготовления вывески на основе газоразрядных ламп требуется дорогое оборудование и расходные материалы, а также специалисты, которые умеют с этим работать, а их очень мало на рынке труда. Поэтому сегодня многие выбирают вывески из гибкого неона — они менее долговечны, но при этом намного дешевле и безопаснее. Тем не менее настоящий неон по-прежнему ценят за глубину цвета, ровное свечение по всей длине трубки и живую красоту, которую пока не удаётся полностью воспроизвести.

Реклама 16+ Erid:2VfnxyWBDfS
ИП Горюнова Татьяна Андреевна, г. Пермь,ИНН 140701872294, ОГРН 323595800117678