霓虹灯（吸引顾客或装饰夜景的彩色灯）

2023-05-14 04:02:01未知作者:无限魅力物联网

霓：原意是指一种自然现象，云在天空中呈现出五颜六色的光彩。虹：原意也是一种自然现象，就是彩虹，也是七彩的。霓虹灯：夜间用来吸引顾客，或装饰夜景的彩色灯，所以用“霓虹”这两种美丽的东西来作为这种灯的名字。霓虹灯管是一个两端有电极的密封玻璃管，其中填充了一些低气压的气体。几千伏的电压施加在电极上，电极管中的气体使其发出光，光的颜色取决于管中的气体。

中文名

霓虹灯

英文名

neon light

拼音

ní hóng dēng

别名

氖灯

特点

高效率

气体

稀有气体

诞生

1898年6月

简介

霓虹灯

霓虹灯自1910年问世以来，历经百年不衰。它是一种特殊的低气压冷阴极辉光放电发光的电光源，而不同于其它诸如荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯、水银灯、白炽灯等弧光灯。霓虹灯是靠充入玻璃管内的低压惰性气体，在高压电场下冷阴极辉光放电而发光。霓虹灯的光色是由充入惰性气体的光谱特性决定：光管型霓虹灯充入氖气，霓虹灯发红色光；荧光型霓虹灯充入氩气及汞，霓虹灯发蓝色、黄色等光，这两大类霓虹灯都是靠灯管内的工作气体原子受激辐射发光。

发展起源

霓虹灯是由英文“氖灯”，即“NEONSIGN”得来的，“霓虹”两字实际上是“NEON”的译音，而现在人们已经把“霓虹灯”当作专用词运用了。

霓虹灯的发展可以追溯到英国物理学家和化学家法拉第对气体放电的研究，电流通过含有少量正负离子的气体时，受紫外线、宇宙射线、微量放射物质的作用，在足够高的外加电压作用下运动，并与中性气体分子碰撞后，使中性分子发生电离，因而离子的数目倍增。电流通过气体时还伴有发光现象，即所谓的辉光放电。其发光的颜色随所充气体的不同而不同。法拉第的理论及其在实验上的成就，为霓虹灯技术的发展奠定了坚实的基础。

霓虹灯始源于法国。当时所用的灯体玻管的直径为45毫米，先将玻璃管弯制成所需的文字或图案，然后再用1只电压为1万多伏的变压器供电，使之发光。当时，灯管两端电极采用石墨制成，内部充入氮气或二氧化碳气体，前者会发红光，后者发白光。由于这两种气体较活泼，很容易和石墨电极起化学反应，阴极溅散出的石墨很快在玻璃管内壁形成黑色薄膜层，并大量吸收充入灯管内的气体，使灯管的充气压力很快下降，致使霓虹灯的寿命很短。当时为了解决这个问题，特在霓虹灯管上加1个特殊的电磁阀门，并在霓虹灯使用一段时间以后再往灯内重新补充一定量的气体，但这样做并未能在根本上克服上述缺陷。因此，这种灯不仅寿命短、制作工艺复杂，而且造价昂贵，很难普及。

在1907年至1910年期间，科学家克洛德和林德发明了液态空气分馏。利用这一发明，在霓虹灯内充入一定的惰性气体，这样就明显减缓了气体在灯管内部的消耗速度，颜色也丰富了，可产生红、绿、蓝、黄等颜色。第二次世界大战前夕，光致发光的材料被研制出来了。这种材料不仅能发出各种颜色的光，而且发光效率也高，我们称之为荧光粉。荧光粉被应用在霓虹灯制作中后，霓虹灯的亮度不仅有了明显提高，而且灯管的颜色也更加鲜艳夺目，变化多端，同时也简化了制灯的工艺。故在第二世界大战结束后，霓虹灯得到了迅猛的发展。

主要特点

高效率

霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的惰性气体击燃，它不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光，造成大量的电能以热能的形式被消耗掉，因此，用同样多的电能，霓虹灯具有更高的亮度。

温度低，使用不受气候限制

霓虹灯因其冷阴极特性，工作时灯管温度在60°C以下，所以能置于露天日晒雨淋或在水中工作。同样因其工作特性，霓虹灯光谱具有很强的穿透力，在雨天或雾天仍能保持较好的视觉效果。

低能耗

在技术不断创新的时代，霓虹灯的制造技术及相关零部件的技术水平页在不断进步。新型电极、新型电子变压器的应用，使霓虹灯的耗电量大大降低，由过去的每米灯管耗电56瓦降到现在的每米灯管耗电12瓦。

寿命长

霓虹灯在连续工作不断电的情况下，寿命达一万小时以上，这一优势是其他任何电光源都难以达到的。

制作灵活，色彩多样

霓虹灯是由玻璃管制成，经过烧制，玻璃管能弯曲成任意形状，具有极大的灵活性，通过选择不同类型的管子并充入不同的惰性气体，霓虹灯能得到五彩缤纷、多种颜色的光。

动感强，效果佳，经济实用

霓虹灯画面由常亮的灯管及动态发光的扫描管组成，可设置为跳动式扫描，渐变式扫描、混色变色七种颜色扫描。扫描管由装有微电脑芯片编程的扫描机控制，扫描管按编好的程序亮或灭，组成一副副流动的画面，似天上彩虹、象人间银河、更酷似一个梦幻世界，引人入胜，使人难以忘怀。因此、霓虹灯是一种投入较少、效果强烈、经济实用的广告形式。

霓虹灯是一种冷阴极辉光放电管，其辐射光谱具有极强的穿透大气的能力，色彩鲜艳绚丽、多姿，发光效率明显优于普通的白炽灯，它的线条结构表现力丰富，可以加工弯制成任何几何形状，满足设计要求，通过电子程序控制，可变幻色彩的图案和文字受到人们的欢迎。

霓虹灯的亮、美、动特点，是目前任何电光源所不能替代的，在各类新型光源不断涌现和竞争中独领风骚。

由于霓虹灯是冷阴极辉光放电，因此一支质量合格的霓虹灯其寿命可达20000--30000小时。

随着我国经济的飞速发展，霓虹灯的品种、规格也已基本系列化，可供各种用途的选择，其质量已逐步向国际水平靠拢，随着我国加入WTO与国际水平的差距将越来越小，在不久的将来必将赶超国际先进水平，但在目前市场竞争的条件下，也确有少数厂商缺乏诚信，在一些用户不懂霓虹灯的性能、质量的情况下，生产、制作低劣产品在市场上低价倾销，影响霓虹灯的声誉。

主要部件

霓虹灯管

以规格分：

有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗细。

以玻璃材质分：

钠玻璃管（或称石灰料玻璃管）这种玻璃管稳定性差，受潮后极易变质、泛碱（风化），牢度差易爆裂。目前在我国使用此种材料的约占80%左右。

铅玻璃管（又称红丹料玻璃管）其热性能、机械性能、电性能、化学稳定性能、真空性能和光学性能优于钠玻璃，其耐候性、使用寿命大大超过钠玻璃，目前国际上通用大都是这种铅玻璃管，我国目前使用量已达20－30%左右，凡是追求质量好的制作厂家，用户都选用铅管制作霓虹灯。铅玻璃又以含铅量多少分为：重铅玻璃、中铅玻璃和轻铅玻璃。

彩色玻璃管，这种玻璃管，在拉制玻璃管时已充入染料，生产出的玻璃管已呈彩色玻璃管。

霓虹灯

以霓虹灯管内涂荧光粉材料分：

目前使用的多数霓虹灯管喷涂的是“普通荧光粉”，这种粉价格比较便宜，一般也能满足各种色彩的要求。

“三基色”荧光粉，（也称稀土荧光粉）与普通荧光粉比较，其亮度、色度、鲜度更佳。

喷涂荧光粉的工艺分：

水涂即用醇，酮溶济混合荧光粉喷涂在灯管内壁，让其自然干燥。

胶涂即用胶液混合荧光粉喷涂，再用烘箱烘干，其粘度、牢度大大优于水涂粉管。目前先进国家大都有采用三基色胶涂含铅玻璃管制作霓虹灯，我国目前已有部分厂商使用这种霓虹灯管。

霓虹灯变压器

霓虹灯漏磁变压器，（又称电感变压器、铁芯变压器）其特点是：可靠性好，负载灯管亮度高，光色一致，寿命长，缺点是比较笨重，目前国外及上海的户外霓虹灯大多数采用这种变压器。电感变压器的规格有：3KV、6KV、9KV、12KV、15KV、18KV。
电子变压器（也称高频冷启动管形放电灯（霓虹灯）电子转换器或霓虹灯电源）其优点是：重量轻、制造方便、节约金属材料，目前国内生产电子变压器质量稳定，有一定规模，其中有的企业还批量出口。但有不少单位生产的电子变压器亮度达不到应有亮度，在室外使用就有点相形见绌。电子变压器又分直流和交流二种，直流电子变压器由于单向导通往往会产生灯管一头亮一头暗的情况。又因电子变压器输出频率会受到负载灯管长度的影响，在同幅霓虹灯中，由于每笔灯管长短不一也会产生灯色不匀等现象。有些生产厂家为了降低成本，不愿采用高质量高品质的电器元件，而且加工工艺简陋，故可靠性差，寿命短。电子变压器的规格有：40W、60W、80W、100W等规格，也有称4米机、6米机、8米机、10米机、12米机等。要真正生产符合霓虹灯使用要求的电子变压器也是可以做到的，但其价格就会接近电感变压器的价格，为了低价竞销，获取市场份额，一些厂商牺牲霓虹灯的亮度、可靠性、寿命来获得市场利润。

霓虹灯

程序控制器

普通式电子程序控制器

渐变式电子程序控制器

霓虹灯高压线

普通高压线，即塑料高压线，这种高压线价格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化引起拉火等，安全性较差。

硅橡胶绝缘高压线，是目前较理想的霓虹灯连接线，安全性强，可靠性好。

工作原理

当外电源电路接通后，变压器输出端就会产生几千伏甚至上万伏的高压。当这一高压加到霓虹灯管两端电极上时，霓虹灯管内的带电粒子在高压电场中被加速并飞向电极，能激发产生大量的电子。这些激发出来的电子，在高电压电场中被加速，并与灯管内的气体原子发生碰撞。当这些电子碰撞游离气体原子的能量足够大时，就能使气体原子发生电离而成为正离子和电子，这就是气体的电离现象。带电粒子与气体原子之间的碰撞，多余的能量就以光子的形式发射出来，这就完成了霓虹灯的发光点亮的整个过程。

工作概况

大多数霓虹灯都采用冷阴极辉光放电。因冷阴极工作时，整个灯基本不发热，从电能转换成光能的效率高。它的寿命远比普通日光灯长，如从用料、加工到安装都能保证质量，霓虹灯管的使用寿命可高达2ooooh --3ooooh，在我国地方标准中要求不低于zaooha冷阴极放电灯还有一个很大的优点是开关次数基本上不影响其寿命，所以特别适合作需频繁开关的广告用灯。
它依靠正离子轰击阴极使阴极发射二次电子来维持放电，故需一定的阴极位降为正离子加速提供能量，阴极位降大小约looV---200V。
为保证能在正常辉光放电区内放电并在工作时不发生较大的阴极溅射，阴极需有足够大的面积，否则会因流过较大电流，导致阴极电流密度过大使阴极位降升高，变成异常辉光放电，加重阴极溅射而缩短灯管寿命。
在可能的情况下，霓虹灯的灯管应尽量长一些，内径要小一些，尽量提高正柱区压降在灯管总压降中的比例以提高光效。
为顺利点燃霓虹灯管并能在较低电压下稳定工作，必须配备高压变压器(以漏磁式居多，但因它笨重、耗电大将逐渐被电子式取代)并作到合理匹配以节省工程造价。
霓虹灯使用交流电工作，所以两只电极交替作阴极和阳极，其辉光放电的区域分布也交替变化顺序方向，由于人的视觉暂留作用，可以看到辉光均匀地布满整个灯管，发光效果比用直流电理想得多。因此两个电极从用料到加工应尽量做到一致。
因霓虹灯是真空电光源，所以整个生产过程需注意真空卫生。严格按电真空技术要求用料和生产，这样才能保证质量

制作工艺

霓虹灯在制作工艺上，不论是明管、粉管还是彩管，其制作工艺基本相同，它们都需经过玻管成型、封接电极、轰击去气、充惰性气体、封排气孔老炼等工艺。

玻管成型———即制作人员沿着图案或文字的轮廓经过专用火头，将直玻璃管烧、烤、弯成图案或文字的过程，

封接电极———即将弯成型的灯管经过火头接上电极和排气孔的过程，接口不得太薄或太厚，接口处须完全烧融，否则易出现慢漏气。

轰击去气———制作霓虹灯的关键。是通过高压电轰击电极，加热电极焚烧灯管电极内肉眼看不见的水蒸气、尘土、油质等物质，排掉这些有害物质，将玻管抽成真空的过程。轰击去气的温度达不到，上述有害物质会除不彻底，直接影响灯管的质量。轰击去气的温度过高会引起电极过度氧化，使其表面产生氧化层，引起灯管质量下降。轰击去气彻底的玻管充入适当隋性气体，经过老练，即完成霓虹灯制作过程。

现状与发展

霓虹灯

在社会发展的过程中，霓虹灯在大街小巷中几乎随处可见，霓虹灯有很多设计方法，而利用PLC编程进行设计开发是最为常见的设计方法。PLC编程控制具有程序简单直观、可靠性强、抗干扰能力强等特点，可以满足霓虹灯的亮灭、闪烁、流动等设计要求。[1]此外，通过霓虹灯的程序改写，还可以对多种亮起效果进行定义，通过使用PLC进行整个控制系统的设计，可以明显感受到使用PLC进行控制系统设计的各项点，在实际霓虹灯广告屏应用中具有一定的推广意义。[2]目前，霓虹灯市场上鱼龙混杂，有营业执照承接工程的单位只占市场的30%，这类单位有独自的设计、制作、安装能力，信誉好、产品质量过关，后期维护到位，是用户的首选单位。

第二类，没有营业执照挂靠其它单位，这类“单位”专业性不强，产品质量无保证，后期维护不到位。

第三类，皮包公司，无任何证件、信誉和能力，打一枪换一地，产品质量和后期维护根本谈不上。

霓虹灯是一个专业性比较强的行业，正规单位的产品质量好，寿命长。可正是第二类和第三类公司扰乱霓虹灯市场，给用户的感觉霓虹灯容易坏。其实霓虹灯的寿命比日光灯还长，为了您的利益，请选择有执照，有能力，有信誉的单位。

以前霓虹灯制造企业几乎全部用普通玻璃管、普通电极，随着人们对产品要求的提高，高铅玻璃管、陶瓷环电极、三基色粉管，渐变彩虹霓虹灯正越来越广泛的走向人们的生活，使人们的生活更加精彩、亮丽。

小常识

将惰性气体充入电灯泡里，灯亮时，惰性气体受到激发，便发射出它们的特征谱线，这就是人们常说的霓虹灯。

第一盏霓虹灯是法国科学家发明的。他们用氖气充填到灯泡里，氖在电场的激发下，发射出红光，氖灯的红光穿透力很强，可穿过浓雾，因此，机场、码头以及水路交通线的灯标就常用氖灯。

氩在电场激发下会发射浅蓝的光，也可用来制造霓虹灯。氦制的霓虹灯发射浅红色的光。有的灯泡里可以充进水银蒸气，就成了高压水银灯，它射出的光线是绿紫色的，有的人甚至把氦、氖、氩和水银四种气体，或两种或三种混合气体装进灯泡里，就得到了色彩绚丽的霓虹灯。

氙在电场的激发下，可以射出类似太阳光的连续光谱，在灯管里装进氙气（灯管要用石英玻璃制造），就可制成“人造小太阳”，它的功率可达2万瓦，照明1千多个小时。一盏6万瓦氙灯的亮度，相当于900只100支光的灯泡。这种灯泡是20世纪60年代才发展起来的新型光源。

结构

霓虹灯是一种低气压冷阴极辉光放电灯。它的结构和部件为正常辉光放电提供保证，其中的工作物质为得到所需要的光色提供可能。

霓虹灯由灯管和高压变压器组成。灯管由玻管、电极室组成。电极室由电极、云母片(或瓷环)和电极引线组成.玻管内充有工作气体，玻管内壁有的涂有荧光粉。高压变压器有漏磁式变压器和电子式变压器两种，它是点燃霓虹灯管必不可少的元件。

玻管

玻管的主要作用有填充工作气体、连结两只电极和透射可见光线三个作用。常见的霓虹灯玻管有明管、粉管和彩管三种。

电极

电极是用来发射电子和收集电子及正离子的，采用耐正离子轰击、熔点较高，易于发射电子的金属制作。

云母片(或套环)

主要作用是支撑电极、隔热和减少玻管内壁阴极溅射物。支撑电极可使其不能移位、不松动和不接触玻管;隔热可防玻管炸裂;减少玻管内壁阴极溅射物可延长灯管寿命。

电极引线

通过它可使电极与外电路联接，需选用导电性好且热胀系数与玻璃相近的材料，电极引线多用杜美丝制作。

工作气体

工作气体多为惰性气体，氖、氮是最常用的工作气体，氖气多充入明管制作红色霓虹灯.氢气多与汞组成氢汞混合气充入粉管制作其他颜色的霓虹灯。

荧光粉

玻管内壁涂上不同品种的荧光粉可方便地与氢、汞混合气制成各种色彩的霓虹灯。

高压变压器

它是接在霓虹灯管电路中的稳流装置，它与灯管组成一组完整的霓虹灯。辉光放电在电性能上有如下特点:一是需较高的着火电压和较低的工作电压，二是具有负伏安特性使得放电无法稳定。采用漏磁式高压变压器或电子式升压变压器都可为灯管提供高达15}V的电压使灯着火启辉，气体一开始放电，电压会马上跌落至一恒定值，维持灯管正常辉光放电于一稳定状态。