Lampu Neon - Sirkuit Kerja dan Aplikasi

Lampu neon adalah lampu pijar yang terbuat dari penutup kaca, dipasang dengan sepasang elektroda terpisah dan mengandung gas inert (neon atau argon). Aplikasi utama dari lampu neon adalah berupa lampu indikator atau lampu pilot.

Ketika disuplai dengan tegangan rendah, resistansi antara elektroda sangat besar sehingga neon praktis berperilaku seperti sirkuit terbuka.

Namun, ketika voltase dinaikkan secara bertahap, pada level spesifik tertentu di mana gas inert di dalam kaca neon mulai terionisasi dan menghasilkan konduktif yang ekstrim.

Karena itu, gas mulai menghasilkan pancaran cahaya dari sekitar elektroda negatif.

Jika gas inert kebetulan adalah neon, iluminasi berwarna oranye. Untuk gas Argon yang tidak terlalu umum, cahaya yang dipancarkan berwarna biru.

Bagaimana Lampu Neon Bekerja

Karakteristik kerja lampu neon dapat dilihat pada Gambar 10-1.

Tingkat tegangan yang memicu efek bercahaya di bola lampu neon disebut sebagai tegangan rusak awal.

Segera setelah tingkat kerusakan ini tercapai, bohlam dipicu ke mode 'menembak' (bersinar), dan penurunan tegangan di terminal neon tetap praktis terlepas dari segala jenis peningkatan arus di sirkuit.

Selain itu, bagian yang bercahaya di dalam bola lampu meningkat seiring dengan meningkatnya arus suplai, sampai suatu titik di mana total area elektroda negatif diisi oleh cahaya tersebut.

Setiap kenaikan tambahan arus kemudian dapat mendorong neon ke situasi lengkung, di mana iluminasi cahaya berubah menjadi cahaya berwarna biru-putih di atas elektroda negatif dan mulai menghasilkan degradasi lampu yang cepat.

Oleh karena itu, agar Anda dapat menerangi lampu neon secara efisien, Anda harus memiliki tegangan yang cukup agar lampu tersebut 'menyala', dan, kemudian, resistansi seri yang cukup di rangkaian untuk dapat membatasi arus ke tingkat yang akan menjamin bahwa lampu tetap menyala dalam bagian bercahaya biasa.

Karena resistansi neon dengan sendirinya sangat kecil segera setelah ditembakkan, ia membutuhkan resistor seri dengan salah satu jalur suplai, yang disebut resistor balast.

Tegangan Kerusakan Neon

Biasanya tegangan tembak, atau kerusakan, lampu neon bisa berkisar antara sekitar 60 hingga 100 volt (atau kadang-kadang bahkan lebih besar). Peringkat arus kontinu cukup minimal, umumnya antara 0,1 dan 10 miliampere.

Nilai resistor seri ditentukan sesuai dengan tegangan suplai input di mana neon dapat dipasang.

Untuk lampu neon yang dikontrol dengan catu daya 220 volt (listrik), resistor 220 k biasanya merupakan nilai yang baik.

Sehubungan dengan banyak lampu neon komersial, resistor dapat dimasukkan ke dalam badan konstruksi.

Tanpa informasi pasti yang diberikan, mungkin lampu neon mungkin tidak memiliki hambatan saat menyala, tetapi mungkin memiliki penurunan sekitar 80 volt di terminalnya.

Cara Menghitung Resistor Neon

Nilai yang tepat untuk resistor balast neon dapat ditentukan dengan mempertimbangkan tolok ukur ini, yang relevan dengan tegangan suplai tepat yang digunakan melewatinya, dan menganggap arus 'aman', sekitar 0,2 miliamp, sebagai contoh.

Untuk suplai 220 volt, resistor mungkin harus kehilangan 250 - 80 = 170 volt. Arus melalui resistor seri dan lampu neon akan menjadi 0,2 mA. Oleh karena itu kita dapat menggunakan rumus hukum Ohm berikut untuk menghitung resistor seri yang sesuai untuk neon:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850,000 ohm atau 850 k

Ini nilai resistor akan aman dengan sebagian besar lampu neon komersial. Jika pijar neon tidak terlalu menyilaukan, nilai resistor pemberat dapat dikurangi untuk mendorong lampu lebih tinggi pada rentang pijar biasa.

Meskipun demikian, resistansi tidak boleh diturunkan terlalu banyak yang dapat menyebabkan seluruh elektroda negatif diliputi oleh pancaran panas, karena ini mungkin menunjukkan bahwa lampu sekarang tergenang dan mendekati mode busur api.

Satu lagi masalah tentang kekuatan pijar neon adalah biasanya terlihat sangat berkilau dalam cahaya sekitar dibandingkan dalam kegelapan.

Sebenarnya, dalam kegelapan total, iluminasi mungkin tidak konsisten dan / atau memerlukan peningkatan tegangan tembus untuk menyalakan lampu.

Beberapa neon memiliki sedikit gas radioaktif yang bercampur dengan gas lembam untuk mendorong ionisasi, dalam hal ini efek semacam ini mungkin tidak terlihat.

Sirkuit Neon Bulb Sederhana

Dalam pembahasan di atas kita telah memahami secara rinci cara kerja dan karakteristik lampu ini. Sekarang kita akan bersenang-senang dengan perangkat ini dan belajar bagaimana membangun beberapa sirkuit lampu neon sederhana untuk digunakan dalam berbagai aplikasi efek cahaya dekoratif.

Lampu Neon sebagai Sumber Tegangan Konstan

Karena fitur tegangan konstan lampu neon dalam kondisi cahaya standar, lampu ini dapat diterapkan sebagai unit penstabil tegangan.

Oleh karena itu, dalam rangkaian yang ditampilkan di atas, keluaran yang diekstraksi dari setiap sisi lampu mungkin bekerja seperti sumber tegangan konstan, asalkan neon terus bekerja dalam wilayah bercahaya tipikal.

Tegangan ini kemudian akan identik dengan tegangan kerusakan minimal lampu.

Sirkuit Flasher Lampu Neon

Menggunakan lampu neon seperti flasher lampu pada rangkaian osilator relaksasi dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Ini termasuk resistor (R) dan kapasitor (C) yang dipasang secara seri ke tegangan suplai dari tegangan dc. Sebuah lampu neon dipasang paralel dengan kapasitor. Neon ini diaplikasikan sebagai indikator visual untuk menunjukkan fungsi rangkaian.

Lampu hampir berfungsi seperti sirkuit terbuka sampai tegangan tembaknya tercapai, ketika itu langsung mengalihkan arus yang melewatinya seperti resistor nilai rendah dan mulai bersinar.

Oleh karena itu, suplai tegangan untuk sumber arus ini harus lebih tinggi daripada tegangan tembus neon.

Ketika rangkaian ini diberi daya, kapasitor mulai mengumpulkan muatan dengan laju yang ditentukan oleh konstanta waktu RC resistor / kapasitor. Bola lampu neon mendapatkan suplai tegangan yang setara dengan muatan yang dikembangkan di seluruh terminal kapasitor.

Segera setelah tegangan ini mencapai tegangan rusaknya lampu, ia akan menyala dan memaksa kapasitor untuk melepaskan melalui gas di dalam bola lampu neon, sehingga neon tersebut bersinar.

Ketika kapasitor habis, itu menghambat arus lebih lanjut untuk melewati lampu dan dengan demikian mati lagi sampai kapasitor mengumpulkan muatan level lain yang sama dengan tegangan pembakaran neon, dan siklus sekarang terus berulang.

Sederhananya, lampu neon sekarang terus berkedip atau berkedip pada frekuensi yang ditentukan oleh nilai konstanta waktu komponen R dan C.

Osilator Relaksasi

Modifikasi pada desain ini ditunjukkan pada diagram di atas, dengan menggunakan potensiometer 1 megohm yang bekerja seperti resistor balast dan sepasang baterai kering 45 volt atau empat 22,5 volt sebagai sumber input tegangan.

Potensiometer disetel dengan baik hingga lampu menyala. Panci kemudian diputar ke arah yang berlawanan sampai cahaya neon memudar.

Dengan membiarkan potensiometer berada pada posisi ini, neon kemudian harus mulai berkedip dengan kecepatan kedipan yang berbeda seperti yang ditentukan oleh nilai kapasitor yang dipilih.

Mempertimbangkan nilai R dan C dalam diagram, konstanta waktu untuk rangkaian dapat dievaluasi sebagai berikut:

T = 5 (megohms) x 0,1 (mikrofarad) = 0,5 detik.

Ini bukan secara spesifik tingkat kedipan sebenarnya dari lampu neon. Mungkin memerlukan periode beberapa konstanta waktu (atau lebih sedikit) agar tegangan kapasitor terakumulasi hingga tegangan penembakan neon.

Ini mungkin lebih tinggi jika tegangan penyalaan lebih dari 63% dari tegangan suplai dan mungkin lebih kecil jika spesifikasi tegangan penembakan neon lebih rendah dari 63% dari tegangan suplai.

Selain itu, ini menandakan bahwa laju kedipan dapat dimodifikasi dengan mengubah nilai komponen R atau C, mungkin dengan mengganti berbagai nilai yang dikerjakan untuk memberikan konstanta waktu alternatif atau menggunakan resistor atau kapasitor yang dipasang paralel.

Menghubungkan resistor identik paralel dengan R, misalnya, kemungkinan akan membuat laju berkedip dua kali lebih banyak (karena menambahkan resistor serupa secara paralel menyebabkan resistansi total berkurang menjadi setengah).

Memasang kapasitor nilai identik secara paralel dengan C yang ada kemungkinan besar akan menyebabkan kecepatan berkedip menjadi 50% lebih lambat. Jenis rangkaian ini disebut sebagai a osilator relaksasi .

Beberapa Neon Flasher Acak

Mengganti R dengan resistor variabel dapat memungkinkan penyesuaian untuk kecepatan flashing spesifik yang diinginkan. Ini juga dapat ditingkatkan lebih lanjut seperti sistem lampu baru dengan memasang rangkaian rangkaian kapasitor neon, masing-masing memiliki lampu neon sendiri dalam kaskade seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Masing-masing jaringan RC ini akan mengaktifkan konstanta waktu yang unik. Ini dapat menghasilkan kilatan neon acak di seluruh sirkuit.

Penghasil Nada Lampu Neon

Variasi lain dari aplikasi lampu neon sebagai osilator dapat berupa rangkaian osilator relaksasi yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Ini bisa menjadi rangkaian penghasil sinyal asli, yang keluarannya dapat didengarkan melalui headphone atau mungkin pengeras suara kecil, dengan menyesuaikan potensiometer nada variabel yang sesuai.

Lampu kilat neon dapat dirancang untuk berfungsi secara acak atau berurutan. Sirkuit flasher sekuensial ditampilkan pada Gambar 10-6.

Tahapan tambahan dapat dimasukkan dalam sirkuit ini, jika diperlukan, dengan menggunakan koneksi C3 ke tahap terakhir.

Flasher Lampu Neon Astabil

Terakhir, rangkaian multivibrator astabil ditunjukkan pada Gambar 10-7, menggunakan sepasang lampu neon.

Neon ini akan berkedip atau berkedip on / off secara berurutan pada frekuensi yang ditentukan oleh R1 dan R2 (yang nilainya harus identik) dan C1.

Sebagai petunjuk dasar tentang timing flasher, meningkatkan nilai resistor balast atau nilai kapasitor pada rangkaian osilator relaksasi dapat mengurangi laju kedipan atau frekuensi kedipan dan sebaliknya.

Namun, untuk melindungi masa kerja lampu neon biasa, nilai resistor balast yang digunakan tidak boleh lebih rendah dari sekitar 100 k dan hasil terbaik dalam rangkaian osilator relaksasi yang sangat sederhana dapat sering dicapai dengan mempertahankan nilai kapasitor di bawah 1 mikrofarad.