ネオンサイン入門:仕組みと光る理由

ネオンサイン入門:仕組みと光る理由

導入

ネオン・サイン ネオンサインは、ただ単に美しい光のディスプレイではありません。独特の輝きを生み出すには、複雑な物理学と化学が関わっています。このブログでは、ネオンサインの背後にある魔法について、包括的に説明します。

ネオンサイン照明の基礎

ネオンサインは、アルゴンが充填されたガラス管に電流を流すことで機能します。アルゴンは水銀灯の紫外線と反応し、電気の作用で光ります。ネオンサインを実際に見ると、ガスが内部から光っているように見えますが、実際はそうではありません。アルゴンガスが光るのは、その電子がランプの紫外線によって刺激されるからです。

ネオンサインに使用されるガスの種類

ヘリウム – ヘリウムも希ガスですが、アルゴンとは異なる特性を持っています。ヘリウムは沸点が非常に低いため、加熱して光を生成するのに必要なエネルギーが少なくて済みます。

アルゴン – このガスは不活性なので、他の物質や化学物質と反応しません。また、不燃性で化学的に安定しているため、屋内での使用に適しており、清潔に保つのも簡単です。

ネオン – 希ガスです。電気を流すと光るため、ネオンサインに使用されます。最も視認性の高いガスの 1 つであるため、看板を照らすのに最適です。

クリプトン – クリプトンはアルゴンよりもイオン化ポテンシャルが大きいため、より明るい光を発することができます。また、化学的に不活性で不燃性であるため、他のガスよりもネオンサインに安全に使用できます。

ネオンサインの主な構成要素

ガラスのチューブネオンガスが充填され、両端が密閉された管。

ネオンサイン ガラス管

電極: 電極はガラス管の両端に配置され、交流電源に接続されます。

ネオンサインエレクトルーズ

電源: これにより、壁のコンセントからの交流がガラス管内の電極に流れる直流に変換されます。

ネオンサイン電源

ネオンサインに電気が流れる仕組み

ネオンサインには交流の電気が流れています。つまり、電流の供給源に応じて、電気は方向を変え、時計回りまたは反時計回りに流れます。

電気は電極(通常は金属製)を介して看板に入り、アルゴンが充填されたガラス管を通過します。電子は管内の原子と衝突して光を発し、光子(光粒子)が放出されます。光粒子は管の側面で跳ね返り、さらに原子と衝突してさらに光粒子を放出し、これを繰り返します。この技術は、指定された明るさが得られるまで繰り返されます。

ネオンサインに電気が流れる仕組み

ガス中の原子の励起と脱励起

励起とは原子によるエネルギーの吸収であり、脱励起とはそのエネルギーの放出です。気体におけるこれらのプロセスは、気体が固体や液体とは異なる特性を持つ理由を説明できるため、非常に重要です。

脱励起は、励起された原子が熱放射または自然放出によってエネルギーを失うときに起こります。熱放射は原子が熱として光を放射するときに起こり、自然放出は原子がエネルギーを受け取らずに光を放射するときに起こります。

ネオンサインの発光

ネオンサインを発光させるには、ガス、電極、ガラス管という 3 つの主要コンポーネントが必要です。ガスは通常、アルゴンやネオンなどの不活性ガスです。電極はタングステン製で、交流電圧で駆動されます。ガラス管は両端が金属製のエンド キャップで密閉されています。

タングステン電極を通過する電気はそこから電子を剥ぎ取り、その電子はチューブの片側をプラス端に向かって移動します。プラス端に到達すると、電子はアルゴンまたはネオンのガス分子の原子と衝突し、光子を放出します。

ネオンサインの色の作り方

の  ネオン管の明るさは、ガスの混合比と電極の電荷を変えることで変えることができます。

  • : チューブ内のアルゴンガスと窒素ガスのみを使用して生成できます。
  • オレンジ そして 黄色:チューブに水銀蒸気を加えます。
  • 混合物にヘリウムと二酸化炭素を加えます。
  • :クリプトンガスを追加します。
自分だけのデザイン

助けが必要?

私はここにいます
お手伝いをさせていただきます