Газосветный трансформатор что это
Особенности, подбор и конструкция трансформатора для неоновых ламп
Трансформатор для неоновых ламп специально спроектирован для питания неоновых осветительных установок, так как никакой другой тип оборудования для этой цели не подойдёт. Они обеспечивают высокое напряжение, которое необходимо для работы этих элементов.
Общая информация
Что собой представляют неоновые лампы
Неоновые лампочки могут использоваться как отдельные элементы для оформления внутренней отделки помещений, так и для подсветки элементов уличной рекламы и архитектурных сооружений, когда нужно создать эффект непрерывного контура.
Неоновая лампа – это трубка, изготовленная из стекла, которая может иметь любую форму и диаметр. Она заполняется разными смесями газов под очень низким давлением (аргон, неон или их смесь с гелием). По краям трубки, вмонтированы электроды с отрезками проволочных контактов. Когда на эти контакты подаётся электроток, сначала вспыхивает светящийся дуговой разряд, а потом он сменяется тлеющим разрядом, который обеспечивает длительное свечение трубок.
Мощность силы электротока, который провоцирует возникновение разряда, может колебаться в зависимости от типа газовой смеси и ее силы давления, этот показатель колеблется в интервале от 500 В и до 1500 В на один метр длины.
Особенность осветительных установок из неона в том, что для их работы требуется высокое напряжение с низким током, что и обеспечивается трансформаторами (конвертерами). Они для разжигания (засвечивания) инертного газа преобразовывают переменное электричество в постоянное.
Критерии подбора номинала конвертера
Неоновые трансформаторы нужно монтировать в непосредственной близости от самого оборудования – композиции из ламповых труб: одно устройство на каждые 6-8 метров трубок. При использовании нескольких ламповых конвертеров, отходящие от них высоковольтные провода, следует размещать на расстояние не менее 0,15-0,2 м друг от друга.
Номинал источника питания конвертера электрического тока, зависит от:
Важно, если сила электротока во вторичной цепи превышает максимально допустимое значение, то это значит что длина труб, заполненных газом, недостаточна из-за чего трансформатор работает неэффективно. Для того чтобы исправить эту ситуацию, необходимо либо увеличить длину труб, подключённых к конвертеру, либо поменять на устройство, которое работает с меньшим напряжением. После этого, нужно еще раз измерить силу электротока вторичной цепи преобразователя для осветительных установок.
Для трубок сложной формы, имеющих нестандартный размер, много загибов и переходов, требуется устройство способное работать с высоким номиналом электротока.
Подбирается номинал источника питания для осветительных установок по следующим критериям:
Конструкция
Любой преобразователь электрической энергии имеет довольно простую конструкцию и состоит из магнитопровода определённой формы, катушки и каркаса. Неоновый трансформатор устроен так же, как и стандартный конвертер. Он представляет собой набор индуктивно связанных элементов, расположенных на магнитопроводе или вне него, и помещенных в металлический или смоляной корпус. Новые модели оснащены предохраняющими размыкателями для отключения питания при открытии крышки, а также защитным устройством, которое отключает устройство при замыкании.
Неоновый преобразователь содержит в себе две обмотки, называемые первичной и вторичной, которые намотаны на железный стержень. Первичная катушка – входная, она подключается к сети, а вторичная – выходная, присоединяется к оборудованию. Именно она обеспечивает необходимое высокое напряжение для создания тлеющего разряда и свечения лампы, в интервале от 2 до 15 кВ. При этом линейное напряжение имеет диапазон от 120 В до 240 В, а выходной ток колеблется от 30 мА до 60 мА (и выше для трубок с холодным катодом большого размера).
Линейное напряжение, подаваемое на первичную катушку, преобразовывается для изменения выходной мощности на вторичной обмотке, которая обеспечивает переменное напряжение в зависимости от требуемой интенсивности.
Принцип работы
Ток, поступающий через электрод в осветительную установку, должен каким-то образом быть ограничен, иначе, как только лампа загорится, то его показатель возрастет до чрезмерно высокого значения. Это регулирование проводится с помощью электромагнитных проводников, вмонтированных в сердечник устройства, они обеспечивают строгий контроль силы электротока в достаточно узких пределах.
Магнитные шунты рассевают часть электромагнитной энергии, которая производится первичной катушкой, а после распространяется по металлическому стержню трансформатора. По мере увеличения тока, потребляемого вторичной обмоткой, большая часть от первичного электромагнитного потока отводится именно через магнитный шунт. В результате чего на тех участках каркаса-сердечника, на которых размещены вторичные катушки, интенсивность магнитного тока значительно слабее.
Некоторые конвертеры тока могут иметь более одной вторичной обмотки и более одного вторичного шунта. Если преобразователь оснащён двумя вторичными обмотками, то соединение средней точки между ними может быть заземлено на корпусе устройства. В зависимости от точной конфигурации шунтов и вторичных обмоток, трансформаторы для неоновых ламп, могут быть сбалансированными или несбалансированными.
Важно, неоновые осветительные установки подключаются к преобразователю напряжения последовательно. Потому при выходе из строя хоть одного компонента, данной цепочки, концы выходной катушки оборудования, которые находятся под очень высоким напряжением, могут спровоцировать воздушный или поверхностный пробой на металлические предметы, расположенные вблизи.
Поэтому для предупреждения пожаров и поражений электротоком, необходимо дополнительно устраивать специальные защитные устройства.
Типы неоновых трансформаторов
Способ ограничения электротока по вторичной цепи – один из критериев, по которому разделяют преобразователи для неона на две группы:
Выбор конвертера для неона зависит от специфики использования оборудования в конкретном регионе, а также условий эксплуатации. Европейский трансформатор производительнее на 15-20 %, но он имеет более узкий диапазон оптимальной электрической нагрузки. А вот преобразователи американского стиля, более гибкие к прыжкам тока в сети, хоть и проигрывают европейским в мощности.
Виды неоновых преобразователей тока
Для питания неоновых осветительных установок используются электромагнитные и электронные преобразователи электротока.
Электромагнитные конвертеры – это традиционные преобразователи, которые зажигают инертный газ за счёт тока пробоя – чем больше частота, тем легче это сделать. Их главное преимущество – практически отсутствует утечка мощности на сторону, потому можно подключить длинные участки высоковольтной цепи практически без потерь.
А вот электронные преобразователи для осветительных установок засвечивают инертный газ за счёт импульсов большой частоты. Чем выше частота, тем выше стремление тока к поверхности проводника. Эти конвертеры вырабатывают напряжение повышенной производственной частоты (20-40 кГц), так как катушки, используемые в них, выполняются на ферритах. Достоинства этих устройств – небольшой вес, габаритные размеры, невысокая стоимость, но их применение оправдано только в помещениях. Это связано с ограничениями в эксплуатации при минусовых температурах.
Нестандартное применение трансформаторов для неона:
Неоновые осветительные установки работают при нескольких тысяч вольт, питаются они от трансформаторов специального назначения, которые, в большинстве случаев, работают на открытом воздухе, подвергаясь всевозможным неблагоприятным условиям окружающей среды. Преобразователи для этого вида ламп отличаются от других типов таких же устройств тем, что они способны работать как с минимальной, так и с максимальной нагрузкой.
Почему неоновые трансформаторы выходят из строя
Благодаря усилиям зарубежных и отечественных специалистов уровень производства неоновых ламп в России в настоящее время в среднем достиг общеевропейского уровня. В числе прочего, это означает, что надежность работы газосветных установок теперь определяется не столько выходом из строя световых элементов, сколько надежностью работы элементов схемы их подключения. На основе реальных примеров из практики эксплуатации газосветных установок в нашей стране мы рассмотрим ключевые причины сбоев в работе и выхода из строя неоновых электромагнитных трансформаторов.
Основная часть эксплуатационных проблем неоновой рекламы обусловлена спецификой использования электромагнитных трансформаторов в отечественных сетях. Выход из строя львиной доли трансформаторов на световых установках есть результат плохого проектирования и монтажа.
Недогрузка и перегрузка
Газосветные трансформаторы имеют две неприятные особенности: при малой нагрузке возможен перегрев обмоток, являющийся одной из главных причин их выхода из строя, в свою очередь, перегрузка трансформатора приводит к развитию в электрической цепи высокочастотных колебаний, ухудшающих качество сетевого напряжения. Возникают помехи, способные влиять на работу конденсаторов (что приводит к пробоям) и устройств защиты (что влечет за собой ложные срабатывания автоматов).
Ошибки, возникающие при расчетах элементов цепей электропитания, часто связаны с недостоверностью исходных данных. Еще философ Гексли писал: «Математика подобно жернову, перемалывает то, что под него засыпают». Поэтому никакие правильные расчетные методики не спасут нас от ошибок, если в основе лежат недостоверные данные.
Проблемы с динамикой
Установка, состоящая из большого количества ртутных ламп диаметром 12 мм, должна была работать в динамическом многоканальном режиме. Каждый канал содержал по две лампы. Расчет, проведенный с учетом погодных условий, показал, что достаточно использовать трансформаторы с номиналом 3 кВ. Во время монтажа каналы проверялись в тестовом режиме (в режиме постоянного горения). Никаких отклонений в работе ламп не наблюдалось. Однако при работе в динамическом режиме отдельные лампы или совсем не зажигались, или же зажигались только после работы в тестовом режиме. Лампы из плохо работающих каналов были демонтированы. Проверка их электрических параметров показала, что лампы изготовлены качественно: их напряжение горения находится в пределах допуска. Поведение этих ламп можно объяснить двумя факторами. Во-первых, известно, что в момент включения холодной лампы ее электрические параметры (напряжение горения и напряжение зажигания) на 50-100 В превосходят значения тех же параметров в разгоревшейся лампе. Во-вторых, при недостатке ртутных паров в момент включения в трубках относительно малых диаметров наблюдаются реактивные колебания, которые способны привести к «отключению» управляющего элемента (симистора). Следует заметить, что этот эффект еще более ярко выражен в случае использования ламп, заполненных неоном. Таким образом, для нормальной работы ламп в динамическом режиме следует снижать коэффициент нагрузки трансформатора. Этого можно достичь двумя путями: уменьшением давления рабочей смеси в лампах или увеличением номинала выходного напряжения трансформатора. Второй путь является более предпочтительным, поскольку не влияет на срок службы ламп. В описываемом случае была произведена полная замена трансформаторов, что и обеспечило нормальную работу вывески.
Колебания в напряжении
Рассмотрим, к чему может привести действие периодически изменяющейся нагрузки. На одной из автозаправочных станций, где была смонтирована световая линия из неоновых трубок, спустя месяц после сдачи в эксплуатацию стал проявляться прерывистый режим работы, который периодически заканчивался гашением световых элементов. Осмотр показал, что электроды, рассчитанные на ток 100 мА, при питании от трансформаторов с рабочим током 50 мА, распылились. Заказчик потребовал заменить некачественные лампы. Замеры напряжения в дневное время не выявили отклонений от нормы. Однако аналогичные замеры в вечернее время и ночью показали, что значение сетевого напряжения не превышало 180 В. Последующий осмотр электропроводки выявил факт несанкционированного подключения мощного прожектора к кабелю, питающему установку. Дополнительная нагрузка привела к сильному перегреву кабеля и падению напряжения на входе трансформаторов. Световые линии трансформаторов во время включения прожектора (в вечернее и ночное время суток) оказывались перегруженными, что привело к возникновению прерывистого режима работы ламп. В условиях развитых реактивных колебаний ускорились процессы деградации эмиссионного слоя электродов, что и привело к их распылению. И это притом, что ток в световой линии был меньше 20 мА. В результате лампы пришлось изготавливать заново за счет заказчика.
Несоблюдение температурного режима эксплуатации
Автору этой статьи пришлось расследовать и такой случай: световые элементы газосветной витринной установки после 10-15 минут работы начинали «мерцать». Осмотр показал, что виной всему были неправильные условия эксплуатации трансформаторов. Они располагались в закрытом металлическом коробе. Было принято решение об изготовлении перфорационных отверстий в коробе. Этого оказалось достаточным для охлаждения корпусов трансформаторов, и режим «мерцания» больше не наблюдался. Причина этого дефекта проста. Вследствие ухудшения теплообмена поверхностей трансформатора с окружающей средой увеличились тепловые потери в обмотках, что привело к перераспределению напряжения между выходными обмотками трансформаторов и неоновыми лампами и, следовательно, к уменьшению тока и увеличению коэффициента нагрузки. Это спровоцировало переход реактивных колебаний в релаксационную фазу, в результате разряд стал прерывистым. По счастливой случайности после начала «мерцания» установка отключалась электриком. Поэтому трансформаторы не вышли из строя, а электроды ламп не распылились. Грамотные действия технического специалиста владельца установки позволили избежать серьезных последствий. Описанные в этом примере дефекты могут иметь место, например, при расположении трансформаторов в закрытой витрине или коробе, что обязательно нужно учитывать во время проектирования установки.
Утечка тока
На установке, принятой в эксплуатацию в конце 1980-х годов, периодически начали наблюдаться отключения автоматов защиты. Было сделано предположение, что этот эффект связан с исчерпанием ресурса газосветных ламп, хотя в течение эксплуатации регулярно проводились замены вышедших из строя ламп. Полная замена ламп не привела к улучшению работы установки; отключения автоматов защиты не прекратились. Осмотр электрических элементов установки показал, что высоковольтный кабель не заменялся с момента сдачи установки в эксплуатацию и проложен по металлическим частям установки. Известно, что с течением времени в изоляции высоковольтного провода накапливаются дефекты, связанные с микропробоями, вследствие чего токовые утечки на металл увеличиваются. В электрических цепях начинают наблюдаться импульсные помехи, которые способны приводить к срабатыванию автоматов токовой защиты. Было принято решение полностью заменить высоковольтные провода и дополнительно поместить их в гофрированный пластиковый шланг. Кроме того, токовые автоматы были заменены комбинированными. Указанные меры позволили избавиться от ложных срабатываний автоматов защиты. Данный пример показывает, что такие элементы, как высоковольтный кабель, со временем могут терять свои изоляционные свойства. Поэтому при проектировании наружных вывесок необходимо максимально изолировать провода от металлических частей и от влияния окружающей среды.
Выводы
Надежность работы газосветных установок существенно зависит от работы систем электропитания. Стабильность основных элементов этих систем определяется не только их качеством, но и правильным выбором электрических параметров, обеспечивающих электрическую стабильность работы контура «трансформаторы – неоновые лампы», стабильностью и качеством сетевого напряжения и обеспечением нормального теплообмена поверхностей трансформаторов с окружающей средой.
Расчеты электрических характеристик основных элементов цепей газосветных установок носят типовой характер, однако их точность во многом зависит от исходных параметров нагрузки системы «трансформатор – неоновые лампы».
Виктор Марков, технолог неонового производства
Трансформатор ТГМ 1020
Трансформатор ТГМ 1020 обеспечивает беспрерывную подачу тока в неоновые трубки рекламных щитов. Данный тип трансформатора с естественным воздушным охлаждением используется для питания газосветных трубок щитов уличной рекламы. Свечение таких ламп обеспечивается благодаря холодным катодам, изготовление которых заключается в вытяжке металла, обладающего большой гибкостью.
Применение ТГМ 1020 обусловлено необходимостью постоянной подсветки щитов, особенно в темное время суток. Также он обеспечивает устойчивую работу катода во внешней среде, помогая ему окисляться.
Устройство и работа
ТГМ 1020 представляет собой прямоугольный металлический ящик, покрытый битумом, с десятью трубками номинальной нагрузки длиною 0,9 м и диаметром 16 мм, которые наполнены неоном. Трансформатор работает за счет принципа электромагнитной индукции. Его надежность обеспечивается «крутопадающей» вольт-амперной характеристикой, которую обеспечивает магнитный шунт. Устройство рассчитано на постоянную работу на улице, устанавливается горизонтально или же под наклоном, но обязательно крышкой вверх.
Подготовка к работе
Установка трансформатора выполняется в соответствии с нормами и правилами эксплуатации электроприборов. Перед монтажом прибора необходимо провести его визуальный осмотр на наличие механических повреждений, проверить сопротивление изоляции. А затем очистить край провода от изоляции на 1 см и завернуть жилы наверх. Затем снять все гайки с проводов и убрать кольцо уплотнения, в дне которого следует сделать отверстие. Далее нужно на каждый высоковольтный провод установить гайку с кольцом и протянуть его в отверстие для ввода. И теперь надежно закрепить высоковольтный провод с контактами изолятора. Также перед установкой ТГМ-1020 следует его поместить в металлический кожух для защиты от воздействия окружающей среды.
Комплект поставки
При заказе устройства ТГМ-1020 вы получаете:
Технические характеристики
Особенности прибора:
Прибор может быть выполнен как для умеренного и холодного климатов – УХЛ I, так и для тропического – Т I. И обладает степенью защиты IР54.
Техническое обслуживание
Необходимо постоянно следить за техническим состоянием и работоспособностью прибора. Раз в год необходимо проводить тщательный осмотр, а каждые четыре года – замену уплотнителей. При выявлении малейших отклонений от нормы необходимо проводить ремонтные работы. Правила эксплуатации, монтажа и техобслуживания указаны в сопроводительной документации. Все ремонтные работы следует проводить с четким соблюдением «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».
Доставка прибора Трансформатор ТГМ 1020 по России осуществляется ТК:
Газосветный трансформатор
Газосветные трансформаторы применяются в схемах автоматики зажигания котельных установок, для питания газосветных трубок тлеющего разряда, рекламных установок и надписей световой сигнализации.
Внешний вид трансформатора без кожуха (а) и схема его соединений (б) показаны на рис. 9-29. Магнитопровод 1 шихтованный, прямоугольной формы; обмотка высшего напряжения 2 бескаркасная, состоит из двух катушек и заземлена присоединением к магнитопроводу; ее напряжение при холостом ходе трансформатора 10 кв, а при нагрузке 6 кв.
Рис. 9-29. Газосветный трансформатор
Обмотка низшего напряжения (первичная) 3 намотана на каркасе и состоит из двух частей на напряжения 127 и 220 в.
Трансформатор имеет круто падающую внешнюю характеристику и работает в режиме, близком к короткому замыканию. Ограничение тока короткого замыкания достигается магнитными шунтами 4, увеличивающими маг нитное рассеяние трансформатора. Шунты представляют собой четыре пакета стали, закладываемые в окнах магнитопровода. Конденсатор 5 предназначен для увеличения коэффициента мощности.
Статья на тему Газосветный трансформатор
НЕОН: Основные принципы работы газосветных устройств
То, что газ при определенных условиях может проводить электрический ток, было известно еще в XVIII-XIX вв. ученым, производившим опыты. Любая искра, возникающая между проводниками, к которым приложено электрическое напряжение, уже подтверждает этот факт. Ярко он проявляется в природном явлении — молнии. Молния — это высоковольтный разряд в газе, точнее в смеси газов — воздухе, происходящий при атмосферном давлении. Она возникает в результате накопления статического электричества в облаках, что создает разность потенциалов между грозовой тучей и землей, достигающую нескольких миллионов вольт. При этом разряд происходит с колоссальным выделением тепла.
Безусловно, ток, протекающий через газ в неоновой трубке, создает совсем другой, гораздо более эффект. И все-таки между этими процессами есть общее — это механизм возникновения разряда в газе. И в молнии, и в газоразрядном светильнике он сходный. Именно сходный, но не идентичный. Ниже мы рассмотрим процесс, называемый тлеющим разрядом, ибо это как раз то, что происходит в неоновых трубках и дарит нам их чудесный свет.
Тлеющим называют разряд, возникающий в газе при низких давлениях (менее нескольких тысяч Паскалей или нескольких десятков мм рт.ст.) и малых токах. Свое название он получил, когда был впервые создан в разреженном воздухе, при этом возникало красноватое свечение, по цвету похожее на тление чего-либо твердого и горючего.
Общеизвестно, что газ, как и любое вещество, состоит из молекул. Молекулы химических веществ состоят из разного количества атомов.
Молекулы газов, как правило, двухатомные, но неон (как и аргон и все благородные газы) настолько инертен, что его атомы не соединяются друг с другом, и их молекулы одноатомные, поэтому в дальнейшем будем рассматривать поведение отдельно взятого атома газа.
Понятно, что яркость свечения газа зависит от интенсивности процесса его ионизации, иначе говоря, от количества электронов и ионов, образующихся в каждый момент времени, от силы тока, протекающего в цепи питания нашей трубки.
Сделаем еще один важный вывод — чем дальше расположены электроды друг от друга, тем большее напряжение мы должны приложить к электроду, чтобы разряд начался. Поэтому напряжение, необходимое для зажигания неоновой трубки, возрастает с увеличением ее длины. Оно называется напряжением пробоя или напряжением зажигания. Еще одна особенность тлеющего разряда — для его поддержания достаточно напряжения более низкого, чем напряжение пробоя, и это свойство учитывается в конструкции неоновых трансформаторов, которая будет рассмотрена в соответствующей статье.
Заметим, что процесс выбивания электронов с катода (эмиссии) происходит не полностью за счет энергии бомбардирующих его ионов, затрачивается также определенная энергия источника питания, необходимая для совершения так называемой работы выхода электрона. Это выражается в том, что на катод падает определенная часть напряжения, приложенного к неоновой трубке. Это падение напряжения называют околокатодным. Значение околокатодного падения напряжения зависит от материала катода, типа газа и составляет для холодных катодов от 150 до 250 В. Эмиссия с горячих катодов (термоэмиссия) происходит гораздо легче, и околокатодное падение в таких случаях составляет 10-20 В. Большую роль в снижении околокатодного падения напряжения в неоновых трубках играют особые покрытия рабочей поверхности электрода — активаторы, о которых пойдет речь в следующей статье.
Из описания процесса отчетливо видно, что при тлеющем разряде катод и анод находятся как бы в неравном положении — катод подвергается бомбардировке ионами и источает поток электронов, в то время как анод эти электроны поглощает. Скажем больше, процесс ударной эмиссии происходит с выделением тепла и приводит к разрушению поверхности катода, так называемому катодному распылению. Металл этого электрода осаждается в виде пленки на близлежащей поверхности стекла, а сам электрод, которому выпала участь быть катодом, намного меньше, чем второй, являющийся анодом. Чтобы устранить эту несправедливость, приводящую к сокращению срока службы неоновых трубок, для их питания используют только источники переменного тока, т.е. тока, меняющего свое направление с определенной частотой (например, в электросети это происходит 50 раз в секунду, частота равна 50 Гц). В этом случае оба электрода 50 раз в секунду и изнашиваются равномерно.
А теперь ответим на вопрос, который наверняка не дает вам покоя, внимательный читатель. Изначально мы определили тлеющий разряд как процесс в разреженном газе. А почему он не может происходить при атмосферном давлении? Чтобы понять это, вспомним, что большее или меньшее давление газа в одном и том же объеме, по сути, предполагает большее или меньшее количество в этом объеме вещества газа, т.е. его атомов. А это в свою очередь значит, что чем выше давление газа в трубке, тем плотнее расположены его атомы друг к другу, и свободного расстояния между ними не хватает электрону для разгона до той скорости, при которой он мог бы выбивать новые электроны из атомов, соударяясь с ними. (Вот почему полярное сияние — явление, в основе которого также лежит тлеющий разряд, только с другим механизмом ионизации, — происходит лишь в верхних, разреженных слоях атмосферы.) С другой стороны, если давление газа чрезмерно мало, атомов и свободных электронов просто не хватит для того, чтобы обеспечить достаточное число соударений с образованием новых электронов и ионов, а значит, не будет и тока. Таким образом, существует определенный диапазон давлений газа, при котором тлеющий разряд возможен — и это очень важный момент в технологии неонового производства.
Химические соединения, способные излучать свет, известны человечеству давно, поскольку встречаются в живой природе — вспомним светлячка. Различные химические соединения, преобразующие разные виды энергии (кроме тепловой) в световую, называются люминофорами. В нашем случае в световую энергию видимого спектра преобразуется энергия ультрафиолетового излучения (далее — УФ-излучения), которое, как было сказано выше, возникает при тлеющем разряде в аргоне с добавлением паров ртути. Люминофоры такого типа имеют широкое применение, например как защитные знаки на денежных купюрах. Принцип действия люминофорpa описывается квантовой физикой. В очень упрощенном виде его можно представить как переход электронов в атомах вещества в состояние под воздействием внешнего излучения и возвращение в исходное состояние с выделением световой энергии определенного спектра. Спектр этого излучения зависит от строения молекул, иначе говоря, от химического состава люминофора. Все многообразие цветов современных неоновых трубок обусловлено применением широкого спектра химических веществ как минеральной, так и органической природы для изготовления люминофоров. Например, оттенки синего цвета дают соединения кобальта, зеленый спектр — никеля, розовый — кадмия и т.д. Сами люминофорные порошки, наносимые на внутреннюю поверхность стеклянной трубки, имеют белый цвет.
Часто возникает вопрос: почему же трубка, изнутри покрытая люминофором, не начинает светиться под воздействием УФ-излучения, внешних источников, например УФ-ламп или солнечного света, содержащего в своем спектре немалую долю УФ-излучения? Ответ прост — обычное стекло не способно пропускать УФ-лучи. Такими свойствами обладает только специальное кварцевое стекло, из которого и делают колбы для УФ-ламп.
Следует также отметить, что воздействие на люминофор УФ-излучения, помимо его возбуждения на квантовом уровне, оказывает побочный эффект на уровне молекулярном. Ультрафиолет является катализатором многих химических реакций и ускоряет разложение люминофора в результате взаимодействия между собой его компонентов, что приводит к постепенной утрате изначальной насыщенности цвета. Впрочем, разработчики, применяя достаточно сложные по составу вещества, добились немалых успехов в борьбе с этим явлением — современные люминофоры ведущих марок способны в течение десятков лет радовать глаз ярким, насыщенным свечением.
Люминофорные трубки, помимо аргона с парами ртути, заполняют и неоном. Несмотря на то, что основная часть спектра свечения неона находится в видимой оранжево-красной области, в нем также присутствует УФ-излучение, хотя и гораздо меньшей, по сравнению с парами ртути, интенсивности. Это излучение приводит к возбуждению люминофора, и он начинает светиться, но оранжево-красное свечение самого газа накладывает сильный отпечаток на суммарный цвет свечения люминофорных трубок. В результате получаются оттенки красного. Например, трубка с люминофором голубого свечения, заправленная неоном, дает розовый свет, с зеленым люминофором — оранжево-желтый.
Яркость свечения люминофора находится в прямой зависимости от интенсивности возбуждающего УФ-излучения, возникающего в результате тлеющего разряда в газе, и определяется значением силы тока, протекающего по цепи питания неоновой трубки.
Рассмотрим вкратце устройство и принцип действия трансформатора.
Параметр К называется коэффициентом трансформации. В нашем случае число витков вторичной обмотки много больше количества их в первичной — за счет этого происходит повышение напряжения. Например, для получения вторичного напряжения в 10 кВ необходимый коэффициент трансформации составит 45,5. 
По закону сохранения энергии мощность, выделяемая на вторичной обмотке, не может быть больше мощности, потребляемой первичной обмоткой, поэтому ток в первичной обмотке повышающего трансформатора будет больше, чем во вторичной в К раз. Если развить предыдущий пример и представить, что ток во вторичной обмотке — это ток, протекающий через неоновую трубку, — равен 20 мА, то ток первичной обмотки составит при этом 910 мА, т.е.
0,9 А. Это и есть ток, потребляемый трансформатором от питающей сети. Рассмотренные выкладки касаются, конечно, идеальных устройств, в реальности в трансформаторе существуют различные потери, и не вся потребляемая от сети энергия вырабатывается во вторичной обмотке. КПД реальных трансформаторов составляет 80-85%.
И наконец, главная особенность неоновых трансформаторов — необходимость ограничения рабочего тока. Как мы рассмотрели выше, процесс ионизации газа протекает с лавинообразным нарастанием числа ионов и электронов, что приводит к значительному увеличению проводимости газа относительно момента начала тлеющего разряда (пробоя). Соответственно, возрастает и ток, протекающий через газ, и если его не ограничить определенной величиной, неоновая трубка быстро (почти мгновенно!) выйдет из строя по причине выделения значительного количества тепла. Ограничение тока возможно за счет уменьшения напряжения, прикладываемого к трубке после возникновения разряда, и это хорошо согласуется с описанным выше свойством тлеющего разряда сохраняться при снижении рабочего напряжения относительно пробивного. Принципы реализации этих требований на практике будут рассмотрены нами в соответствующей главе. Помимо трансформаторов, где происходит непосредственное преобразование сетевого напряжения частотой 50 Гц, уже около 30 лет существует группа электронных устройств, работающих по более сложному принципу. Там сетевое напряжение 220В сначала выпрямляется, т.е. преобразуется в постоянное. От постоянного напряжения питается электронная схема, представляющая собой генератор переменного тока, но уже более высокой (от 20 до 30 тыс. Гц) частоты. После этого переменное напряжение подается на повышающий трансформатор, со вторичной обмотки которого снимается выходное напряжение для питания неоновых трубок. Все эти сложности подчинены главной цели — снизить габариты и массу устройства. Чем выше частота преобразования, тем меньшего количества витков первичной (а значит, и вторичной) обмотки необходимо для нормальной работы устройства. То же самое относится и к магнитопроводу, на котором расположены обмотки. Его габариты при повышении рабочей частоты могут быть существенно снижены. Для сравнения — обычный трансформатор с выходным напряжением 10 кВ весит около 10 кг и имеет не менее 250 мм длины и около 100 мм высоты, в то время как размеры его электронного аналога составляют около 150x60x40 мм, а масса — не более 200 г. Электронные трансформаторы также имеют систему ограничения рабочего тока неоновой трубки.
Таким образом, электронные трансформаторы имеют устойчивый спрос, но о полном вытеснении ими говорить пока преждевременно.
автор Афанасьев А.
журнал «Вывески Реклама OUTDOOR» №8 2003 год