Неоновое освещение:
история, технологии и применение читать ~16 мин.

Неон — химический элемент с атомным номером 10, относящийся к группе благородных газов периодической таблицы Менделеева. Этот бесцветный газ, не имеющий запаха, проявляет характерное красно-оранжевое свечение при пропускании через него электрического тока. Название происходит от греческого слова neos, что означает «новый».

Несмотря на свою относительную редкость в земной атмосфере, где его содержание составляет всего около 0,0018%, неон занимает пятое место по распространённости во Вселенной. Его уникальные физические свойства и способность излучать яркий красно-оранжевый свет при электрическом разряде сделали его незаменимым в производстве световых вывесок, ставших культурным феноменом XX века.

Физические и химические свойства

Неон представляет собой одноатомный газ без цвета и запаха, проявляющий высокую химическую инертность благодаря своей стабильной электронной конфигурации. Его физические характеристики включают:

• Температура плавления: 24,56 K (-248,59 °C)
• Температура кипения: 27,104 K (-246,046 °C)
• Плотность: 0,9002 г/л в газообразном состоянии
• Атомная масса: 20,18 г/моль
• Структура твёрдого тела: гранецентрированная кубическая
• Теплота плавления: 0,3317 кДж/моль
• Теплота испарения: 1,7326 кДж/моль

Критическая точка неона находится при температуре 44,4918 K и давлении 2,7686 МПа, а тройная точка — при 24,556 K и 43,37 кПа. Благодаря своим свойствам, неон обладает охлаждающей способностью примерно в 40 раз превышающей таковую у жидкого гелия и в 3 раза — у жидкого водорода в пересчёте на единицу объёма.

Исключительная химическая инертность неона объясняется его заполненной внешней электронной оболочкой (электронная конфигурация [He] 2s² 2p⁶), что делает его крайне устойчивым к химическим реакциям. В отличие от других благородных газов, неон практически не образует химических соединений даже в экстремальных условиях.

История открытия

История неона началась в конце XIX века в рамках исследований благородных газов. В 1898 году шотландский химик Сэр Уильям Рамзай и английский химик Моррис Траверс обнаружили неон во время экспериментов с сжиженным воздухом. После выделения из воздуха азота, кислорода и аргона, учёные продолжали исследовать оставшиеся газы. Первым был идентифицирован криптон, а следующим — газ, дающий яркое красное свечение при спектроскопическом разряде.

Этот газ, идентифицированный в июне 1898 года, был назван «неоном» — греческим аналогом латинского слова novum (новый), предложенным сыном Рамзая. Моррис Траверс позже писал о первом наблюдении свечения неона: “Сияние малинового света из трубки само говорило за себя и представляло собой зрелище, которым можно любоваться и никогда не забыть”.

Рамзай и Траверс сообщили также о втором газе, обнаруженном вместе с неоном, с примерно такой же плотностью, как у аргона, но с другим спектром. Они назвали его «метаргон». Однако последующий спектроскопический анализ показал, что это был аргон, загрязнённый окисью углерода. В сентябре 1898 года та же команда обнаружила ксенон по аналогичной методике.

За свои открытия редких атмосферных газов, включая неон, аргон, гелий, криптон и ксенон, Уильям Рамзай получил Нобелевскую премию по химии в 1904 году.

Развитие технологии неонового освещения

Редкость неона первоначально препятствовала его быстрому применению для освещения по принципу трубок Мура, которые использовали азот и были коммерциализированы в начале 1900-х годов. После 1902 года компания Air Liquide Жоржа Клода начала производить промышленные количества неона как побочный продукт бизнеса по сжижению воздуха.

В декабре 1910 года Клод продемонстрировал современное неоновое освещение, основанное на запечатанной трубке с неоном, на Парижском автосалоне. Две 12-метровые яркие красные неоновые трубки привлекли всеобщее внимание. Клод попытался продавать неоновые трубки для внутреннего домашнего освещения, рассчитывая на их интенсивность, но рынок не принял эту идею из-за возражений домовладельцев против красного цвета.

В 1912 году партнёр Клода начал продавать неоновые разрядные трубки в качестве привлекающих внимание рекламных вывесок и мгновенно добился большего успеха. Первая коммерческая неоновая вывеска с надписью «PALAIS COIFFEUR» была изготовлена для парикмахерского салона на бульваре Монмартр в Париже.

Неоновые вывески были представлены в США в 1923 году, когда Эрл К. Энтони приобрёл две большие неоновые вывески с надписью «Packard» для своего автосалона в Лос-Анджелесе. Яркий цвет и поразительный красный оттенок сделали неоновую рекламу совершенно непохожей на конкурентов. Интенсивный цвет и яркость неона соответствовали американскому обществу того времени, символизируя «век прогресса» и превращая города в сенсационную новую среду, наполненную излучающей рекламой и «электрографической архитектурой».

Виды неоновых технологий

Традиционные стеклянные неоновые трубки

Стеклянные неоновые лампы представляют собой осветительную систему из стеклянных трубок, заполненных неоновым газом в различных формах. Когда электрический ток проходит через газ, он вырабатывает яркий свет различных цветов.

Одной из самых отличительных особенностей стеклянных неоновых вывесок являются их яркие и уникальные цвета. Разные газы излучают разный яркий свет при возбуждении электрическим током. Более того, различные газы могут смешиваться друг с другом для получения различных цветов.

Стеклянные неоновые трубки изготавливаются вручную опытными стеклодувами. Они могут быть выдуты в бесконечное множество форм, что делает возможным создание уникальных и привлекающих внимание дизайнов. Диаметр неоновых трубок обычно варьируется от 10 до 20 мм.

Неон даёт красный цвет, в то время как аргон даёт синий. Смешивая газы аргон/неон с фосфором, можно создать до 40 различных цветов и более 12 различных оттенков белого. Цветное (фильтровое) стекло также используется для насыщения или изменения цвета. Трубка имеет цвет фильтрующего стекла (синий, зелёный, красный, оранжевый и жёлтый), когда не горит.

Светодиодный неоновый флекс

Светодиодный неоновый флекс — это современная альтернатива традиционным стеклянным неоновым вывескам. Это современная технология освещения, имитирующая внешний вид традиционных неоновых огней. Его источник света — светодиодные ленты, обёрнутые в гибкую пластиковую трубку. Он мягкий и податливый, при этом обеспечивает контурную красоту.

Светодиодный неоновый флекс работает от низкого напряжения (DC24V и DC12V), что значительно снижает риск поражения электрическим током. При правильной транспортировке и установке не возникает угроз безопасности.

В отличие от хрупких стеклянных неоновых трубок, светодиодный неоновый флекс изготовлен из гибкого силиконового шланга, устойчивого к УФ-лучам, теплу и другим факторам окружающей среды. Это делает его более прочным и долговечным, особенно востребованным во влажном климате, например такой неон используют в СПб.

LUMINEX LED

LUMINEX LED — это высокотехнологичная форма светодиодного неона, разработанная для предприятий, которые придают первостепенное значение яркости, точности цветопередачи и визуальному воздействию. В отличие от традиционных неоновых вывесок или стандартных светодиодных продуктов, LUMINEX использует высококачественные материалы, такие как 100% чистые экструдированные силиконовые трубки и светодиодный чипсет Sanan 2835, обеспечивающие более яркий, энергоэффективный и долговечный знак.

Эта технология предназначена в первую очередь для коммерческого использования в помещениях, где LUMINEX предлагает гибкость и долговечность, но по-настоящему превосходит в престижных приложениях, где критическое значение имеют яркость и постоянство цвета. Силиконовые трубки выдерживают экстремальные температуры от -50°C до 150°C, что делает их долговечными, но лучше всего подходящими для использования в помещениях.

SPLICE LED

SPLICE LED — это технология неонового освещения, предназначенная как для внутреннего, так и для наружного применения, обеспечивающая исключительную долговечность по экономичной цене. Она имеет многослойный производственный процесс, который объединяет светодиодный чипсет Sanan 2835 со светодиодными лентами со степенью защиты IP67 (идеально подходит для наружного использования), встроенными в заднюю панель из акрила, обработанную на станке с ЧПУ, и запечатанными водонепроницаемым клеем и силиконовыми трубками.

Эта конструкция обеспечивает превосходную устойчивость к атмосферным воздействиям и делает SPLICE идеальным выбором для наружных вывесок, а также для покупателей с ограниченным бюджетом, ищущих надёжное, элегантное решение для различных сред.

Сравнение технологий неонового освещения

Стеклянные неоновые трубки и светодиодный неоновый флекс

Традиционные стеклянные неоновые вывески и современный светодиодный неоновый флекс имеют различные характеристики, преимущества и недостатки, которые влияют на их применение и популярность.

Стеклянные неоновые трубки отличаются высокой яркостью и насыщенными цветами, создавая смелые и привлекающие внимание дисплеи. Они доступны в различных цветах, от стандартных оттенков синего, красного и зелёного до более необычных цветов, таких как розовый, фиолетовый и жёлтый. Все эти цвета зависят от газа, используемого в трубке.

Однако стеклянные неоновые трубки очень хрупкие и могут легко разбиться при ударе твёрдыми предметами во время установки и обслуживания. Они также содержат газ в своём корпусе и требуют высоковольтного электрического соединения для производства неонового света, что может вызвать электрические опасности, такие как поражение электрическим током или короткое замыкание.

Стеклянный неон не является энергоэффективным и потребляет больше энергии, чем светодиодный неон. Он также генерирует много тепла во время работы, что может вызвать повышение температуры окружающей среды.

Установка стеклянных неоновых трубок сложна из-за их веса, что может представлять проблемы при транспортировке и монтаже. Кроме того, стеклянные неоновые трубки требуют более тщательного производства и транспортировки, большего количества труда и сырья, что приводит к более высоким производственным затратам.

Светодиодный неоновый флекс, с другой стороны, популярен благодаря своей прочности и долгому сроку службы. Он изготовлен из гибких силиконовых трубок, устойчивых к УФ-лучам, теплу и другим факторам окружающей среды. По сравнению со стеклянными неоновыми трубками, не нужно беспокоиться о проблемах во время транспортировки и установки, если нет сильного удара, он не будет повреждён.

Светодиодный неоновый флекс работает от низкого напряжения (DC24V и DC12V), что значительно снижает риск поражения электрическим током. При правильной транспортировке и установке не возникает угроз безопасности.

Его гибкость также является большим преимуществом, позволяя создавать сложные и творческие дизайны, которые были бы сложны или невозможны с традиционными стеклянными неоновыми трубками.

В сравнительной таблице можно выделить следующие ключевые различия:

Технологии LUMINEX и SPLICE LED

LUMINEX LED неоновая технология — это премиальный выбор для коммерческих приложений в помещениях, требующих максимальной яркости, ярких цветов и эстетической точности. Использование светодиодного чипсета Sanan 2835 обеспечивает превосходный световой выход и энергоэффективность, а гибкие силиконовые трубки делают его идеальным для сложных, индивидуальных дизайнов.

SPLICE LED неоновая технология — идеальный выбор для вывесок, которые должны выдерживать суровые условия на открытом воздухе. Его задняя панель из акрила, обработанная на станке с ЧПУ, водонепроницаемый клей и силиконовое покрытие обеспечивают непревзойдённую долговечность для наружных вывесок, гарантируя защиту от дождя, УФ-излучения и колебаний температуры.

Применение неона

Неоновые вывески

Неоновые вывески стали культурным феноменом и важной частью городского пейзажа в XX веке. Они широко используются в рекламе для привлечения внимания к бизнесу, особенно в ночное время.

Традиционные стеклянные неоновые вывески создают атмосферу ретро и добавляют нотку ностальгии в пространство. Они особенно популярны в барах, ресторанах и бизнесе с ретро-тематикой.

Светодиодные неоновые вывески, с другой стороны, часто используются в современной розничной торговле, для мероприятий и наружных вывесок благодаря их гибкости, долговечности и энергоэффективности.

Неоновые вывески стали особенно популярны в США с 1920-х по 1950-е годы. Установки на Таймс-сквер, многие из которых были первоначально разработаны Дугласом Ли, были знаменитыми, и к 1940 году существовало почти 2000 небольших магазинов, производящих неоновые вывески.

Криогенная техника

Жидкий неон используется как криогенный хладагент в коммерческих масштабах. Его охлаждающая способность примерно в 40 раз превышает таковую у жидкого гелия и в 3 раза — у жидкого водорода в пересчёте на единицу объёма. Это делает его эффективным хладагентом для приложений, требующих очень низких температур.

Научные приборы

Неон используется в высоковольтных индикаторах, вакуумных трубках, молниеотводах, телевизионных трубках, измерительных трубках и гелий-неоновых лазерах. Его уникальные свойства делают его полезным в этих специализированных научных и технических приложениях.

Искусство и дизайн

Кроме рекламных вывесок, неоновое освещение часто используется художниками и архитекторами для создания художественных инсталляций и архитектурных элементов. Его яркий, насыщенный цвет и способность принимать различные формы делают его популярным выбором для художественных проектов.

Технические аспекты неонового освещения

Принцип работы

Неоновые лампы работают по принципу газового разряда. Когда электрический ток проходит через трубку, заполненную неоном или другим инертным газом под низким давлением, электроны возбуждают атомы газа, заставляя их излучать свет определённой длины волны, характерной для этого газа.

Неон излучает характерный красно-оранжевый свет, в то время как другие газы излучают другие цвета. Например, аргон излучает синий свет. Смешивая разные газы и добавляя фосфорные покрытия внутри трубок, можно получить широкий спектр цветов.

Производство неоновых трубок

Процесс изготовления традиционных стеклянных неоновых трубок требует значительного мастерства. Стеклодувы нагревают стеклянные трубки и вручную сгибают их в желаемые формы, часто используя шаблоны как руководство. После того как трубки остынут, из них откачивают воздух и заполняют неоном или другими газами под низким давлением. Затем на концах трубок устанавливают электроды для подачи электрического тока.

Светодиодный неоновый флекс производится иначе. Он состоит из светодиодных лент, заключённых в гибкие силиконовые или ПВХ трубки. Светодиоды равномерно распределены внутри трубки, а внешний материал действует как диффузор, создавая равномерное свечение, напоминающее традиционный неон.

Электрические характеристики

Традиционные неоновые вывески работают от высокого напряжения (обычно от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт), что создаёт риски для безопасности и требует специальных трансформаторов и изоляции.

Светодиодный неоновый флекс, напротив, работает от низкого напряжения (обычно 12В или 24В постоянного тока), что делает его намного безопаснее в установке и эксплуатации.

Цветовой спектр

Чистый неон излучает характерный красно-оранжевый свет, но для создания других цветов могут использоваться различные техники:

• Использование разных газов: аргон даёт синий свет, гелий — голубовато-белый, криптон — белый с фиолетовым оттенком
• Смешивание газов для получения промежуточных цветов
• Использование цветного стекла, которое фильтрует и изменяет цвет излучаемого света
• Нанесение фосфорных покрытий внутри трубок, которые преобразуют ультрафиолетовое излучение от газового разряда в видимый свет различных цветов

Используя эти методы, можно создать до 40 различных цветов и более 12 различных оттенков белого.

Преимущества неонового освещения

Экологические аспекты

Неоновое освещение имеет ряд экологически благоприятных свойств, таких как высокая возможность переработки, длительный срок службы и низкое энергопотребление при производстве. Оно может быть переработано до 95%, что помогает сократить отходы и сохранить природные ресурсы. Кроме того, неоновые лампы имеют исключительно долгий срок службы, что требует менее частой замены, чем другие источники света.

Несмотря на то, что изготавливается вручную, производство неоновых ламп требует относительно мало энергии по сравнению с другими технологиями освещения. Это способствует меньшему экологическому воздействию и делает неоновое освещение энергоэффективным выбором.

Долговечность и обслуживание

Неоновая реклама и произведения искусства из неона требуют только регулярного осмотра, очистки и недорогого обслуживания. Ежегодный осмотр не является необходимым. При правильном уходе стеклянные неоновые трубки могут иметь долгий срок службы и выдерживать многократные воздействия без потери яркости, что делает их долговечным вариантом освещения.

Светодиодный неоновый флекс ещё более долговечен и требует минимального обслуживания благодаря отсутствию хрупких компонентов и использованию долговечных светодиодов.

Энергоэффективность

Неоновое освещение потребляет относительно мало энергии и излучает свет на 360° градусов. При одинаковом уровне люменов неоновая вывеска требует меньше мощности, чем эквивалентная светодиодная вывеска.

Однако светодиодный неоновый флекс обычно более энергоэффективен, чем традиционный неон, поскольку светодиоды потребляют меньше энергии для производства аналогичного количества света.

Гибкость дизайна

Стеклянные трубки могут быть выдуты в бесконечное количество форм. Возможно, например, точно воссоздать почерк или шрифт в неоне. Эта гибкость дизайна делает неон популярным выбором для индивидуальных вывесок и художественных инсталляций.

Светодиодный неоновый флекс ещё более гибок и может быть легко согнут и сформирован для создания сложных дизайнов без риска поломки.

Культурное значение неона

Неоновые вывески стали культурным символом городской жизни XX века, особенно в США с 1920-х по 1950-е годы. Они преобразили ночные пейзажи городов, добавив яркие цвета и динамичное освещение, которые стали ассоциироваться с модернизмом и прогрессом.

В разные периоды неоновые вывески ассоциировались с различными аспектами культуры:

• В 1920-30-х годах они символизировали инновации и прогресс
• В послевоенные годы они стали символом экономического процветания и потребительской культуры
• В более поздние периоды некоторые неоновые вывески стали ассоциироваться с ночной жизнью, барами и развлечениями
• Сегодня винтажные неоновые вывески часто вызывают ностальгию по прошлым эпохам и стали предметом коллекционирования и сохранения

Во многих городах сейчас существуют музеи неоновых вывесок и инициативы по сохранению исторических неоновых вывесок как части культурного наследия.

Перспективы развития неоновых технологий

Хотя традиционные стеклянные неоновые вывески продолжают привлекать своей классической эстетикой и ярким свечением, отрасль светодиодного неона быстро развивается, предлагая новые возможности и преимущества.

Современные светодиодные неоновые технологии, такие как LUMINEX и SPLICE, представляют собой следующее поколение неонового освещения, сочетающее эстетику традиционного неона с энергоэффективностью, безопасностью и гибкостью современных светодиодов.

Будущие разработки, вероятно, будут сосредоточены на дальнейшем повышении энергоэффективности, расширении цветового спектра и интеграции с цифровыми технологиями для создания интерактивных неоновых дисплеев. Также возможно появление новых материалов, которые ещё больше улучшат долговечность и экологичность неоновых вывесок.

Неон прошёл долгий путь от научного открытия до культурного феномена, трансформировавшего городские пейзажи и рекламную индустрию. Несмотря на появление новых технологий освещения, неон сохраняет своё уникальное очарование и продолжает находить применение в рекламе, искусстве, дизайне и научных приложениях.