Wie Neonlichter funktionieren (Eine einfache Erklärung)

Neonlichter sind farbenfroh, hell und zuverlässig. Sie werden daher in Schildern, Displays und sogar in Landebahnen von Flughäfen verwendet. Haben Sie sich jemals gefragt, wie sie funktionieren und wie unterschiedliche Lichtfarben erzeugt werden??

Key Takeaways: Neonlichter

• Ein Neonlicht enthält eine winzige Menge Neongas unter niedrigem Druck.
• Elektrizität liefert Energie, um Elektronen von Neonatomen zu entfernen und sie zu ionisieren. Ionen werden von den Anschlüssen der Lampe angezogen und vervollständigen den Stromkreis.
• Licht entsteht, wenn Neonatome genug Energie gewinnen, um angeregt zu werden. Wenn ein Atom in einen niedrigeren Energiezustand zurückkehrt, setzt es ein Photon (Licht) frei.

Wie ein Neonlicht funktioniert

Sie können selbst eine gefälschte Leuchtreklame erstellen, aber echte Leuchtreklamen bestehen aus einer Glasröhre, die mit einer kleinen Menge (niedrigem Druck) Neongas gefüllt ist. Neon wird verwendet, weil es eines der Edelgase ist. Ein Merkmal dieser Elemente ist, dass jedes Atom eine gefüllte Elektronenhülle hat, sodass die Atome nicht mit anderen Atomen reagieren und viel Energie benötigt wird, um ein Elektron zu entfernen.

An beiden Enden der Röhre befindet sich eine Elektrode. Ein Neonlicht funktioniert tatsächlich entweder mit Wechselstrom (Wechselstrom) oder Gleichstrom (Gleichstrom), aber wenn Gleichstrom verwendet wird, wird das Leuchten nur um eine Elektrode herum gesehen. Wechselstrom wird für die meisten Neonlichter verwendet, die Sie sehen.

Wenn eine elektrische Spannung an die Anschlüsse angelegt wird (ungefähr 15.000 Volt), wird genügend Energie zugeführt, um ein äußeres Elektron von den Neonatomen zu entfernen. Wenn nicht genügend Spannung vorhanden ist, ist nicht genügend kinetische Energie vorhanden, damit die Elektronen aus ihren Atomen entweichen können, und es passiert nichts. Die positiv geladenen Neonatome (Kationen) werden vom negativen Pol angezogen, während die freien Elektronen vom positiven Pol angezogen werden. Diese geladenen Teilchen, Plasma genannt, vervollständigen den Stromkreis der Lampe.

Woher kommt also das Licht? Atome in der Röhre bewegen sich und treffen sich. Sie übertragen Energie aufeinander und es wird viel Wärme erzeugt. Während einige Elektronen aus ihren Atomen entweichen, gewinnen andere genug Energie, um "erregt" zu werden. Dies bedeutet, dass sie einen höheren Energiezustand haben. Aufgeregt zu sein ist wie auf eine Leiter zu steigen, auf der sich ein Elektron auf einer bestimmten Sprosse der Leiter befinden kann, nicht irgendwo auf seiner Länge. Das Elektron kann in seine ursprüngliche Energie (Grundzustand) zurückkehren, indem es diese Energie als Photon (Licht) abgibt. Die Farbe des erzeugten Lichts hängt davon ab, wie weit die angeregte Energie von der ursprünglichen Energie entfernt ist. Dies ist wie der Abstand zwischen den Sprossen einer Leiter ein festgelegter Abstand. Jedes angeregte Elektron eines Atoms setzt also eine charakteristische Wellenlänge des Photons frei. Mit anderen Worten, jedes angeregte Edelgas setzt eine charakteristische Lichtfarbe frei. Für Neon ist dies ein rötlich-orangefarbenes Licht.

Wie andere Lichtfarben erzeugt werden

Du siehst viele verschiedene Farben von Zeichen, also fragst du dich vielleicht, wie das funktioniert. Neben dem Orange-Rot von Neon gibt es zwei Möglichkeiten, andere Lichtfarben zu erzeugen. Eine Möglichkeit besteht darin, ein anderes Gas oder eine Mischung von Gasen zu verwenden, um Farben zu erzeugen. Wie bereits erwähnt, setzt jedes Edelgas eine charakteristische Lichtfarbe frei. Zum Beispiel leuchtet Helium rosa, Krypton ist grün und Argon ist blau. Wenn die Gase gemischt werden, können Zwischenfarben erzeugt werden.

Die andere Möglichkeit, Farben zu erzeugen, besteht darin, das Glas mit einem Phosphor oder einer anderen Chemikalie zu beschichten, die beim Einschalten eine bestimmte Farbe aufleuchtet. Aufgrund der Vielzahl der verfügbaren Beschichtungen verwenden die meisten modernen Leuchten kein Neon mehr, sondern sind Leuchtstofflampen, die auf einer Quecksilber / Argon-Entladung und einer Leuchtstoffbeschichtung beruhen. Wenn Sie ein klares Licht in einer Farbe leuchten sehen, ist es ein Edelgaslicht.

Eine andere Möglichkeit, die Farbe des Lichts zu ändern, besteht darin, die dem Licht zugeführte Energie zu steuern, obwohl dies in Leuchten nicht verwendet wird. Während Sie normalerweise eine Farbe pro Element in einem Licht sehen, gibt es für angeregte Elektronen tatsächlich verschiedene Energieniveaus, die einem Lichtspektrum entsprechen, das dieses Element erzeugen kann.

Kurze Geschichte des Neonlichts

Heinrich Geissler (1857)

• Geissler gilt als Vater der Leuchtstofflampen. Seine "Geissler-Röhre" war eine Glasröhre mit Elektroden an beiden Enden, die ein Gas mit partiellem Vakuumdruck enthielten. Er experimentierte mit Lichtbogenströmen durch verschiedene Gase, um Licht zu erzeugen. Die Röhre war die Basis für Neonlicht, Quecksilberdampflicht, Fluoreszenzlicht, Natriumlampe und Metallhalogenidlampe.

William Ramsay und Morris W. Travers

• Ramsay und Travers stellten eine Neonlampe her, aber Neon war extrem selten, so dass die Erfindung nicht wirtschaftlich war.

Daniel McFarlan Moore

• Moore installierte kommerziell die "Moore Tube", bei der ein Lichtbogen durch Stickstoff und Kohlendioxid geleitet wurde, um Licht zu erzeugen.

Georges Claude

• Während Claude die Neonlampe nicht erfand, entwickelte er eine Methode, um Neon von der Luft zu isolieren und so das Licht erschwinglich zu machen. Das Neonlicht wurde von Georges Claude im Dezember 1910 auf dem Pariser Autosalon vorgeführt. Claude arbeitete anfangs mit Moores Design, entwickelte jedoch selbst ein zuverlässiges Lampendesign und eroberte den Markt für Leuchten bis in die 1930er Jahre.