研发新型霓虹灯的必要性
目前,在市场上销售的霓虹灯,一般都是在选定充入灯内的气体和涂覆荧光粉后,它就只能发出一种颜色的光,如果希望综合表达多种颜色,则必须装置多只不同颜色的霓虹灯管,在同一字母或图像的前后交叉排列,再通过电源控制系统,使不同颜色的霓虹灯轮流点亮,才能达到变色的效果。这样不仅在艺术造型上会有所欠缺,而且需要多只霓虹灯管,因此会给安装工序和控制设备添加很多困难。所以新颖变色霓虹灯的研究和实用化就变得十分迫切。
研发新型霓虹灯的可行性分析
霓虹灯属于一种冷阴极低气压放电灯,在放电管内各处电子温度不同的情况下,阴极一侧的负辉区由于存在较多高能激发态的原子,而在阳极一侧的正柱区由于存在较多的低能态的激发态原子,所以在两个不同的区域会发出不同的光谱,如果我们能改变放电正柱区内电子的温度并能够加以控制,则可以达到改变灯的放电颜色的目的。为良好控制放电管内输入电子的能量和辐射能量,我们试图通过控制供电脉冲电压的重复频率变化来实现对霓虹灯色彩的变化控制。
当增加脉冲重复频率时,在下一个脉冲电压出现之前,处于亚稳态的原子和离子的浓度将增加,这些粒子能使放电在下一个脉冲过程中更为便利。上述现象导致电子温度不会上升太高,以及由高能态放出的辐射变得微弱甚至于向外进行辐射。由汞原子和氖原子的可见光谱线和CIE 色度图可知,汞的谱线范围约为4 047nm(紫色) 到5 790nm(橘红色) 。而氖的光谱为6 402nm(橘红) 到7 032nm(红色) 。因此,只要将汞和氖的光谱分别处于蓝色和红色区域,就可以通过改变汞和氖的光谱强度来控制放电管的颜色。当加在放电管上的供电频率升高后,充有汞和氖气体的放电管的颜色也会由红色逐渐转变为蓝色。由于放电中电子能量的分布是广泛的,氖原子的辐射总是由高能级之间激发原子产生,而汞原子的辐射是在较低能级之间受激而辐射的。所以我们可以在不同的条件下获得汞原子发出的蓝色光,也可以得到氖原子发出的红色光。在氖和汞的放电中色彩很少向绿色光变化,当脉冲频率调节到50Hz 时,亮度与CIE 色度坐标之间的关系
