Lâmpadas de Cátodo Frio

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13-04-2023 Por : Luís Timóteo 1

LÂMPADAS DE CÁTODO FRIO “Lâmpadas NEON”

http://www.giangrandi.ch/electronics/neon/glowlamp3-a.jpg

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Lâmpadas de Néon: A palavra Néon, deriva do grego "neos," que significa “o gás novo." O gás Néon, foi

descoberto por Ramsey e M. W. Travers em 1898 em Londres. Néon é um gás raro, presente na atmosfera na proporção de 1/65.000. É obtido por liquefacção do ar e separado de outros gases por destilação fraccional.

http://www.sign-tec.co.uk/products.asp?cat=1

http://www.theodoregray.com/PeriodicTable/Elements/010/index.html

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Nikola Tesla mostrou as suas luzes de néon na Exposição Universal de Chicago de 1893. As suas inovações neste tipo de emissão luminosa, tal como todas as suas descobertas, não foram patenteadas regularmente, e foram patenteadas por cientistas mais oportunistas!...Edison, Bell, Georges Claude, Marconi, etc..

Lâmpadas de Néon: Introdução

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Por volta de 1902, o Francês Georges Claude foi o primeiro a aplicar uma descarga eléctrica num tubo selado contendo gás néon com a ideia de criar uma lâmpada. Claude inventou a lâmpada de néon mediante a descarga eléctrica através de um gás inerte comprovando que o brilho era considerável, tendo feito a sua apresentação pública em Paris em Dezembro de 1910.


Georges Claude no seu laboratório em 1913.

O primeiro néon publicitário comercial, foi vendido por Jaques Fonseque, associado de Claude, a um barbeiro de Paris.

1912

Uma lâmpada de néon é um tipo de lâmpada usada em sinalização, electrónica e em publicidade. Elas são usadas em electrónica e electricidade, para sinalização, pois o seu consumo é muito reduzido, como válvulas estabilizadoras de tensão. São actualmente substituídas em electrónica por semicondutores de silício!...

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Georges Claude introduz as suas luzes de Néon nos Estados Unidos. Ele vendeu duas luzes de Néon á Packard Car negociante de automóveis em Los Angeles. Foi Earle C. Anthony que comprou as duas luzes Néon dizendo "Packard", pagando a Georges Claude USD $24.000, por aquelas duas luzes.

1923,


As luzes de Néon rapidamente se tornaram populares em publicidade exterior nos U.S.A. Visíveis até durante o dia, únicas no seu efeito visual, o público adorava as primeiras luzes de Néon, fascinado pela iluminação encarnado brilhante, tornando-se um símbolo da inovação e criatividade da América. Durante as décadas de 1920’s e 30’s, displays extravagantes e luzes mais elaboradas de Néon tornaram-se comuns em larga escala, iluminando as down towns da América de Nova Iorque a S. Francisco na Califórnia.

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Lâmpadas de Néon: Introdução A ideia por detrás da lâmpada de néon é simples. Dentro do tubo de

vidro, há uma gás como néon, árgon ou crípton a uma pressão muito baixa. Nas duas pontas do tubo há eléctrodos de metal. Quando você aplica alta tensão nos eléctrodos (até 18.000 volts), o gás néon se ioniza e os electrões passam através do gás. Esse mesmo princípio é também aplicado ás lâmpadas fluorescentes!...

Esses electrões excitam os átomos do gás néon e fazem com que eles emitam a luz que podemos ver. O néon emite luz vermelha quando alimentado dessa forma. Outros gases emitem outras cores. Cores como o verde e o rosa são obtidas pelo uso de dois gases coloridos, conjuntamente com revestimentos de fósforo diferentes.

Porque as lâmpadas de Néon são encarnadas?

Os níveis de energia dentro dos átomos, são um pouco como degraus de uma escada. O electrões só pedem estar nos degraus, e não no espaço entre eles. Isto significa que os átomos podem absorver ou libertar energia em “pacotes” devidamente quantificados (chamados quanta, que é o plural de quantum) e átomos de diferentes elementos químicos, darão uma quanta maior ou menor dependendo da sua precisa estrutura interna. Átomos que dão uma maior quanta de energia geram luz de alta frequência (mais azul), do que átomos que dão uma menor quanta. No Néon, a quanta de energia que é libertada, corresponde exactamente á frequência da luz que nós vemos como encarnado.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Neon_lamp.jpg

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Porque as lâmpadas de Néon são encarnadas? Outros gases nobres dão cores diferentes. O Árgon, por exemplo dá

azul claro, portanto quando se veem lâmpadas "néon azul brilhante estamos efectivamente olhando para tubos preenchidos com árgon e não néon. Podem-se produzir cores diferentes pondo mais do que um gás no mesmo tubo de "néon".

Por exemplo, par produzir verde devem-se preencher os tubos com uma mistura de néon e árgon.

Para violeta usa-se árgon e xénon.

Quando os electrões nos átomos de Néon regressam do seu estado de “excitado” para o seu nível de energia normal, libertam pacotes de energia chamada quanta que os nossos olhos vêm como luz encarnada….



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Uma lâmpada de néon é composta por um tubo de vidro hermeticamente fechado e

selado, cheio gás Néon do grupo chamado “nobres” (inertes ou não reactivos), gases situados na parte mais á direita da Tabela Periódica. (Há uma quantidade diminuta de néon no ar á nossa volta: uma respiração funda tem uma quantidade de néon correspondente a uma semente de um gomo de laranja).

Existem terminais eléctricos em ambas as extremidades dos tubos de néon. Numa

extremidade o terminal negativo ("-ve", em azul); Na outra extremidade o terminal positivo ("+ve", em verde).

Quando o tubo está desligado, contém átomos normais de gás néon.

-ve +ve

Lâmpadas de Néon: Constituição e funcionamento

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Ligando uma alta tensão aos seus terminais (cerca de 15,000 volts – porque é necessário

um grande campo eléctrico para que as coisas aconteçam) iremos literalmente quebrar os átomos de néon. Alguns átomos perderão electrões e tornam-se cargas positivas (pontos verdes). Estando carregados positivamente, estes iões de néon, tendem a mover-se na direcção do terminal eléctrico negativo.

+ve-ve


Os electrões que os átomos de néon perdem (pequenos pontos azuis) estão carregados

negativamente, pelo que se movimentam no sentido oposto, na direcção do terminal positivo do tubo de Néon.

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-ve +ve


Em toda esta confusão, átomos, iões e electrões, estão constantemente a colidir uns com

os outros. Estas colisões geram uma repentina avalanche de energia que excita os átomos e iões, fazendo-os libertar fotões de luz encarnada.

Tantas colisões a acontecerem tão rapidamente produzem um fluxo constante de luz

encarnada do tubo . Também se produz bastante energia sob a forma de calor. É por isso que quando se está próximo de uma lâmpada néon se sente calor, pois podem ficar bastante quentes. Isto porque os átomos de néon além de produzirem radiação visível (de luz encarnada), também produzem radiação infravermelha (Calor).

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Uma lâmpada de néon é um tipo de lâmpada usada em sinalização e em publicidade.

As de publicidade são fabricadas com tubos de vidro longos e compridos. Esses tubos possuem vários formatos. Por exemplo, o tubo de uma lâmpada de néon pode ser usado para se montar uma palavra. Esses tubos emitem luz em diferentes cores, conforme a mistura de gases nobres e o revestimento de fósforo aplicado!.....

Lâmpadas de Néon: Aplicações

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Tubos de Vidro

Os tubos de vidro são seguidamente aquecidos usando uma variedade de aquecedores a gás e moldados á mão conforme molde do design .

Para evitar que o tubo se disforme, o dobrador sopra ar suavemente no tubo.

Lâmpadas de Néon: Fabrico

Os tubos de vidro cortados em dimensões apropriadas, limpos, e impregnados interiormente com uma solução de fósforo apropriado para a cor requerida, são depois cozinhados e secos numa estufa própria.

O fabrico de lâmpadas néon para fins publicitários é essencialmente manual e feito por encomenda, começando pelo design do efeito luminoso pretendido.

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Depois da forma da letra ou desenho formados, um eléctrodo é fundido em cada extremidade do tubo.

Depois de arrefecido todas as impurezas e o ar são retirado através de uma bomba de vácuo e o gás é inserido e selado o tubo, sendo devidamente testado antes da montagem final.

Gás Néon

Eléctrodo

Tubo Néon


Transformador

Eléctrodos

Fixadores

Ligação AC (BT)

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How Neon lamp Made.wmv

http://videos.howstuffworks.com/science-channel/32738-how-its-made-neon-signs-video.htm

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Lâmpadas de Cátodo Frio (CCFL’s):

(Cold Cathode Fluorescent Lamp)

Tube relaxation oscillator

Diferença

Diferença

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/0/0e/Tube_relaxation_oscillator.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/0/0e/Tube_relaxation_oscillator.jpg

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Lâmpadas de Cátodo Frio (CCFL’s): (Cold Cathode Fluorescent Lamp)

Diferença

Diferença

As lâmpadas Fluorescentes de Cátodo Frio (CCFL’s), Lâmpadas Néon, Luzes Néon (publicitárias), Lâmpadas Fluorescentes, Lâmpadas Fluorescentes Compactas (CFL’s) operam a partir do mesmo princípio que é a ionização de uma gás num tubo de vidro fechado e são muito similares.

As lâmpadas Néon: usadas na electrónica como indicadoras e em válvulas são conhecidas por lâmpadas ou válvulas de Cátodo Frio.

As lâmpadas ou luzes Néon (publicitárias): são conhecidas por luzes ou lâmpadas Néon, e são usadas essencialmente em reclamos luminosos publicitários e diferem das lâmpadas Néon pela mistura dos gases e cores do revestimento fluorescente que não está presente nas lâmpadas ditas de Néon.

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Lâmpadas de Cátodo Frio (CCFL’s): (Cold Cathode Fluorescent Lamp)

Diferença

Diferença

As lâmpadas Fluorescentes convencionais e compactas (CFL’s): usadas em iluminação e diferem das publicitárias por terem filamentos que aquecem o gás e trabalham com tensões de descarga mais baixas. Os filamentos nas lâmpadas fluorescentes são degradáveis com ON/OFF o que limita, o seu tempo útil de vida e não permitem grande controlo de brilho.

As lâmpadas fluorescentes de Cátodo Frio (Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL’s): são mais conhecidas por luzes ou lâmpadas “Backlight” branca dos Monitores LCD’s e Scanner’s, por não aquecerem, produzirem luz branca completa, com arranque instantâneo e de longa, e não diferem das lâmpadas publicitárias senão na cor sendo tudo o resto idênticas. Actualmente estão sendo substituídas por “arrays” de LED’s como “Backlight” de LCD’s, mas estão sendo usadas em aplicações de iluminação.

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Anatomia de uma lâmpada LCD backlight

Lâmpadas de Cátodo Frio: (Cold Cathode Fluorescent Lamp)

As CCFL’s tiveram e têm ainda grande aplicação como lâmpadas de “Backlight” nos monitores LCD’s!....

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Lâmpadas de Cátodo Frio: LCD Backlight(Cold Cathode Fluorescent Lamp)

ccfl.swf

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Cold Cathode Fluorescent Lamp: (ou CCFL). Estas lâmpadas contêm metade do Mercúrio das lâmpadas fluorescentes convencionais de “Cátodo Quente”. Têm um tubo de diâmetro mais fino, o que permite funcionamento mais fresco, e dura mais quatro vezes mais (vida útil de cerca de 25.000 horas). Isto significa que o Mercúrio é reduzido em cerca de 85% nas lâmpadas de Cátodo Frio, porque uma regular CFL teria que ser substituída cerca de três vezes durante esse período. Outra grande vantagem das CCFL’s é que são reguláveis (dimmable), e os ciclos "on/off" não encurtam o seu tempo de vida útil, o que significa que podem ser usadas com detectores de movimento e com os reguladores de brilho standard…


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Lâmpadas de Cátodo Frio: (Cold Cathode Fluorescent Lamp): LCD Backlight

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Outra grande vantagem das CCFL’s é que são reguláveis (dimmable), e os ciclos "on/off" não encurtam o seu tempo de vida útil, o que significa que podem ser usadas com detectores de movimento e com os reguladores de brilho standard…

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Lâmpadas de Cátodo Frio: Controlador de Lâmpada “Backlight”

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Lâmpadas de Cátodo Frio: LCD’s “Backlight”

As CCFL’s têm estado ultimamente a serem substituídas por arrays de LED’s…

9 mm

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As lâmpadas de Cátodo Frio são tipicamente 10 a 30% mais eficientes quando comparadas com lâmpadas fluorescentes equivalentes de cátodo quente.

Cold Cathode Fluorescent Lighting

Lâmpadas de Cátodo Frio: Iluminação

As lâmpadas Fluorescentes de Cátodo Frio operam com uma tensão muito mais alta e corrente mais baixa do que as lâmpadas fluorescentes convencionais. Uma tensão muito mais alta evita a necessidade de aquecimento, enquanto que uma menor corrente no arco de ignição aumenta grandemente o período de vida útil dos eléctrodos de descarga.

O não uso de eléctrodos aquecidos (filamentos), permitem alcançar uma maior eficiência numa pequena lâmpada.

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Cold Cathode Fluorescent Lighting

Lâmpadas de Cátodo Frio: Iluminação

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Balastro simples (Inverter)Lâmpadas de Cátodo Frio:

As CCFL’s são lâmpadas de descarga e por isso necessitam de alta tensão, usando par o efeito um balastro e podem operar a partir da rede AC ou de fontes DC.

http://www.appropedia.org/images/4/4f/CCFL_inverter_schema.PNG

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Balastro simples (Inverter)

Lâmpadas de Cátodo Frio:

Cálculos para balastro ressonante a partir de fonte DC

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Sem ser um controlador profissional, apresenta-se um controlo de luminosidade para balastro simples a partir de fonte DC.

Dimmer de Balastro simples


Inverter

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A tensão em R3/R4 para a max. Tensão em de saída ( R7/C4), deve ser menor que a tensão de zener D5. Usar ampop’s como IC1 que possam funcionar sem fonte de tensão negativa (polaridade simples), tais como LM358 ou LM324 ou usar um comparador, caso contrário a tensão não poderá baixar abaixo de um determinado valor e.g... 300V...

Dimmer de Balastro simples (Inverter)


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Dimmer para Fluorescentes simples


Dimmer para lâmpadas fluorescentes convencionais, a funcionarem como CCFL’s.

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Lâmpadas fluorescentes convencionais a funcionarem como CCFL’s a partir de fonte DC.

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Aplicações de CCFL’s na indústria AutomóvelLâmpadas de Cátodo Frio:

A iluminação auto no futuro contará com aplicações combinadas de CCFL’s, LED’s e Xénon, actualmente mais usadas em “Auto Tunning”!...

Lâmpadas de Cátodo Frio

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