霓虹燈基本原理說明

更專業一些的霓虹燈原理說明
霓虹燈的工作原理

霓虹燈是一種低氣壓冷陽極輝光放電發光的光源。氣體放電發光是自然界的一種物理現象。通過氣體放電使電能轉換為五光十色的光譜線，是霓虹燈工作重要的基本過程。在通常的情況下，氣體是良好的絕緣體，他並不能傳導電流。但是在強電場、光輻射、例子轟擊和高溫加熱等條件下，氣體分子可能發生電離，產生了可以自由移動的代電粒子，並在電場作用下行程電流，使絕緣的氣體成為良導體。這種電流通過氣體的現象就被稱為氣體放電過程。

霓虹燈廣告招牌的制作過程：

以下我們將逐一介紹霓虹燈廣告招牌從無到有的復雜制作過程。

美工圖稿與報價：

經由不斷的與客戶討論與修改，制作出計算機圖稿與報價單，其中包括：

1.鐵架與底板的材質、式樣與尺寸；
2.金屬字顏色與尺寸；
3.字體與圖案的顏色與尺寸；
4.霓虹燈是單管？雙管？三管？或是密管？霓虹燈管的直徑是幾m/m？
5.有無底管或字樣有無跳動？如有底管密度是幾吋？
6.電流與電壓的需求為何？
7.價格。
8.其它。
  
當客戶確認所有細節後，即開始進行購料與施工；

鐵工設計與施工：

因功用、強度與成本不同，首先決定鐵架的形式，如空心架、單面鐵架、箱型鐵架等。如為超大型鐵架，由於公路運輸有高度與長度的限制，又有雜亂無章的cable TV 纜線，所以更需詳細計算如何分段加工，如何結成整體，維修架與維修梯更是超大型霓虹招牌所必須的。鐵架底板材料有鐵網、洞洞鐵板、平面烤漆板、ㄇ字形烤漆板、N字形绮麗烤漆板、鋁板、白鐵板與塑鋼板等，價格、質感與洩風性各不相同，因各種現實狀況而應有不同考慮。確定現場安裝方式與位置。

立體字：

為了加強霓虹廣告招牌日間視覺效果和夜間霓虹燈燈光集中的效果，通常有立體字安裝在面板之上。而一般立體字的材質有：

銅字：通常用於暗管，質感較高，但易生銅銹，近來有所謂的钛金問世字，生銅銹的情況已大為
       改善，銅字通常用於門廊或室內。

白鐵字：常使用於暗管與明管。鏡面或烤漆的值感都很高，但是成本很高。

鉛板金屬字：是目前業界使用最多的金屬字，單價低，施工容易，但易掉漆，尤其白色，(相較於
         白鐵烤漆，一般維持個三四年沒問題)。

如果字體太小或預算較低，也可使用金色或銀色阿蘭諾，表面有如銅字或白鐵字，或是用塑鋼板字，都有三維效果，缺點是霓虹燈無鐵盒凹槽，所以光線不易集中，從遠望有模糊不易辨別字體的缺點。

     成本最低的則是以卡典希德割字直接貼在烤漆板上，缺點是感覺平平，無立體感，質感差。

空心架霓虹是成本最低的有鐵架霓虹招牌，霓虹燈直接以玻璃管固定，由於鐵架空心，變壓器放置的位置受到限制，高壓線必須拉長，所以較易故障，且無白天廣告效果。

霓虹燈管的准備與吹制：
  
簡單的描繪出一筆霓虹燈的基本架構，燈體為9-20mm的玻璃管，兩頭由電極頭封固。

玻璃管的直徑：

不同的尺寸使用不同直徑的玻璃管，基本上字體愈大，使用的玻璃管直徑也愈大。但由於中文字的筆劃特性，國內業界普遍使用的玻璃管直徑大部分在11-13mm，14-20mm的管子屬於較特殊用途，而我們也不建議用10mm以下的管子，因為內徑太小，玻璃管容易短路且非常耗電。  

玻璃管的種類：

玻璃管可分為清管(透明無色)與色管(彩色玻璃)。清管又有鈉玻璃與鉛玻璃之分。鈉玻璃可直接由國內的台玻公司提供，價格較便宜且質量也滿穩定的，在加工吹管時成型速度較快，但如加工時的溫度不均勻，則有爆裂的風險。鉛玻璃主要由美國或日本進口，價格高且彎管速度慢，相對成本很高，但導電性與發光度皆較佳，適合氣候較寒冷的地區使用。色管(彩色玻璃)在玻璃工廠制作時即已分別加入黃、紅、藍、綠等色素，皆由人工吹制，所以價格高且管徑誤差較大。
霓虹燈是一種長路放電的冷陽極發光放電器件，采用的是短波紫外線激發熒光粉(如鎢酸鹽、硼酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽等熒光粉)。它的發光原理為由低氣壓汞放電產生254毫米紫外線，再由254毫米紫外線激發各類不同的熒光粉，從而獲得拾數種色彩的霓虹燈光。

玻璃管送到我們工廠後，需先以清潔液與清水徹底清洗玻璃管內外，徹底將化學雜質與灰塵清洗干淨，待水份完全烘干後即可進行玻管內熒光粉的塗裝工作。一般來說，熒光粉有五大基本色，如肉色Pink、綠色Green、藍色Blue、白色White、紫色Purple。如要顯現黃色霓虹，則用黃色管內塗裝白色熒光粉再以水銀點燈。熒光粉、汞、惰氣(氖氣與氩氣)三者間的作用關系，後面有詳細圖表供參考。

霓虹燈的吹制：

由於供客戶確認的美工圖稿大部分都是A4大小，要吹制霓虹燈時，必須將A4文稿以計算機或手工投影將字體和圖案還原成實際尺寸。由於中文字的復雜性與(相較於英文)個別圖案的單一性，國內的霓虹燈完全無法以任何的模具或方式來達到量產的目的，任何一筆霓虹燈都需由吹管師傅站在高熱的瓦斯噴燈前，一彎一折的慢慢循序吹制，除了一張嘴、一條橡膠軟管與瓦斯噴燈外，只有一雙靈巧的雙手，其它並無任何機械可以加速霓虹燈的吹制。由於吹制霓虹燈必須非常靠近瓦斯噴燈，玻璃軟化時特性非常難掌握，又屋子內可能充滿瓦斯廢氣，所以吹制霓虹是一門非常辛苦的工藝，養成期非常長，所以近來已較少年輕學徒願加入霓虹燈的吹制的行業。
  
霓虹燈管的質量優劣與吹管師傅的技術高低有著密切的關聯性，吹管師傅加工霓虹燈管時，離不開吹、接、拉、彎、扭曲等基本技巧，吹管技術高者，操作自如，做得快又好，技術差者，則做得慢，燈管本身甚或易爆裂，致使霓虹燈壽命也較短。

霓虹燈吹制技術好壞的判斷：

如何去判斷吹制得好或壞呢？只要看其U型彎管的型態即可，一筆霓虹燈整體彎管處管壁厚薄裕均勻，則壽命相對愈長，吹制時如果玻璃軟化不夠或過度軟化，則彎管處管壁的厚度可能太薄或太厚有皺折，或一邊薄一邊厚，都將影響到霓虹燈的壽命。

封電極頭、加熱、真空、充惰氣：

封電極頭、加熱、真空：當一筆霓虹燈管案美工圖吹制完成，必須在兩端接上電極頭，電極頭有公母之分，母的一方完全密封，公的一方則有一延伸的小泡管以便在真空時接往真空幫浦。真空加熱是另一決定霓虹燈壽命的重要因素，如果真空加熱不完全，則殘留在霓虹燈管與電極頭中的油脂與雜質不能充分的抽離，當然亮度與壽命必不佳。但如果加熱加過頭，會將活性的熒光粉固化，同樣的也會影響亮度。而真空加熱不完全的現象在必須加汞的霓虹燈上更明顯，傳統上都在公電極頭的小泡管中段吹制一盛汞珠泡室，將汞小心放入珠泡室中，這樣在真空加熱時不至於將水銀加熱，使水銀蒸發而逸出在大氣中，且可以提高霓虹燈的真空度。但在台灣業界，有些師傅為節省時間，而直接將汞盛裝於霓虹燈管並直接加熱，由於水銀一遇熱即開始汽化，擴散於燈體中，所以在超高電壓加熱時，並不能達到相對高溫，無法將雜質與油脂完全排出，故其壽命與亮度都不理想。

充惰氣：真空排氣完成後，我們必須在霓虹燈管中充入適量的惰氣，在國內一般來說是加入氩氣或氖氣，霓虹燈管中充入氩氣則霓虹燈呈現的是冷色系(藍、白等系列)霓虹燈管中充入氖氣則霓虹燈呈現的是暖色系(紅、粉紅等)。下圖為不同的熒光粉、惰氣與加汞與否所產生的顏色變化：
玻管   清管   清管   清管   清管   清管   黃色管   黃色管   綠色管   紅色管   藍色管
型態  
熒光粉   肉粉   綠粉   藍粉   白粉   紫粉   白   綠   綠   肉粉   白粉
氩+汞   肉色   綠色   藍色   白   紫   檸檬黃   熒光綠   深綠   紅   寶藍
   氖 紅色   橘紅   粉紅   粉紅   紫紅   紅   紅   深橘紅   深紅   粉紅

霓虹燈燈管在經過玻璃管熒光粉塗裝、吹制、封接電極頭、接上真空放電系統、高壓放電加熱、真空、充入惰氣後，霓虹燈工程前期工作完畢，接下來的為安裝工程。而霓虹燈安裝工程是關系到總體霓虹燈工程重要的一環，如果霓虹燈管制作質量優良，卻忽視安裝工程的質量，將導致霓虹燈的可靠性變差，故障率上升，甚或發生意外，不可不加以重視。

燈腳：

燈腳是將霓虹燈架高固定與招牌面板隔離的重要工具，其安裝法是將燈腳沿霓虹燈輪廓線安裝，基本上盡量構成一大三角形，才能將霓虹燈捆綁得較平穩，而燈腳也不能打得太密集，如果招牌面板凹凸不平，綁燈時又沒仔細的調整燈腳高低，則有可能會將霓虹燈繃斷。
  
配線：

霓虹燈屬高壓冷陽極放電燈，必須匹配高壓漏磁變壓器才能使燈管點亮發光。安裝時將多根霓虹燈串聯，然後用高壓線與變壓器端子相聯，3lian素材，霓虹燈管是固定在招牌的前面，而變壓器則吊掛在招牌背面，所以必須在招牌面板挖高壓線孔，以通過高壓線，金屬板與高壓線需以玻璃管或陶瓷絕緣體加以絕緣。

霓虹燈怎麼不亮了：

霓虹招牌由於大部分曝露在室外，空氣質量日益惡化，又經年風吹雨淋，