Q : 何謂霓虹燈?

A : 

霓虹燈是一種內含氣體的燈,通常用於廣告招牌等用途。
「霓虹燈」是半英語音譯。英語稱為「neon light」(直譯:氖燈)。「霓虹」發音近似於英語的「neon」並在漢語里有彩虹的含義。
霓虹燈通常為一條玻璃管,內含低壓氖氣或其他惰性氣體,以微弱的直流或交流電經過管子而產生橙紅色的光線。在交流電激發的霓虹燈,兩個電極皆會產生光,而以直流電激發的霓虹燈,只有負極會產生光。此現象令霓虹燈可用以分辨直流與交流電電源,及分辨直流電的兩極。
管內氣體的實際成份為99.5%氖氣及0.5%氬氣,比純氖氣有較低的運作電壓。
在1898年,英國化學家雷姆賽(Sir William Ramsay)和特拉弗(Dr Morris Travers)兩人,把空氣中的氧和氮用化學方法移除後,在液態空氣中發現了一種奇怪又稀少的氣體。這種氣體無、無味、無嗅,而且不會被燃燒。但當他們把這種氣體密封在一條半真空的玻璃管中,在玻璃管的兩端通上電流,原來沒有任何顏色的玻璃管,卻會射出鮮艷可愛的紅光來。就是這樣,世界上第一支霓虹燈誕生了。他們面對著這種奇異的氣體和這美麗的光彩下,他們稱這種新發現的氣體為 「氖」(Neon), 氖(Neon)在希臘文中的意思是 「新」。

霓虹燈廣告招牌的製作過程:以下我們將逐一介紹霓虹燈廣告招牌從無到有的複雜製作過程。 美工圖稿與報價:經由不斷的與客戶討論與修改,製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?? 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字形綺麗烤漆板、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,但易生銅鏽,近來有所謂的鈦金問世字,生銅鏽的情況已大為改善,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。
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)在玻璃工廠製作時即已分別加入黃、紅、藍、綠等色素,皆由人工吹製,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,採用的是短波紫外線激發熒光粉(如鎢酸鹽、硼酸鹽、矽酸鹽、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乾淨,待水份完全烘乾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(氖氣與氬氣)三者間的作用關係,後面有詳細圖表供參考。 霓虹燈的吹製:由於供客戶確認的美工圖稿大部分都是A4大小,要吹製霓虹燈時,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。 由於中文字的複雜性與(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製,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製。 由於吹製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,所以吹製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製的行業。 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。 霓虹燈吹製技術好壞的判斷:如何去判斷吹製得好或壞呢? 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,吹製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摺,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製完成,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像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製一盛汞珠泡室,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氬氣或氖氣,霓虹燈管中充入氬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氬+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、吹製、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係到總體霓虹燈工程重要的一環,如果霓虹燈管製作質量優良,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,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,所以造成霓虹燈不亮的外在與內在因素非常多。 1.當然是霓虹燈壞了,除了吹製不良,也可能退火不足,真空不足,燈管本身被異物打斷,或只是霓虹燈的壽命已到盡頭。 2.燈管與燈管間的串聯線或高壓線因風吹日曬而斷落。 3.高壓線因超負載而融化,一併將絕緣玻管融裂,而與金屬板短路。 而高壓線短路時日太久未進行維修,也可能進一步將變壓器拖毀。 4.變壓器的使用年限已屆。 讓變壓器有正常的負載,不要讓變壓器超高載或超低載,是延長使用霓虹燈與變壓器的使用年限的不二法門。 當然這與整體製作成本有關。 5.一次電源漏電,可能使單一變壓器所負載的多根霓虹燈或整個招牌不亮。 例如921地震時,有很多招牌的變壓器未完全固定,因搖晃得過度,過度磨擦造成一次電源破皮而造成漏電的情形。 6.電壓極度不穩,可能造成全部的變壓器在短期間全部損壞。 7.一次電源使用的電線不合規定,太細了,造成電線走火,而引發火災。
 

1、

CCFL(冷陰極螢光燈)特性

 

高亮度, 3,000 - 4,000 cd/m2
長壽命(約 20,000 小時)
低發熱量
亮白色光

2、

 EL(場致發光器)特性

 

厚度小, 0.4 到 1.0 mm
驅動條件範圍寬,頻率 60 to 1000hz,最大 150V 交流電壓
光顏色有藍綠,黃綠和白色
壽命大約 5,000 小時

3、

LED(發光二極體) 特性

 

光亮度均勻
使用壽命長(約 100,000 小時)
低電壓(支流)驅動,不需要逆變器
顏色豐富,黃綠,琥珀色,紅色等

為確保滿足設計要求,OEM必須檢測LED的組裝和電路結構

第三方測試

為了消除測試中存在的不公正,許多公司都委託第三方來測試LED的組裝和電路結構。一個LED器件可能在苛刻環境下測試或使用數周。在測試過程中,同時進行壓力、溫度迴圈、電壓固定/變化、電流固定/變化等測試,其他苛刻環境條件下的測試來決定LED是否滿足應用的要求。測試前後發生的大量的參數改變都要被記錄下來,同時要監視被測LED亮度、顏色和電壓降的變化。
加速生命週期測試是特殊應用領域內避免故障的一個關鍵測試。測試有助於確保篩選出那些期望至少可以工作100000小時,但僅工作1000小時就提前發生故障的LED。這種情況是可能出現的,因為低品質的LED(也可能是組裝設計得不合理的高品質LED)在工作1000小時後亮度就會降低。實際上,一個低品質的LED如果有更高的驅動電流,在工作初期會比高品質的LED更亮,然而,過高的電流會使LED發熱過快,最終結果是亮度變暗或燒毀。
另外,組裝技術在某種程度上對LED性能的影響要比晶片本身還大的例子也是有的。設計工程師應該向LED供應商索要LED的可靠性規範,並且也應該進行LED的組裝測試以保證亮度比較高的確實更好。有些優秀的LED供應商可以保證他們的LED組裝技術的可靠性能夠持續三年或更長,並且可以進一步提供包含高品質LED和針對特殊應用而進行的恰當設計在內的最終LED產品。

檢測的重要性

兩個在運輸領域內的應用有助於解釋充分的測試如何防止LED在提供高度可視性的應用中發生故障。在20世紀90年代早期,LED用於轎車和卡車的刹車燈。有些LED設計很快就出現了性能指標上的不一致性,並很快燒毀了,其原因或許是由於LED的品質問題,或許完全是產品本身的設計問題。直到最近,在交通信號燈方面,當LED成為更合適的光源時,這種現象才被重視。設計佈滿LED的直徑8英寸或12英寸的印製板的公司必須在選擇LED和改善設計等方面考慮環境和應用需求。
以上任何情況,如果壓力測試或加速生命週期測試都已經做過了,就可以認為是高品質的LED或LED的組裝是合格的,也就可以應用在需要更長使用壽命和更高可靠性的場合了。

合理使用

不是每個應用都需要高品質LED組裝技術的。如果LED的組裝不符合苛刻環境的要求,應用也不一定會出現較大的安全風險,或者,如果最終產品的維修成本不是很高,採用差一些的組裝技術也許更合適。
最根本的一點是LED必須是能夠買得起的。因此,在成本要求限制之內,就必須考慮供應商產品的包裝等級、組裝設計的經驗和測試等因素。滿足應用及市場需求的設計是服務於最終用戶的最有效手段。如果應用需要高端解決方案,那麼晶片供應商的選擇、設計經驗,以及測試都是應該考慮的因素。如果不考慮高端產品的銷售價格,就應該仔細斟酌區別好與壞LED的其他相關因素。具備對包裝等級進行分類能力的LED供應商,以及能夠進行可靠性、加速生命週期測試的廠商是可以進行長期合作的,這有助於製造商採用更可靠的LED開發高端產品。

專有名詞 
光 度

光通量 (luminous flux ) 單位:流明(lm) 光 源在 單位時間內發出的光量總和稱為光源的光通量 。
例如,一隻 40W的普通白 熾 燈的光通量為350 ~ 470lm,而一隻40W的普通直管型螢光燈光通量為2800lm左右,為白 熾 燈的6 ~ 8倍。

光 強( luminous intensity ) 單位:坎德拉(cd)

光源在某一給定方向的單位立體角內發射的光通量稱為光源在該方向的發光強度,簡稱光強。
1cd = 1lm•sr -1
即 1單位立體角內發射1流明的光,光強為1坎德拉。sr為球面度是立體角的單位。立體角的最大數值為4π球面度。例如,如果一隻40W普通白 熾 燈的光通量為350lm,則它的平均光強為:
350lm/4πsr = 28cd

照度 (illuminance) 單位:勒克斯(lx)

照度是光源照射在被照物體單位面積上的光通量。
1lx = 1lm•m -2
即 1流明的光通量平均分佈在1平方米的面積上,其照度為1勒克斯。在裝有40W普通白 熾 燈的書寫臺燈下看書,桌面上的照度平均為200 ~ 300lx

亮度( luminance) 單位:cd/m 2,

尼 特( nt)是舊的單位名稱,現很少採用。

光源在某一方向的亮度是光源在該方向上的單位投影面中單位立體角內發射的光通量。
1nt =1cd•m -2
即每平方米光強為 1坎德拉,其亮度為 1尼特
太陽的亮度為2×10 9 cd/m 2
白 熾 燈的亮度約為(3 ~ 5)×10 6 cd/m 2
普通螢光燈的亮度只有6 ~ 8×10 3 cd/m 2
發光效率( luminous efficacy of light source) 單位:流明/瓦(lm/W)
光源所發出的總光通量與該光源所消耗的電功率(瓦)的比值,稱為該光源的光效。
平均壽命( average life) 單位:小 時(h)
指一批燈燃點,當其中有 50%的燈損壞不亮時所燃點的小時數 。
 

一、 光通量

 

光通量是指光源在單位時間內發出的光量,即輻射功率能夠被人眼所感受到的那部分輻射能量。它等於單位時間內某一波段的輻射能量和該波段的相對視見率的乘積。由於人眼對不同波長光的相對視見率不同,所以不同波長光的輻射功率相等時,光通量並不相等。光通量的符號為Φ,單位為流明(Lm)。
根據光譜輻射通量Φ(λ),因此可得出光通量公式:
Φ=Km■Φ(λ)gV(λ)dλ
式子中,V(λ)—相對光譜光視效率;Km—輻射的光譜光視效能的最大值,單位為Lm/W。1977年由國際計量委員會確定Km值為683Lm/W(λm=555nm)。
 

二、 光強度

 

光強度是指在單位時間內單位面積上通過的光能量,能量與頻率成正比,是他們的強度之和(即積分),也可以理解為光源在給定方向上的發光強度I是該光源在該方向的立體角元內傳輸的光通量dΦ除以該立體角元dΩ之商
發光強度的單位是坎德拉(cd),1cd=1Lm/1sr。空間各個方向的光強之和就是光通量。
 

四、光照度

 

光照度是指物體被照亮的程度,採用單位面積所接受的光通量來表示。光照度與照明光源、被照表面及光源在空間的位置有關,大小與光源的光強和光線的入射角的余玄成正比,而與光源至被照物體表面的距離的平方成反比。表面上一點的照度E是入射在包含該點面元上的光通量dΦ除以該面元面積dS之商。
單位為勒克斯(LX),1LX=1Lm/m2。
 

 
     
 

1   2   3   4   5   6   7   8  

 
     
 

4F-4, No.157, Yi-Sin 2nd Road, Cianjhen District, Kaohsiung City 80660, Taiwan R.O.C.
TEL / 886-7-3350519       FAX / 886-7-3350039       E-mail / sales@yte.com.tw         Web site /
www.yte.com.tw
本站建議使用IE4.0以上的版本,最佳解析度為 800x 600