Cómo funcionan las luces de neón (una explicación simple)

Las luces de neón son coloridas, brillantes y confiables, por lo que puede verlas utilizadas en letreros, pantallas e incluso en pistas de aterrizaje de aeropuertos. ¿Alguna vez te has preguntado cómo funcionan y cómo se producen los diferentes colores de luz??

Conclusiones clave: luces de neón

• Una luz de neón contiene una pequeña cantidad de gas de neón a baja presión..
• La electricidad proporciona energía para separar los electrones de los átomos de neón, ionizándolos. Los iones son atraídos a los terminales de la lámpara, completando el circuito eléctrico..
• La luz se produce cuando los átomos de neón obtienen suficiente energía para excitarse. Cuando un átomo vuelve a un estado de energía más bajo, libera un fotón (luz).

Cómo funciona una luz de neón

Usted mismo puede hacer una señal de neón falsa, pero las luces de neón reales consisten en un tubo de vidrio lleno con una pequeña cantidad (baja presión) de gas de neón. El neón se usa porque es uno de los gases nobles. Una característica de estos elementos es que cada átomo tiene una capa de electrones llena, por lo que los átomos no reaccionan con otros átomos y se necesita mucha energía para eliminar un electrón..

Hay un electrodo en cada extremo del tubo. Una luz de neón en realidad funciona usando CA (corriente alterna) o CC (corriente continua), pero si se usa corriente CC, el brillo solo se ve alrededor de un electrodo. La corriente alterna se usa para la mayoría de las luces de neón que ves.

Cuando se aplica un voltaje eléctrico a los terminales (aproximadamente 15,000 voltios), se suministra suficiente energía para eliminar un electrón externo de los átomos de neón. Si no hay suficiente voltaje, no habrá suficiente energía cinética para que los electrones escapen de sus átomos y no pasará nada. Los átomos de neón cargados positivamente (cationes) son atraídos al terminal negativo, mientras que los electrones libres son atraídos al terminal positivo. Estas partículas cargadas, llamadas plasma, completan el circuito eléctrico de la lámpara..

Entonces, ¿de dónde viene la luz? Los átomos en el tubo se mueven y se golpean entre sí. Se transfieren energía entre sí, además de que se produce mucho calor. Mientras que algunos electrones escapan de sus átomos, otros obtienen suficiente energía para "excitarse". Esto significa que tienen un estado de energía más alto. Estar emocionado es como subir una escalera, donde un electrón puede estar en un peldaño particular de la escalera, no en cualquier parte de su longitud. El electrón puede volver a su energía original (estado fundamental) liberando esa energía como un fotón (luz). El color de la luz que se produce depende de qué tan lejos esté la energía excitada de la energía original. Al igual que la distancia entre los peldaños de una escalera, este es un intervalo establecido. Entonces, cada electrón excitado de un átomo libera una longitud de onda característica del fotón. En otras palabras, cada gas noble excitado libera un color característico de luz. Para neón, esta es una luz naranja rojiza.

Cómo se producen otros colores de luz

Ves muchos colores diferentes de signos, por lo que te preguntarás cómo funciona. Hay dos formas principales de producir otros colores de luz además del rojo anaranjado del neón. Una forma es usar otro gas o una mezcla de gases para producir colores. Como se mencionó anteriormente, cada gas noble libera un color de luz característico. Por ejemplo, el helio se ilumina de color rosa, el criptón es verde y el argón es azul. Si los gases se mezclan, se pueden producir colores intermedios..

La otra forma de producir colores es recubrir el vidrio con un fósforo u otro químico que brille un cierto color cuando se energiza. Debido a la gama de recubrimientos disponibles, la mayoría de las luces modernas ya no usan neón, sino que son lámparas fluorescentes que dependen de una descarga de mercurio / argón y un recubrimiento de fósforo. Si ve una luz clara que brilla en un color, es una luz de gas noble.

Otra forma de cambiar el color de la luz, aunque no se usa en lámparas, es controlar la energía suministrada a la luz. Si bien generalmente se ve un color por elemento en una luz, en realidad hay diferentes niveles de energía disponibles para los electrones excitados, que corresponden a un espectro de luz que ese elemento puede producir.

Breve historia de la luz de neón

Heinrich Geissler (1857)

• Geissler es considerado el padre de las lámparas fluorescentes. Su "Tubo Geissler" era un tubo de vidrio con electrodos en cada extremo que contenía un gas a presión de vacío parcial. Experimentó la corriente de arco a través de varios gases para producir luz. El tubo era la base de la luz de neón, la luz de vapor de mercurio, la luz fluorescente, la lámpara de sodio y la lámpara de haluro metálico..

William Ramsay y Morris W. Travers (1898)

• Ramsay y Travers hicieron una lámpara de neón, pero el neón era extremadamente raro, por lo que la invención no fue rentable.

Daniel McFarlan Moore (1904)

• Moore instaló comercialmente el "Tubo de Moore", que corría un arco eléctrico a través de nitrógeno y dióxido de carbono para producir luz.

Georges Claude (1902)

• Si bien Claude no inventó la lámpara de neón, ideó un método para aislar el neón del aire, haciendo que la luz fuera asequible. La luz de neón fue demostrada por Georges Claude en diciembre de 1910 en el Salón del Automóvil de París. Claude trabajó inicialmente con el diseño de Moore, pero desarrolló un diseño de lámpara confiable propio y arrinconó el mercado de las luces hasta la década de 1930.