霓虹灯词考
在诸多的电光源名称中,多系根椐光源的发光原理或发光物质的名称而命名的,唯独霓虹灯的命名却令人费解其命名的缘由。霓虹灯是电光源产品的一个分支,属冷阴极辉光放电光源。据考证,它的名称是从“NEIN LAMP”翻译过来的,这里的“NEON”TGN”一词指的是稀有气体元素氖。在早期制作的霓虹灯内充入的稀有气体是氖(NEON),因此NEON LAMP按意译可译为氖气灯,按音译可译为霓虹灯。而音译过来的霓红(NEON)一词,正是汉语彩虹的意思,恰好霓虹灯充入稀有气体如氦、氖、氩、氪、氙以后所发出的绚丽光色,正如天上彩虹般艳丽,因此霓虹灯的叫法就在我国一直沿用下来,而未赋予它按电光源产品命名法所应具有的分类名称。
霓虹灯出现的历史背景
可以说霓虹灯的问世是建立在真空及气体放电的技术发展之上的。回顾霓虹灯的发展历史追溯到中世纪时期。1643年意大利物理学家托里切利首先完成了人类历史的第一次真空试验,继后,德国物理学家盖里克于1650年发明了真空的获得成为现实,为真空中的气体放电现象研究奠定了基础。1838年英国科学家法拉弟关注真空中放电现象的研究的真正转折点是19世纪后半叶兴起的,1858年J.普吕克发表了真空管中的荧光作用论述,英国科学家克鲁克斯和希托夫等人先后开展了真空中放电现象的系统研究。这一时期,在欧洲一些早期工业革命的国家对气体放电现象的研究十分活跃,特别对气体放电的丰富色彩纷纷进行应用性研究,这就是霓虹灯能够得心出现的历史背景。
霓虹灯的原始模型
到19世纪末叶,大约是在1893年以后,在欧洲一些城市分别流行着被称之为“摩尔”(Moll)霓虹灯和“盖塞拉”(Geissler)霓虹灯的原始模型的霓虹灯。在维多利亚皇后60寿辰的庆典上就采用了盖塞拉霓虹灯管作为节日气氛的装饰照明使用。这种原始模型霓虹灯采用石墨材料作电极,在管径为45mm的透明玻璃管内充入氮气和二氧化碳气。前者发粉红色光、后者发白色光,弯成螺旋或文字图案,也很明亮。由于充入的气体化学性质活泼,容易和电极起化学反应,石墨电极溅射率高,很快在玻璃管壁形成一层薄膜,吸收了填充的气体,使管内气压下降,因此这种霓虹灯的寿命很短,没有什么实用价值。
为了寻求早期霓虹灯寿命极短的解决办法,英、法的物理学家和化学家对惰性气体的研究作出了杰出的贡献。1894年伦敦大学教授拉姆齐与雷利一起证明了氩的存在,并通过分馏空气得到氩;1895年鉴定了氦的化学性质;1898年拉姆齐教授又与M.特拉弗斯发现空气中存在氖,同年还用液态空气分馏法制取了氪、氡。直到1902年法国科学家克洛德(Claude)发明用绝热膨胀法使空气液化,并用此法进行氖的工业分离,从此,开创了惰性气体的工业提取法。用惰性气体代替活泼气体作为霓虹灯的填充气,不仅使霓虹灯的寿命提到了很大的延长,同时霓虹灯的色彩也更加丰富,这是霓虹灯发展进程中的一项重大技术突破。
透明玻管霓虹灯
1910年法国科学家克洛德制成了世界上第一支商业性霓虹灯,用于巴黎的皇宫大厦作装饰照明,引起了极大的轰动并获得成功。从此克洛德一直潜心于扩大霓虹灯适用性和应用性的研究,其间由于第一次世界大战的爆发,使克洛德的研究工作进展缓慢曾一度中断,直到1915年克洛德才正式获得霓虹灯发明专利权。为了拓展市场,克洛德派出他的公共关系雇员林登伯格遍访欧美国家,使霓虹灯作为机场跑道安全降落批指示光源在美国首获成功。林登伯格大力宣传霓虹灯的优越性,拓宽霓虹灯的用途,使霓虹灯很快就成为一种有效的商业广告媒介,并得到社会的普遍承认和欢迎,在本世纪20年代在世界各国得到迅速发展。
从1910年第一支商品霓虹灯问世以后的二十余年间,世界各国生产霓虹灯在原理、材料、工艺、设备各方面都大致相同,其中最大的一个特点都是采用透明无色玻璃管制作霓虹灯,所以我们把它视作霓虹灯发展史上的一个阶段。这种用透明玻管制作的霓虹灯主要利用辉光作光源,也就是说霓虹灯管的颜色是由充入的气体成分和压力决定的。因此,掌握各种气体在辉光放电过程中的颜色特征是至关重要的。
正柱区内填充气的放电颜色
为了适应市场需要,在制作霓虹灯的时候,通常还采用在透明玻管上涂敷其他色彩,或充入混合气体或控制充入气体压力的方法来丰富霓虹灯的色彩,以满足用户要求。
荧光粉管霓虹灯
本世纪30年代中期发明了荧光粉,从此进入了用荧光粉管制作霓虹灯的新时期,结束了用透明无色玻管制作霓虹灯的一统局面,开创了霓虹灯发展史上的又一里程碑。
用透明玻璃管制成的霓虹灯有不少缺陷,一是色彩不够丰富;二是某些色彩的填充气价格昂贵;三是涂敷透明玻管漆的方法会降低霓虹灯的光效;四是去气、充气工艺比较复杂。采用荧光粉管制成的霓虹灯,克服了上述缺点,颜色极大丰富,光效也有很大提高,给广泛创造了条件。
制作荧光粉管家霓虹灯采用的是短波紫外线激发的荧光粉,诸如钨酸盐、硼酸盐、硅酸盐、磷酸盐荧光粉。它的发光机理为:由低气压汞放电产生253.7nm紫外线激发各类不同的芝光粉,可以获得数十种色彩的霓虹灯,大大提高了霓虹灯的商业价值。
近年来发展起来的三基色荧光粉应用于霓虹灯,大大提高发霓虹灯的光效。还可根据混色原理,采用不同的三基色荥光粉配比,通过理论计算与实验方法,可得到不同色温的白光及不同色彩的霓虹灯光色。
霓虹灯在我国的发展历程
霓虹灯在我国的第一次出现是1926年在上海最繁华的商业街---南京东路上的伊文思图书公司橱窗内陈列的英文“皇家牌”打字机霓虹灯广告。1927年由上海远东化学制造厂---我国第一家霓虹灯制造厂为上海中央大旅社制作安装的中英文对照的霓虹灯招牌。1930年自制成功霓虹灯电源变压器;1945年制成荧光粉;1951年试制出氩、氖等惰性气体,从此实现了霓虹灯用全部原料、器件的国产化。
霓虹灯的兴旺发展总是和国家的兴旺繁荣联系在一起,同步出现的。90年代在上海南京路已建成了一条霓虹灯十里长街;南京市和上海闸北区都在实施不夜城计划;大连市金州开发区为改善投资环境,通过举办全国霓虹灯大奖赛建成了一座五彩城。如今天津、重庆、深州等大小城市也建成了以霓虹灯为主体装饰照明的商业、旅游城。