霓虹灯：历史、技术与应用

氖是一种化学元素，原子序数为10，属于元素周期表中的惰性气体族。这种无色无味的气体在电流通过时会发出特征性的红橙色光芒。 氖的名称源于希腊语“ neos”，意为“新”。

尽管氖在地球大气层中相对稀有，含量仅为约0.0018%，但它却是宇宙中第五丰富的元素。它独特的物理特性以及放电时发出明亮红橙色光芒的能力，使其成为发光标识制作中不可或缺的材料，而发光标识已成为20世纪的一种文化现象。

物理和化学特性

氖是一种无色、无味的单原子气体，由于其稳定的电子结构而表现出高度的化学惰性。其物理特性包括：

• 熔点：24.56 K（-248.59 °C）
• 沸点：27.104 K（-246.046 ℃）
• 密度：气态0.9002克/升
• 原子质量：20.18 g/mol
• 固体结构：面心立方
• 熔化热：0.3317 kJ/mol
• 汽化热：1.7326 kJ/mol

氖的临界点为44.4918K和2.7686MPa，三相点为24.556K和43.37kPa。由于其特性，氖的单位体积冷却能力约为液氦的40倍、液氢的3倍。

氖气卓越的化学惰性源于其充满的外层电子层（电子排布为[He] 2s² 2p⁶），这使得它极易发生化学反应。与其他稀有气体不同，氖气即使在极端条件下也几乎不会形成化合物。

发现史

氖的历史始于19世纪末，最初是稀有气体研究的一部分。1898年，苏格兰化学家威廉·拉姆齐爵士和英国化学家莫里斯·特拉弗斯在液化空气实验中发现了氖。从空气中分离出氮气、氧气和氩气后，科学家们继续研究剩余的气体。氪是第一个被发现的气体，其次是一种在光谱放电过程中发出亮红色光芒的气体。

这种气体于1898年6月被发现，并被命名为“ 氖”（neon），这是拉丁语 “novum”（新）的希腊语对应词，由拉姆齐的儿子提出。莫里斯·特拉弗斯后来写道，他第一次观察到氖光时说道：“管子里发出的深红色光芒不言而喻，那是一种令人叹为观止、永生难忘的景象。”

拉姆齐和特拉弗斯还报告了与氖一起发现的第二种气体，其密度与氩大致相同，但光谱不同。他们将其命名为“ metargon”。然而，随后的光谱分析表明，它是被一氧化碳污染的氩。1898年9月，同一团队使用类似的技术发现了氙。

威廉·拉姆齐因发现氖、氩、氦、氪和氙等稀有大气气体而于 1904 年获得诺贝尔化学奖。

霓虹灯照明技术的发展

由于氖气的稀缺性，最初阻碍了其迅速应用于照明。该照明采用摩尔管原理，以氮气为燃料，并于20世纪初实现商业化。1902年后，乔治·克劳德的液化空气公司开始大规模生产氖气，作为其空气液化业务的副产品。

1910年12月，克劳德在巴黎车展上展示了基于密封霓虹灯管的现代霓虹灯。两根12米长的鲜红色霓虹灯管引起了广泛关注。克劳德尝试根据霓虹灯的亮度来销售用于室内照明的霓虹灯管，但由于房主对红色的反感，市场并不接受这一想法。

1912年，克劳德的合伙人开始出售霓虹灯放电管作为醒目的广告牌，并立即取得了更大的成功。第一个商业霓虹灯招牌“PALAIS COIFFEUR”是为巴黎蒙马特大道上的一家美发沙龙制作的。

霓虹灯于1923年传入美国，当时厄尔·C·安东尼（Earl C. Anthony）为其位于洛杉矶的汽车经销店购买了两块印有“Packard”字样的大型霓虹灯。鲜艳的色彩和醒目的红色调使霓虹灯广告在众多竞争对手中脱颖而出。霓虹灯强烈的色彩和亮度与当时的美国社会相得益彰，象征着“进步时代”，并将城市改造成充满光芒四射的广告和“电光建筑”的全新场所。

霓虹灯技术的类型

传统玻璃霓虹灯管

玻璃霓虹灯是一种由玻璃管内充满各种形状的霓虹气体制成的照明系统。当电流通过气体时，会产生各种颜色的明亮光线。

玻璃霓虹灯最显著的特征之一是其鲜艳独特的色彩。不同的气体在电流激发下会发出不同亮度的光芒。此外，不同的气体可以相互混合，产生不同的颜色。

玻璃霓虹灯管由技艺精湛的玻璃吹制工匠手工制作。它们可以吹制成各种形状，打造出独特而夺目的设计。霓虹灯管的直径通常为 10 毫米至 20 毫米。

氖气产生红色，氩气产生蓝色。将氩气/氖气与磷混合，可以产生多达40种不同的颜色和超过12种不同的白色色调。彩色（滤光）玻璃也可用于饱和或改变颜色。灯管在不发光时会呈现滤光玻璃的颜色（蓝色、绿色、红色、橙色和黄色）。

LED霓虹灯

LED柔性霓虹灯是传统玻璃霓虹灯的现代替代品。它是一种模仿传统霓虹灯外观的现代照明技术。其光源是包裹在柔性塑料管中的LED灯带。它柔软易弯曲，同时又能提供美观的轮廓。

LED柔性霓虹灯采用低电压（DC24V和DC12V）工作，大大降低了触电风险。正确运输和安装不会存在安全隐患。

与易碎的玻璃霓虹灯管不同，LED柔性霓虹灯管采用柔性硅胶管制成，能够抵御紫外线、高温和其他环境因素的影响。这使得它更加耐用，使用寿命更长，尤其适合潮湿气候条件下的需求，例如，圣彼得堡就使用这种霓虹灯。

LUMINEX LED

LUMINEX LED 是一款高科技 LED 霓虹灯，专为注重亮度、色彩精准度和视觉冲击力的企业而设计。与传统霓虹灯或标准 LED 产品不同，LUMINEX 采用优质材料，例如 100% 纯挤压硅胶管和 Sanan 2835 LED 芯片组，打造出更明亮、更节能、更持久的霓虹灯。

这项技术主要用于商业室内应用，LUMINEX 不仅具备灵活性和耐用性，更在对亮度和色彩一致性至关重要的高端应用中表现出色。硅胶管可承受 -50°C 至 150°C 的极端温度，经久耐用，尤其适合室内使用。

拼接LED

SPLICE LED 是一种专为室内外应用而设计的霓虹灯照明技术，以经济实惠的价格提供卓越的耐用性。它采用多层制造工艺，将 Sanan 2835 LED 芯片组与 IP67 级 LED 灯带（非常适合户外使用）相结合，嵌入 CNC 加工的亚克力背板中，并用防水粘合剂和硅胶管密封。

这种结构提供了卓越的耐候性，使 SPLICE 成为户外标牌应用以及寻求适用于各种环境的耐用、优雅解决方案的预算有限的买家的理想选择。

霓虹灯照明技术比较

玻璃霓虹灯管和LED霓虹灯管

传统玻璃霓虹灯和现代 LED 霓虹灯具有不同的特点、优点和缺点，影响其应用和普及度。

玻璃霓虹灯管亮度高，色彩丰富，营造出醒目夺目的视觉效果。它们有多种颜色可供选择，从标准的蓝色、红色和绿色，到粉色、紫色和黄色等较为独特的颜色。所有这些颜色都取决于灯管中使用的气体。

然而，玻璃霓虹灯管非常脆弱，在安装和维护过程中如果被硬物撞击，很容易破裂。此外，霓虹灯管外壳内含有气体，需要高压电连接才能发光，这可能导致触电或短路等电气危险。

玻璃霓虹灯不节能，比LED霓虹灯耗能更多。它在运行过程中还会产生大量热量，导致环境温度升高。

玻璃霓虹灯管重量较大，安装难度较大，运输和安装过程也因此面临挑战。此外，玻璃霓虹灯管的制造和运输过程更加精细，耗费的劳动力和原材料也更多，导致生产成本更高。

另一方面，LED柔性霓虹灯因其耐用性和长使用寿命而广受欢迎。它由柔性硅胶管制成，能够抵抗紫外线、高温和其他环境因素的影响。与玻璃霓虹灯相比，它无需担心运输和安装过程中出现问题，除非受到强烈撞击，否则不会损坏。

LED柔性霓虹灯采用低电压（DC24V和DC12V）工作，大大降低了触电风险。正确运输和安装不会存在安全隐患。

它的灵活性也是一大优势，让您可以创造出传统玻璃霓虹灯管难以或不可能实现的复杂而富有创意的设计。

比较表突出显示了以下主要差异：

LUMINEX 和 SPLICE LED 技术

LUMINEX LED 霓虹灯技术是追求极致亮度、鲜艳色彩和精准美感的商业室内应用的理想之选。其采用 Sanan 2835 LED 芯片组，提供卓越的光输出和能源效率，而柔性硅胶管则使其成为复杂定制设计的理想之选。

SPLICE LED 霓虹灯技术是户外严苛环境下标识的理想之选。其 CNC 加工的丙烯酸背衬、防水粘合剂和硅胶涂层，为户外标识提供无与伦比的耐用性，有效抵御雨水、紫外线和温度波动。

霓虹灯的应用

霓虹灯

霓虹灯已成为20世纪的一种文化现象和城市景观的重要组成部分。它们被广泛用于广告宣传，尤其是在夜间吸引商家的注意。

传统的玻璃霓虹灯营造出复古氛围，为空间增添一丝怀旧气息。它们在酒吧、餐厅和复古主题的商店中尤其受欢迎。

另一方面，LED 霓虹灯因其灵活性、耐用性和能源效率而经常用于现代零售、活动和户外标牌。

霓虹灯招牌在20世纪20年代至50年代的美国尤为流行。时代广场上的霓虹灯招牌装置闻名遐迩，其中许多最初是由道格拉斯·李（Douglas Lee）设计的。到1940年，生产霓虹灯招牌的小商店数量已近2000家。

低温技术

液态氖在商业规模上被用作低温制冷剂。其单位体积的冷却能力约为液氦的40倍、液氢的3倍。这使得它成为需要极低温度的应用的有效制冷剂。

科学仪器

氖气可用于高压指示器、真空管、避雷针、电视显像管、测量管以及氦氖激光器。其独特的特性使其在这些专业的科学技术应用中非常有用。

艺术与设计

除了广告牌，霓虹灯还经常被艺术家和建筑师用来创作艺术装置和建筑元素。它明亮饱和的色彩，以及能够呈现各种形状的能力，使其成为艺术项目的热门选择。

霓虹灯的技术方面

工作原理

霓虹灯的工作原理是气体放电。当电流通过充满氖气或其他惰性气体的低压灯管时，电子会激发气体原子，使其发出特定波长的光。

氖气会发出特征性的红橙色光，而其他气体则会发出其他颜色的光。例如，氩气会发出蓝光。通过混合不同的气体并在灯管内添加磷涂层，可以实现多种颜色。

霓虹灯管生产

制作传统玻璃霓虹灯管需要相当高超的技艺。吹玻璃工匠会加热玻璃管，然后手工将其弯曲成所需的形状，通常会参考模板。待玻璃管冷却后，会抽空管内空气，并注入低压氖气或其他气体。之后，会在管子两端安装电极，以提供电流。

LED 霓虹灯的制作方法有所不同。它由封装在柔性硅胶或 PVC 管内的 LED 灯带组成。LED 灯均匀分布在管内，外层材料起到漫射器的作用，营造出类似传统霓虹灯的均匀光效。

电气特性

传统霓虹灯的运行电压很高（通常为数百至数千伏），存在安全隐患，需要特殊的变压器和绝缘材料。

另一方面，LED 霓虹灯管采用低电压（通常为 12V 或 24V DC）运行，因此安装和操作更加安全。

色谱

纯霓虹灯发出特征性的红橙色光，但可以使用不同的技术来创造其他颜色：

• 使用不同的气体：氩气产生蓝光，氦气产生蓝白色光，氪气产生带紫色调的白色光
• 混合气体产生中间颜色
• 使用彩色玻璃来过滤和改变发射光的颜色
• 在管内涂磷涂层，将气体放电产生的紫外线辐射转换成各种颜色的可见光

使用这些方法，可以创建多达 40 种不同的颜色和 12 种以上不同的白色色调。

霓虹灯的优点

环境方面

霓虹灯具有诸多环保特性，例如可回收性高、使用寿命长、生产能耗低等。其回收率高达95%，有助于减少浪费，节约自然资源。此外，霓虹灯的使用寿命极长，与其他光源相比，更换频率更低。

尽管霓虹灯是手工制作的，但与其他照明技术相比，其生产所需的能源相对较少。这有助于减少对环境的影响，使其成为一种节能的选择。

耐用性和维护

霓虹灯招牌和霓虹灯艺术只需定期检查、清洁和低成本维护，无需每年检查。如果保养得当，玻璃霓虹灯管可以拥有较长的使用寿命，并能承受反复照射而不会降低亮度，使其成为一种持久耐用的照明选择。

由于没有易碎部件且使用长寿命 LED，LED 霓虹灯更加耐用，并且几乎不需要维护。

能源效率

霓虹灯耗能相对较低，且可360度发光。在流明输出相同的情况下，霓虹灯所需的功率比同等的LED灯更低。

然而，LED 霓虹灯通常比传统霓虹灯更节能，因为 LED 使用更少的能量来产生相同数量的光。

设计灵活性

玻璃管可以吹制成无数种形状。例如，它可以用霓虹灯精确地再现笔迹或字体。这种设计灵活性使霓虹灯成为定制标牌和艺术装置的热门选择。

LED 霓虹灯柔性更加灵活，可以轻松弯曲和塑形以创建复杂的设计，而不会有断裂的风险。

霓虹灯的文化意义

霓虹灯成为20世纪城市生活的文化象征，尤其是在20世纪20年代至50年代的美国。它们以鲜艳的色彩和动感的灯光，改变了城市的夜景，并与现代主义和进步联系在一起。

纵观历史，霓虹灯与文化的不同方面有着密切的联系：

• 在20世纪20年代和30年代，它们象征着创新和进步。
• 在战后时期，它们成为经济繁荣和消费文化的象征。
• 在后来的时期，一些霓虹灯开始与夜生活、酒吧和娱乐联系在一起。
• 如今，复古的霓虹灯常常唤起人们对过去时代的怀旧之情，并成为收藏和保存的对象。

现在许多城市都设有霓虹灯博物馆，并致力于将历史悠久的霓虹灯作为其文化遗产的一部分进行保护。

霓虹灯技术的发展前景

虽然传统玻璃霓虹灯继续以其经典的美感和鲜艳的光芒吸引人们，但 LED 霓虹灯行业正在迅速发展，提供新的功能和优势。

LUMINEX 和 SPLICE 等现代 LED 霓虹灯技术代表了下一代霓虹灯照明，将传统霓虹灯的美感与现代 LED 的能源效率、安全性和灵活性相结合。

未来的发展可能将侧重于进一步提高能源效率、扩展色谱范围以及与数字技术相结合，打造交互式霓虹灯显示屏。此外，新材料的出现也有望进一步提升霓虹灯的耐用性和可持续性。

霓虹灯从一项科学发现发展成为一种文化现象，改变了城市景观和广告业。尽管新的照明技术层出不穷，霓虹灯依然保留着其独特的魅力，并继续在广告、艺术、设计和科学应用领域得到广泛应用。