lunes, 31 de julio de 2017

Las extrañables lámparas pilotos de neón

 "el resplandor de la luz carmesí del tubo contó su propia historia
 y era un espectáculo sobre el cual fijarse y nunca olvidar". [Travers]

Producto de la curiosidad y del frenesí, luego del advenimiento de la electricidad, los curiosos (a veces llamados científicos) se iniciaron a experimentar y a electrificar todo. En 1898, los químicos ingleses William Ramsay y Morris W. Travers descubrieron el gas neón. Ramsay enfrió una muestra de aire hasta que se convirtió en un líquido, luego calentó el líquido y capturó los gases a medida que se evaporaban. De esta manera (a finales de mayo de 1898), identificó primero el criptón y luego en junio un gas que daba una luz roja brillante bajo descarga espectroscópica. Ese gas fue llamado neón (del griego νέον - néon -, forma singular de νέος que significa "nuevo").

Las lámparas miniatura de neón, son dispositivos de cátodo frío con electrodos separados unos 3 mm dentro de una burbuja de vidrio con gas neón a muy baja presión; o una mezcla de gases que lo contiene.  Inicialmente la resistencia entre electrodo es de alrededor de  1000 M𝝮, pero si se genera una diferencia de potencia entre sus electrodos (alrededor de 110 V) debido a la ionización de las moléculas del gas; se inicia una diminuta corriente entre los electrodos. Algunos electrones separados de las molécula del gas, inicia una avalancha, al desprender a su vez otros electrones (y así sucesivamente); la corriente es directamente proporcional al voltaje entre los electrodos. El desprendimiento de electrones y la consecutiva "avalancha", puede ser destructivo si no se controla; con una resistencia limitadora colocada en serie (Rs).

El efecto se inicia aproximadamente a los 85 V; el valor exacto del voltaje a la cual se inicia la ionización se denomina tensión de ruptura. El amperímetro del circuito (en la figura) indicará una muy pequeña corriente, mientras que el voltímetro indicará una caída de tensión entre los electrodos del bulbo. Este voltaje permanecerá relativamente constante para un amplio rango de corriente; por ello es conocida como tensión de mantenimiento o tensión de ruptura. El voltaje varía debido al tipo de gas que contenga el tubo, pero depende de muchos factores de diseño.

La corriente dinámica no comienza a fluir hasta que el voltaje alcance el punto A (en la gráfica), la ruptura ocurre en B donde el voltaje de mantenimiento será de aproximadamente 85 voltios, en D. Cuando la corriente fluye (y se inicia la avalancha) se dice que es auto-sostenida, lo que permite que el voltaje aplicado pueda ser más bajo que la tensión de ruptura. La corriente debería caer continuamente hasta alcanzar la región de brillo normal D-E (la escala de corriente en el dibujo ha sido comprimida por conveniencia; note que la corriente en esa región no es lineal). Si la tensión sobrepasa la tensión de mantenimiento, se produce un arco entre los electrodos; con el consiguiente deterioro del bulbo.

[Bibliografía: Using and Understanding MINIATURE NEON LAMPS
Miller, William G. Howard W. Sams & Co., Inc. (1969)]


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