真空放電での電源装置の設定を教えてください

質問

直径1.5～2センチ、長さ30センチくらいのネオンなどが封入されたガラス管を使います。

　1.電圧、電流の値はどのくらいにすればよいか（安全か）？
　2.電源装置の使い方　電圧、電流を0にしてスイッチオン。上げるのは、電流から？電圧から？

　よろしくお願いします。

回答No.1

sanori

グロー放電というものは、電子線という名の「放射線」を発生させる、一種の加速器です。
すなわち、
電流で発生するものではなく、電圧で発生するものです。

ですから、電圧は、放電が起こるまで上げるしかない、というのが基本的な考え方です。
蛍光灯や液晶のバックライトのインバータの電圧は、１ｋＶ程度あるはずです。
長さは、本件と同じく、３０センチ程度ですから、
つまり、電界は、１ｋＶ÷３０ｃｍ程度です。

したがって、
ご質問のネオンガラス管でグロー放電を起こさせるのも、１０００Ｖオーダーの電圧が必要であると類推されます。

あとは、熱設計ではないでしょうか。

１０００Ｖに電流値をかければ、ワットです。

家電と同様として、例えば、１００Ｗ限度にするならば、電流は
１００÷１０００＝０．１Ａ＝１００ｍＡ
が限度です。
これを、電圧源か電流源かでリミッターをかけることになるのでは。

なお、
電源装置で、電圧と電流のどちらを先にあげるかですが、
単純に、他の回路素子を使わずに、ダイレクトに真空管の両側に電圧をかけるのであれば、
電圧が低いは電流などあるわけがないですから、いくら電流のつまみを大きく回したところで、電流は発生しません。

つまり、
・まずは、電流値のを少しだけ上げておき、
・次に、電圧の方を放電が起こるまで、おそるおそる上げていき、
・さらに、好みの放電モードが起こるまで上げていく、
という手順になると思います。
その次に、
・放電が「好みの量」だけ発生するまで、電流値をおそるおそる上げる、
で良いのでは。

直径１．５～２ｃｍというのは、電力の限界の計算には関係無さそうです。
ただ、
同じ電圧であっても、
　単位経路辺りネオン原子数　∝　圧力×断面積
ですから、圧力が同じでも、放電の様子も異なる、つまり、「見たいネオンサインを見れる電圧」は違うでしょうね。
ネオン管の圧力が一定と置けば、管が細いほど、通り道にあるネオン原子数は少なくなり、真空度が高いのと同じことになります。
（だから、最近の省電力・高輝度タイプの蛍光灯は、管が細いのだと思いますが。）

あと、
下記のように、コンデンサに充電しながら、パルスで放電を起こさせる方法もあります。
http://unit.aist.go.jp/shikoku/pdf/h15sinpo-youshishuu/p39.pdf
ですけど、これでは「（持続した）ネオンサイン」は見れませんからね。

いずれ、
目的に応じて、考えてみてください。

私は専門家ではないので、以上は、ご参考に、ということで。

お礼

きれいに出ました。ありがとうございました。