1898 年英國化學家威廉·拉姆齊和莫裡斯·特拉弗兩人首次發現了氖氣,並發現氖氣在發電管裡放電能發出明亮的紅光。特拉弗後來回憶道:「管中氣體赤紅色的光線講述著它自己的故事,這種場景終生難忘」。
人們驚訝於奇異的氖氣能發出這般美麗的光彩,很自然的就想到應用在燈具製作上,也就是 neon lighting ,直譯叫「氖燈」,更為人熟知的名字是音譯的「霓虹燈」。
發展到現如今五光十色的霓虹燈,可不是僅靠氖氣的一束紅光,氬氣也是能發光的,它產生的是淡紫色的光。再配合上燈管內表面的各色螢光粉,就能組合出各色燈光了,這個疊加效果很好理解。但氖氣為啥能發光呢?可以簡單理解為玻璃管裡充的是「氣體燃料」,一通電就「燃燒」發光了,而這個燃料又極其經燒,用上 15 年才會燒完。來看看霓虹燈怎麼製作的吧~
玻璃造型
閃爍的霓虹燈管需要做出各種藝術效果,這就需要先把燈管做出各種千奇百怪的造型。這裡用到的透明玻璃管是含鉛的,比普通玻璃的導熱性更好,用噴燈軟化的過程也你能更好地操作,之後再靠技師熟練的手藝活兒做彎折。
螢光塗層
想要發出其他顏色的光,使用的玻璃管內表面就需要附著磷光體粉末塗層,也就是我們常說的螢光粉。
螢光粉的「冷發光現象」,很常見的應用就是夜光手錶...用在霓虹燈上,通電後不僅氖氣能發出顏色,這層磷光體粉末塗層也能發出顏色。下圖是螢光粉接觸波長較短,能量較高的紫外線後,電子吸收光子的能量,從低能級躍遷到高能級,並把多餘的能量釋放,這就產生了波長較長的螢光。
在《螢光筆是如何製作的?》中也介紹過「螢光發光」並不能製造光線,只是對外來光源能量的轉移。
完成設計
按照既定的設計圖做好所有玻璃管的彎折。
封接電極
技師會給每根獨立的玻璃管兩端都燒融「粘」上電極,氖氣的發光就靠它導電。
轟擊電極
在給霓虹燈抽真空充氖氣之前,還要給電極通上 15000 伏的高壓電,這個過程叫「轟擊」,在這樣的電力下才能活化電極,像是一個給電極充電的過程。
通過觀察電極顏色的變化,來確認電極活化的進程。
燈管充氣
接著用真空機通過玻璃管的排氣孔把空氣都抽走再充進氖氣,最後把排氣孔一密封就完成霓虹燈的製作了。
讓顏色更飽和
有的霓虹燈會在密封的玻璃管裡加一點汞,能讓氖氣發出的顏色更飽和。而放進去的過程也很有意思:先加熱軟化玻璃管,做出一個下圖的小膨脹。在膨脹處上方繼續加熱融化玻璃,趁玻璃軟化用針筒注射進去少量汞,然後快速拔出針管,再一燒融玻璃管也還能保持密封。
等等!Cast 還有話說
我的乾媽王丫米(高齡未婚)剛看完初稿提出的疑問:「為啥霓虹燈的顏色都這麼土?大紅大綠的,是技術上有什麼實現不了的問題麼?」
我隨手 Google 一搜指給她:「你看有一些也不是很土的!你覺得土,可能是氣體本身的顏色配合燈管裡加塗的螢光粉疊加後,顯示出來的覺得土?」
王丫米若有所思:「可能霓虹燈是做招牌的,天然需要高飽和度的顏色來搶佔路人的注意力?所以越惹眼越好?」
王叉叉突然大吼:「我研究過!跟城市化、心理學、以及民族文化都有關,現在的都市人每天接受大量信息,會更偏愛有灰度的顏色,比如近幾年流行的性冷淡風,就是簡單的色塊。人們逐漸對高飽和度的顏色接受不能了,就開始覺得土了,顏色還是這個顏色,是你的感覺變了。」
圖片來自 Google 搜索結果
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我是 Cast,學機械設計的
好奇各種東西都咋做的?我來帶你看個究竟!
本文首發於果殼網
編輯:出汗
校對:江小喪、王叉叉
文中 Gif 截取自:Discovery《Factory Made》S02E20
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