LE LAMPADE AL NEON

Anche se la maggior parte delle lampade-spia o di segnalazione, per uso elettronico, sono dispositivi allo stato solido (led), le piccole lampade a gas rimangono tuttora dei validi indicatori luminosi in una vasta gamma di circuiti, come ad esempio i trigger, gli oscillatori a rilassamento o gli stabilizzatori di tensione. E tra queste, le più diffuse sono certamente quelle al neon argomento di questo tutorial che inizia dalla analisi  del principio di funzionamento: conduzione elettrica dei gas.

E' noto, per averlo sentito dire o per averlo letto sui libri e riviste, che in condizioni normali l'aria può essere considerata come un elemento isolante. Infatti, applicando una tensione elettrica fra due elettrodi distanziati fra loro, ben difficilmente si verifica il passaggio della corrente elettrica. Un debole flusso di corrente potrebbe essere ottenuto ionizzando l'aria con la fiamma di una candela, colpendo lo spazio inter-elettrodico con raggi ultravioletti o con altri simili sistemi.
Aumentando fortemente la tensione elettrica applicata ai due elettrodi, cioè aumentando fortemente il campo elettrico, si giunge ad un punto in cui gli eventuali ioni presenti vengono energicamente accelerati; questi urtano contro gli atomi dell'aria producendo nuovi ioni e generando una reazione a catena che provoca il passaggio di corrente sotto forma di una scarica luminosa che, nel linguaggio elettronico, è conosciuta sotto il nome di  "carica distruttiva". Nell'aria, quando la pressione atmosferica è normale, questa scarica si manifesta soltanto se l'intensità del campo elettrico raggiunge i 24.000 V/cm, cioè quando fra i due elettrodi, distanziati fra loro di un centimetro, si applica una differenza di potenziale di 24.000 V. Un esempio di tutti i giorni di tale fenomeno ci è dato dagli elettrodi delle candele dei motori a scoppio, fra i quali scocca la scintilla che deve incendiare la miscela benzina-aria. Un altro esempio macroscopico del fenomeno è quello dei fulmini.

CONDUZIONE NEI GAS RAREFATTI

L'elevatissimo valore di tensione, che deve essere applicato fra due elettrodi per provocare la scarica, può essere notevolmente ridotto sino a valori prossimi al centinaio di volt se il gas, che circonda gli elettrodi, anziché trovarsi ad un valore di pressione normale, cioè di 760 mm di mercurio, viene notevolmente ridotto sino a pochi decimi di millimetri di mercurio. Per ottenere tale condizione è necessario racchiudere ermeticamente gli elettrodi dentro una ampolla di vetro o di plastica, nella quale viene creata una depressione, estraendo parte dell'aria tramite una pompa.
La scarica, che si manifesta fra i due elettrodi, può assumere diverse colorazioni a seconda del tipo di gas contenuto dentro l'ampolla. In pratica si fa largo uso del gas neon, che emette radiazioni ultraviolette lungo tutto il tubo in cui sono racchiusi gli elettrodi; queste radiazioni colpiscono degli strati di sostanze fluorescenti, depositate lungo le pareti interne del tubo, creando quella luminosità che siamo soliti osservare. In sostanza, nei tubi elettro-fluorescenti avviene questo fondamentale fenomeno: le radiazioni di luce invisibile, emesse dalla scarica inter-elettrodica. colpendo gli strati fluorescenti si trasformano in radiazioni di luce visibile.
Un comportamento particolare della scarica si verifica in prossimità del catodo, cioè dell'elettrodo negativo, intorno al quale si crea una zona priva di luminosità. Ma lo stesso catodo, quando è costruito con materiali opportuni, presenta una luminescenza, di color arancione, provocata dall'urto degli ioni contro lo stesso elettrodo.
Mentre nei tubi al neon per illuminazione non ci si preoccupa di questo fenomeno secondario, sfruttando invece la luminosità della scarica lungo tutto il tubo, nelle lampadine al neon per indicazione (lampada-spia) si sfrutta principalmente il fenomeno ora citato, che permette di avvicinare notevolmente tra loro gli elettrodi, così da poter realizzare lampadine di dimensioni estremamente ridotte, come sono i ben noti « pisellini » dell'albero natalizio.