Gas im Glas:
Die Funktionsweise von Neonröhren
Was sind Neonschilder?
Aus heutiger Sicht erscheinen die Produktion und der Betrieb verhältnismäßig aufwändig und sogar etwas umständlich, aber dennoch sind Neon Signs eine der ältesten noch genutzten Werbetechniken der Welt mit einer langen Tradition – nicht umsonst qualifiziert man Neonröhren gern mit dem Zusatz “klassisch”.
Die Funktionsweise von Neon hat auch nach über 100 Jahren kommerzieller Nutzung ihre Faszination nicht verloren. Genau deshalb wollen wir einen Einblick in die Welt der geformten Glasröhren geben!
Der Erfinder der Neonröhre
Die Geschichte von Neon
Neon ist ein Edelgas und damit in der achten Hauptgruppe des Periodensystems (Gruppe 18 nach neuerer Einteilung) und wurde wie seine “Geschwister” Helium, Argon, Krypton, Xenon und Radon im 19. Jahrhundert entdeckt. Als Erfinder der Neonröhre, wie wir sie heute noch kennen, gilt der Franzose Georges Claude, der die Technik als erste praktische Anwendung des Gases um 1910 entwickelte und im Jahr 1915 patentieren ließ.
Extrem populär wurden Neonröhren in Form von Leuchtreklame daher zunächst in Paris, zur damaligen Zeit eines der kulturellen Zentren der westlichen Welt. Heutzutage verbindet man mit Neonreklame wahrscheinlich eher asiatische Metropolen wie Tokyo oder Hongkong.
Woraus bestehen Neonröhren?
Classic Red & Classic Blue
Der technische Oberbegriff für Neonröhren lautet Gasentladungsröhren, oder genauer: Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen. Kein Wunder also, dass sich umgangssprachlich die Bezeichnung “Neon” nach dem ursprünglich darin verwendeten Edelgas durchsetzte. Der Name stammt übrigens von dem griechischen Wort für neu: νέος (néos). Tatsächlich enthalten die meisten modernen Leuchtschilder aber gar nicht mehr (nur) Neon, sondern dessen Nachbar-Gas Argon (oder eine Mischung aus beiden). Der Grund dafür ist, dass Argon reaktiver ist als Neon, und somit weniger Energie aufgewendet werden muss, um es zum Glühen zu bringen.
Theoretisch reagieren alle natürlich vorkommenden Edelgase auf Elektrizität mit farbiger Entladung: Helium leuchtet orange-gelb, Krypton weiß oder blau, Xenon blau und das radioaktive Radon rot. Die natürliche Farbe von Neon ist ein helles Rot und die von Argon ein blasses Lila/Rosa bzw. Hellblau – daher unsere Neonfarben Classic Red und Classic Blue. Für die Herstellung von Leuchtreklame sind heutzutage in erster Linie nur noch die letzteren beiden Gase relevant.
Neongas wird übrigens auch in Glimmlampen verwendet, die eine andere Art von Gasentladungsröhre darstellen.
Warum leuchten Neonröhren?
Um das zu verstehen, muss man sich aufs molekulare Level begeben. Keine Angst, das hier wird keine physikalische Abhandlung!
Zunächst zum Aufbau: Eine "klassische" (da ist das Wort wieder) Neonreklame besteht aus einzelnen Glasröhren mit Elektroden an beiden Enden, einer negativen und einer positiven. Die Glasröhren sind mit einer geringen Menge Gas bzw. Gasgemisch gefüllt, die Elektroden sind typischerweise mit einer Abdeckfarbe lackiert.
Wechselstrom wird von beiden Seiten der Glasröhre zugeführt, weshalb von beiden Elektroden jeweils ein Hochspannungskabel zum Vorschaltgerät führt. Die Wahl des richtigen Trafo-Modells (Transformators) mit der individuell benötigten Spannung beeinflusst die Funktion sowie unter anderem auch die Lebensdauer des Neonschildes und ist daher eine kleine Wissenschaft für sich!
Das passiert im Inneren der Neonröhre
- Durch die Zufuhr der Hochspannungsstromim Bereich von 2-12kV entsteht in der Röhre ein elektrisches Feld, das die Gasatome in Bewegung versetzt.
- Die Atome ionisieren, d.h. sie stoßen einzelne Elektronen ab und erhalten dadurch eine positive Spannung. Die positiven Ionen werden von der negativ geladenen Elektrode angezogen und bewegen sich darauf zu, während die Elektronen in Richtung des positiven Pols fliegen.
- Durch die gegensätzlichen Bewegungsströme entsteht eine Kettenreaktion, bei der die freigesetzten Elektronen auf die Ionen prallen und so weitere Elektronen aus der Atomhülle “herausschlagen”. Diesen Vorgang nennt man Stoßionisation.
Ein weiterer Nebeneffekt der beschleunigten Teilchenbewegung ist die Abgabe von Wärme. Diese ist bei Neon jedoch deutlich geringer als z.B. bei Glühbirnen.
Wenn ein Gasion bei Aufprall ein Elektron wieder “einfängt” (Rekombination), wird Energie in Form eines Photons (Lichtteilchen) freigegeben. Dies führt zu der typisch farbigen Gasentladung. Die individuelle Farbe wiederum entsteht durch die charakteristische Wellenlänge der Photonen des jeweiligen Edelgases.
Da für Neonröhren wie zuvor erläutert vorrangig Neon und Argon verwendet werden, ist die Gasentladung entweder Rot oder Blau. Das breite Farbspektrum unserer Neonprodukte wird durch die Behandlung des Glases erreicht: durch die Beschichtung mit fluoreszierendem Pulver oder Einfärbung der Röhre erscheint das Licht weiß, pink, grün oder gelb.
Dimmbare Neon Lights
Durch Dimmung können die beschriebenen molekularen Vorgänge allgemein verlangsamt bzw. reduziert werden. Traditionell werden für Glas-Neon dimmbare Trafos verwendet, bei denen die Stromzufuhr und Spannung manuell gedrosselt wird. Dadurch finden weniger Ionisierungs- und Rekombinationsvorgänge statt, was zu reduziertem Licht-Output führt.
Dimmbare Trafo-Modelle kannst du in unserem Neon Konfigurator auswählen oder einzeln in unserem Online-Shop bestellen.
Du willst mehr wissen?
Mehr zum Thema Neon findest du auf unserer Neon-Produktseite oder in unserem technischen Katalog.
Zum Thema Herstellung von Neonreklame informieren wir dich in unserem Beitrag Die Neonröhre - eine ziemlich runde Sache.