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來源：Digi-Key 在你最新的交流線路供電的項目中，有一個明顯很簡單的設計要求：采用明確的發(fā)光指示燈，以指示設備已插入線路并且電源已“接通”，這表示線路正常，設備開啟。這既是為了方便用戶，也是在假定設備開啟的情況下出現(xiàn)“死機”時為快速排除故障提供線索。 你首先會想到確保簡單，僅從產(chǎn)品中任何可用的直流電源軌吸取少許電能，提供大約 20 mA 電流來驅(qū)動一個紅色 LED 指示燈。如果沒有合適的電源軌，也可增加一個小電路來驅(qū)動該 LED 指示燈（圖 1）。 
圖 1：通過交流線路驅(qū)動一個 LED 指示燈并不難，只需幾個有源和無源器件。（圖片來源：International Light Technologies, Inc.） 然而，這兩種解決方案都存在一個問題。首先，存在影響安全的可信度和信心問題。如果用來驅(qū)動直流電源軌的電路出現(xiàn)故障且 LED 不亮，則可能存在安全問題，即用戶認為交流線路被斷開，電路不帶電，而實際上該電路是帶電的。 即使這不是問題，獨立的指示燈電路相對于其作用來講既復雜又毫無性價比可言，盡管材料清單 (BOM) 很小。如沒有可分接的直流電源軌，而且還需要降壓變壓器或用于監(jiān)管安全隔離的變壓器，就會增加復雜性和成本。 因此，你肯定認為有一種成本較低的全無源方式直接將 LED 與交流線路連接——而且這種方法確實存在。可能的方法之一是“電容降壓器”電源。這種設計用在一些商業(yè)設計中，當需要從交流電源獲得低電流直流電源軌時，就會使用這種電源（圖 2）。因此，可以采用這種電路來驅(qū)動一個 LED。
圖 2：“電容降壓器”電路可用于直接從交流線驅(qū)動 LED；盡管表面上看起來很簡單，但實際上是一種有細微差別的電路，而且還存在一些監(jiān)管/安全問題。（圖片來源：Turbokeu.com） 同樣，這些電路帶來了監(jiān)管、安全方面的擔憂和問題，因為它們必須與設計中的其他部件進行物理隔離。為了滿足諸如 UL 之類的安全規(guī)范，整個電路及其微小的電路板（如有）必須進行實際布局，以便在機箱出現(xiàn)故障時保護用戶。而且，這種方法需要具有較大的體積和成本、較高電壓的無源元件（尤其是電容器，必須具有大約兩倍于線路電壓峰值的安全裕度。） 實際上，使用 LED 增加一個“帶交流電”的子電路在實際中遠不是“紙上談兵”那么容易了。 用氖燈回到未來 幸運的是，我們有一個久經(jīng)考驗、高度可靠的解決方案：使用一個小型氖燈和一個限流電阻（圖 3）即可直接連接交流線路（120 VAC 或 240 VAC）。雖然這個電路也必須采取適當?shù)慕^緣措施，但它非常小而且簡單，可以用熱縮管或類似的絕緣方式實現(xiàn)絕緣。
圖 3：采用交流電源的氖燈只需要一個限流串聯(lián)電阻，具體如原理圖所示（左）；實現(xiàn)原理圖中的連接也僅需簡單的互連（右）。（圖片來源：Bristol Watch Co.） 氖燈更正確的名稱是氖燈泡，自 20 世紀初出現(xiàn)以來就一直用作燈泡，且大小各異、多種多樣。到目前為止，氖燈用于指示燈時最常見尺寸一般被稱為 NE-2 燈。Interlight 4PAK:WX-EGA2-0 就是一個很好的例子。這種燈泡長12 mm，直徑 5 mm（圖 4）。
圖 4：NE-2 氖燈使用廣泛，長約 12 mm，直徑 5 mm。（圖片來源：Interlight） 限流電阻的大小取決氖燈的尺寸、所需亮度及其最小/最大額定電流。對于 NE-2 來說，在 120VAC 電源下限流電阻通常是 50 kΩ 至 220 kΩ；在 220 VAC 電壓下時是前者的兩倍。電阻器的額定功率為 1/4 W 或更小。沒有比這更簡單、更可靠的方法了。 氖燈壽命長，與 LED 相當，且在 20,000 至 50,000 小時之間。此外，氖燈堅固耐用，不受振動、機械沖擊或頻繁開/關操作的影響。氖燈通常在 -40°C 至 +150°C 的寬溫度范圍內(nèi)工作，不易受到高壓靜電放電或線路瞬變等電壓瞬變的損害。在某些方面，氖燈與用于電路保護的微型氣體放電管 (GDT) 類似。 請注意，氖燈是具有兩個對稱電極的非極化直流器件。當施加直流電壓時，一個電極會發(fā)光；如果施加反向直流電，則另一個電極發(fā)光（圖 5）。當連接交流電源時，電極會交替發(fā)光。眼睛會整合這一點，因此看不到閃爍。
圖 5：在以上三幅圖中（從左到右），左側(cè)線上正極（陰極在右邊）、右側(cè)線上正極（陰極在左邊）以及由交流波驅(qū)動（陰極交替），由此可見，氖燈是一種陰極會發(fā)光的無極性直流驅(qū)動放電器件。（圖片來源：Wikiwand） 這種與直流源的固有兼容性使氖燈成為較高電壓直流電源軌設計的可行選擇，這些電源軌正越來越多地用于太陽能電池板、電池蓄能系統(tǒng) (BESS) 和直流配電。 無需 DIY 有一種更簡單的方法將氖燈設計為交流電接通指示燈，不需要將燈和電阻連接，再進行組件絕緣。你可以把燈和電阻作為面板指示燈，封裝在隨時可用的密封式面板安裝外殼中，還可選擇電線引線、焊接端子或快連端子。Bulgin Limited 的 NL589C2A 氖燈指示燈就是這樣一種器件（圖 6）。
圖 6：通過購買具有串聯(lián)電阻并采用面板安裝外殼的氖燈指示燈，就可大大減少布線和安全問題，例如 NL589C2A 等器件。（圖片來源：Bulgin Limited） 為了進一步方便和簡化物理布置，許多搖臂開關都采用了內(nèi)置式氖燈指示燈。Bulgin 的 H8553VBBR2-B 就是這種方法的典范器件（圖 7）。這是一款 15 A 的雙刀單擲 (DPST)、120/240 VAC 器件，采用咬接式面板安裝設計，節(jié)省了空間并簡化了系統(tǒng)布線。
圖 7：通過將氖燈及其電阻置于開關的搖臂中，可節(jié)省空間，簡化布線并減小材料清單。（圖片來源：Bulgin Limited） 這種將搖臂開關與內(nèi)部燈的組合做法還為設計、操作帶來了直觀的“人機接口”，因為該開關的動作和相關的照明在視覺和物理上是都有聯(lián)系的。 安裝和布線的便利性，以及采用氖燈內(nèi)置式電源指示燈的搖臂開關帶來的邏輯敏感性，是這類器件廣泛用于交流電源插板的原因之一，其典型產(chǎn)品是 Tripp Lite 6SPDX 電源插板，一個帶有 6 英尺電源線的 6 插孔電源插板（圖 8）。
圖 8：帶有一體式氖燈搖臂開關在技術、生產(chǎn)和用戶關注度方面的優(yōu)勢使其成為交流電源插板的良好選擇，從面向消費者的電源插板（如圖）到重型商業(yè)、工業(yè)級電源插板。（圖片來源：Tripp Lite） 結語 在許多情況下，一項舊技術仍然能成為應對現(xiàn)代設計挑戰(zhàn)的合理的，甚至是最佳的解決方案。雖然 LED 指示燈在很大程度上已經(jīng)淘汰了低壓解決方案中的氖燈，但對于交流線路指示方案來說，后者仍是不失為一種非常簡單、可行的選擇。氖燈的封裝多種多樣，包括裸燈泡、面板安裝和搖臂開關，這進一步提高了它們在許多設計中的實用性和通用性。 |
