Гибкий неон (EL-wire) на батарейках. Что это такое и как с ним бороться.

Началось все с того, что знакомая молодая особа рассказала мне про такую замечательную штуку как «гибкий неон», и даже поделилась планами нашить несколько шнуров на старую куртку, и в таком виде немного пошокировать окружающих. Кроме того, на «драйве» некоторые тамошние обитатели даже уже подсвечивали свои машины этой радостью… а я, как обычно, не в курсе новинок науки и техники.
Обидно. Заинтересовался.

Алиэкспресс предлагает шнурки разного цвета, в принципе- по конструкции они все совершенно одинаковы. Самое главное- это НЕ светодиодная лента. Как устроен гибкий неон- лучше почитать на профильных сайтах, но если вкратце- гибкая ПВХ-трубочка, покрытая люминофором, находится промеж двух спиралевидных электродов. Если на электроды подать высокое напряжение частотой в несколько килогерц- люминофор будет светиться в электрическом поле, возникающем между ними. Свечение, увы, достаточно тусклое, однако-же самое что ни есть «неоновое», бо в классических газоразрядных трубках применяется все тот же люминофор. Электрический эквивалент такого шнурка- последовательная RC-цепь, поскольку по конструкции шнурок представляет собой просто протяженный конденсатор.
Выглядит оно примерно вот так.

Покупателю предлагается несколько вариантов «инверторов»- то есть коробочек, к которым можно подключать шнурки: расчитаные на питание от 3 вольт (от батареек), от 5 вольт (USB), от 12 вольт (автомобилистам), от бытовой сети переменного тока (дизайнерам интерьеров).
Девочка уже купила инвертор на 5 вольт, с расчетом таскать в кармане павербанку, однако я решил сделать чего поменьше- и заказал коробочку под батарейки. Выглядит она так, причем сзади у нее удобная защипка для крепления на карман или ремень:

Кнопкой включается и выключается неон, светодиод горит одновременно с неоновым шнуром для контроля- разъемы шнуров, к сожалению, иногда не контачат.

Внутри маленькая печатная плата.


На фото плата с большой черной каплей, но в некоторых конструкциях могут стоять клопы SOT23-5 с маркировкой Е-3, это управляющая микросхема. Она заставляет работать неон в нескольких режимах: 1. выключен, 2. включен постоянно, 3. мигает с низкой частотой, 4. мигает с высокой частотой.
Схема возбуждения неона предельно проста, и, думаю, примерно одинакова во всех инверторах:

В общем, все просто и понятно. К сожалению, схема из-за своей примитивности неэффективна, и на холостом ходу потребляет аж 40 миллиампер!

Поскольку в конструкции используется трансформатор (маленький, на феррите)- все поголовно пользователи этих инверторов жалуются на писк. Писк дейсвительно присутствует и с ним придется смириться, либо пропитывать трансформатор всякими лаками и заливать парафином. Кроме того, частота писка зависит от нагрузки на трансформатор, чем длиннее неоновый шнур- тем она ниже.
Хочу отметить, что в мире существуют специализированные микросхемы для возбуждения гибкого неона, однако- эти разработки пока в зачаточном состоянии. :( Я купил для эксперимента микросхему HV830, она мне честно выдавала заявленные в даташите +-100 вольт на выходе (200 вольт от пика до пика), на частоте, рекомендованной производителем шнура (около килогерца), однако, хоть микросхема и была нема аки могила, но шнурок светился еле-еле. :(
А вот китайская коробочка раскачивает его на-ура! Выходит ярко и красиво, как и положено светиться неоновой трубке. Кстати, на выходе коробочка выдает на холостом ходу размах колебаний вольт под триста (от пика до пика), при подключении нагрузки напряжение немного падает. Одним словом, достойной альтернативы пока нет.

Однако, питаться от батареек- это повышенный расход денежных средств на их покупку. :( Посему я решил запитаться от литий-полимерного аккумулятора формата 14500. Сейчас я расскажу, почему решение было ошибочным:
1. Шнурок не отключался. Совсем. Никак. Горел себе и всё тут, стоило только вставить аккумулятор.
2. Производитель коробочки рекомендует подключать не более пяти метров шнура на коробку. Это же касается суммарной длины параллельно подключенных отрезков- емкости шнуров в этом случае суммируются. Мы сдуру подключили восемь. Аккумулятор протянул всего лишь полтора часа.
3. Коробка при этом расплавилась. Трансформатор нагрелся до такого состояния, что проплавил дырку в боку коробки. Кстати, сам трансформатор оказался бессмертнее самого Кащея- он и по сию пору живее всех живых.

Далее я поставил ряд экспериментов, погонял схему на разных эквивалентах нагрузки, и пришел вот к каким выводам:
1. Превышать расчетное напряжение питания схемы крайне нежелательно. Лишний вольт ведет как к отказу схемы управления, так и к избыточному нагреву трансформатора. Если кому охота запитываться от аккумулятора- рекомендую применять маленький DC-DC преобразователь напряжения, например, на микросхеме NCP1529 или ее аналоге SY8089A (значения резисторов для цепи обратной связи- 470 КОм и 120 КОм), на алиэкспрессе этих микросхем полным-полно. Его можно разместить в пустом гнезде для второй батарейки.
2. Превышать рекомендованую длину шнура так же не следует. Последствия те же самые- перегрев. :(
3. Питаться лучше всего от батареи бОльшей емкости- типа 18650, для чего надо перенести схему (в оригинальном, либо переделаном виде) в другую коробку. Собственно, я так и поступил. На фото- коробочка под 18650, на плате: защита, управление, два DC-DC, два трансформатора (с обратной стороны платы). Расчетное время работы от качественного аккумулятора на два шнура до пяти метров каждый- до 7,5 часов.


По просьбам трудящихся в каментах добавляю также фотографию «героя обзора- трансформатора». Он маленький зело, для сравнения- ноготь моего пальца (пальцы у меня не крупные) и бронзовая стоечка внешним диаметром 3.2 мм.


В любом случае- рекомендую эту штуку к приобретению, несмотря на все недостатки- крайне надежная, и играться с ней оказалось очень увлекательно. :) Сделайте свою жизнь ярче! Но при этом не забывайте о технике безопасности- в схеме присутствует высокое напряжение.

Дополнение от 08.05.20. Только что были проведены полноценные полевые испытания конструкции. Коробка опять расплавилась! :))) А трансформаторы живее всех живых.
В общем, либо питающее надо сильнее снижать, либо нагружать меньше- сложный вопрос. Вердикт: «применять с аккуратностью».