一種顯而易見(jiàn)的方法是保持簡(jiǎn)單，只需從產(chǎn)品中任何可用的直流電源軌汲取一點(diǎn)電力即可提供大約 20 mA 的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)紅色 LED。如果沒(méi)有合適的電源軌，您可以添加一個(gè)小電路來(lái)驅(qū)動(dòng)該 LED（圖 1）。
　　　圖 1從交流線路驅(qū)動(dòng) LED 指示燈并不難，但它需要許多有源和無(wú)源元件。資料國(guó)際光技術(shù)公司
　　然而，這兩種解決方案都存在問(wèn)題。首先，存在關(guān)于安全影響的可信度和信心問(wèn)題。如果由于任何原因驅(qū)動(dòng)直流軌的電路出現(xiàn)故障并且 LED 不亮，您可能會(huì)遇到安全場(chǎng)景，即用戶認(rèn)為交流線路被切斷并且電路不帶電；但事實(shí)確實(shí)如此。
　　即使這不是一個(gè)問(wèn)題，即使物料清單 (BOM) 很小，獨(dú)立的指示器電路的成本也相對(duì)較高且復(fù)雜。如果沒(méi)有可以分接的直流軌，而您確實(shí)需要降壓變壓器，或者需要該變壓器進(jìn)行監(jiān)管安全隔離，那么事情就不再簡(jiǎn)單和便宜。
　　因此，您認(rèn)為必須有一種成本更低、全無(wú)源的方法將 LED 直接連接到交流線路，而且有多種方法。一種“欺騙”方法是使用降壓電阻器將電壓和交流線路電流限制在 LED 要求范圍內(nèi)（大約 20 mA）。但這會(huì)帶來(lái)不一致的性能，存在高電阻功耗等技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，并且會(huì)導(dǎo)致 LED 以 50/60 Hz 頻率閃爍。
　　另一種可能性是“電容降壓器”（電容降壓）電源，當(dāng)需要交流電源提供低電流直流軌時(shí)，會(huì)在某些商業(yè)設(shè)計(jì)中使用這種電源（圖 2）。　　經(jīng)典霓虹燈可以解決您的交流電源指示燈任務(wù)

　　圖 2 “電容降壓器”電路也可用于直接從交流線路驅(qū)動(dòng) LED；盡管其表面上很簡(jiǎn)單，但它實(shí)際上是一個(gè)具有微妙之處的電路，并且還存在一些監(jiān)管/安全問(wèn)題（上部：230 VAC，下部：110 VAC）。資料Turbokeu.com
　　同樣，這些電路帶來(lái)了監(jiān)管和安全問(wèn)題，并且必須與設(shè)計(jì)的其他部分物理隔離。為了滿足 UL 等安全規(guī)范，整個(gè)電路及其微型電路板（如果有）必須進(jìn)行物理布置，以便在機(jī)箱出現(xiàn)故障時(shí)保護(hù)用戶。此外，這種方法需要更大、更昂貴、更高電壓的無(wú)源元件，尤其是電容器，它必須提供大約兩倍于線路電壓峰值的安全裕度。
　　現(xiàn)實(shí)情況是，使用 LED 添加“交流實(shí)時(shí)”子電路在實(shí)踐中并不像理論上那么容易。您擁有所需的原始動(dòng)力，但從技術(shù)和監(jiān)管的角度來(lái)看，將其轉(zhuǎn)化為您需要的東西都更加困難。
　　帶著霓虹燈回到未來(lái)
　　幸運(yùn)的是，有一個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間考驗(yàn)且高度可靠的解決方案：使用小型氖泡和限流電阻，可以將其直接連接到交流線路（115 或 230 VAC），如圖3所示。雖然該電路也必須適當(dāng)絕緣，但它非常簡(jiǎn)單和小，可以用單根熱縮管或類似的絕緣裝置覆蓋。
　　　　圖3使用交流線作為電源的氖燈只需串聯(lián)一個(gè)限流電阻，如原理圖所示（上圖）；原理圖的物理實(shí)現(xiàn)也是一個(gè)簡(jiǎn)單的互連（如下）。資料布里斯托爾鐘表公司
　　霓虹燈（更準(zhǔn)確地稱為燈，因?yàn)檫@是它們的功能）自 1900 年代初就已出現(xiàn)，有各種尺寸和樣式。迄今為止，指示器最常用的尺寸是 NE-2 燈，長(zhǎng)度為 12 毫米，直徑為 5 毫米（圖 4）。
　　限流電阻的值取決于氖燈的尺寸、所需的亮度及其最小/最大額定電流。對(duì)于 120 VAC 電源，該值通常為 50 至 220 kΩ，對(duì)于 NE-2 霓虹燈，該值是 220 VAC 的兩倍。電阻器的額定功率也很低，大約為 1/4 瓦或更小。沒(méi)有比這更簡(jiǎn)單或更可靠的了。
　　霓虹燈的典型壽命為 20,000 至 50,000 小時(shí)，與 LED 相當(dāng)。霓虹燈也非常堅(jiān)固，不會(huì)受到振動(dòng)、機(jī)械沖擊或頻繁開(kāi)/關(guān)操作的影響。它們通常在 -40°C 至 +150°C 的寬溫度范圍內(nèi)工作，并且不易受到高壓靜電放電或線路瞬變?cè)斐傻碾妷核沧兊膿p壞。在某些方面，霓虹燈類似于用于電路保護(hù)的微型氣體放電管 (GDT)。
　　請(qǐng)注意，霓虹燈是具有兩個(gè)對(duì)稱電極的非極化直流設(shè)備。當(dāng)施加直流電時(shí)，一個(gè)電極發(fā)光；如果直流反轉(zhuǎn)，另一個(gè)電極就會(huì)發(fā)光（圖5）。當(dāng)連接到交流電源時(shí)，電極交替發(fā)光；眼睛整合了這一點(diǎn)并且看不到閃爍。
　氖燈是一種與極性無(wú)關(guān)的直流驅(qū)動(dòng)放電裝置，其陰極會(huì)發(fā)光，從左側(cè)電線上的正極性（右側(cè)的陰極）的“三重”圖像（從左到右）可以看出，位于右側(cè)電線（左側(cè)的陰極）上，并由交流波形（陰極交替）驅(qū)動(dòng)。資料維基百科
　　與直流電源的固有兼容性使霓虹燈指示器成為高壓直流導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的可行選擇，這些設(shè)計(jì)越來(lái)越多地與太陽(yáng)能電池板、電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (BESS) 和直流配電一起使用。
　　物理很復(fù)雜，使用卻很瑣碎
　　啟動(dòng)放電和隨后發(fā)光所需的電壓和電流取決于各種因素，例如環(huán)境溫度、特定氣體混合物，甚至環(huán)境照明。當(dāng)施加啟動(dòng)電壓（“啟動(dòng)”或“觸發(fā)”）（通常為 55-110 伏交流電或 90-140 伏直流電）時(shí)，氣體電離并開(kāi)始發(fā)光，從而允許非常小的電流從一個(gè)電極流向電極。其他。
　　一旦燈泡隨著氣體電離而開(kāi)始放電，維持（持續(xù)）工作電壓將下降到比初始啟動(dòng)電壓低約 10 至 20 伏。它被稱為“負(fù)電阻”特性，并導(dǎo)致一些有趣的非指示器應(yīng)用。
　　燈將保持打開(kāi)狀態(tài)，直到電壓降至 50 V 以下。關(guān)閉時(shí)，通過(guò)小型氖燈的漏電流非常低，約為幾百微安。對(duì)于小尺寸燈泡來(lái)說(shuō)，燈開(kāi)始發(fā)光后的工作電流也很低，約為幾毫安。
　　物理學(xué)家對(duì)氖放電行為進(jìn)行了一百多年的詳細(xì)研究，并確定了每個(gè)相變及其相關(guān)原因。