Die Kunst und Wissenschaft der Neonbeschilderung

Hintergrund

Ein Neonschild ist eine Lichtanzeige, bestehend aus Glasröhren, die mit Gas gefüllt und in Buchstaben oder dekorative Designs geformt sind. Wenn ein Hochspannungsstrom durch das Gas fließt, strahlen die Röhren Licht aus. Obwohl ursprünglich Neongas verwendet wurde, sind heute diverse andere Gase – Argon, Krypton, Xenon und Helium – üblich, und Phosphorbeschichtungen ermöglichen mehr als 50 brillante Farben. Neonschilder reichen von einer kleinen Bierflaschenwerbung bis zu mehrstöckigen Fassaden an Las-Vegas-Casinos.

Neonschilder entwickelten sich aus Experimenten des 19. Jahrhunderts, die Hochspannungsströme auf Niederdruckgase anwandten. 1856 erzeugte Heinrich Geißler eine Lichtquelle, indem er Wechselstrom durch ein Glasrohr leitete. Nachfolgende Arbeiten zeigten, dass die meisten Gase Elektrizität leiten und Licht emittieren, aber reaktive Gase wie CO₂ die Elektroden korrodieren und die Lebensdauer verkürzen. 1898 destillierten Ramsay und Travers flüssige Luft fraktioniert und entdeckten die Edelgase Neon, Argon, Krypton und Xenon. Diese Gase sind chemisch inert, reagieren nicht mit Elektroden und erzeugen charakteristische Farben: Neon gibt ein leuchtendes Rot-Orange, Argon ein intensives Graublau oder Violett.

Fraktionierte Destillation blieb teuer, bis 1907 Georges Claude (Frankreich) und Karl von Linde (Deutschland) ein wirtschaftlicheres Verfahren entwickelten. Claude, ursprünglich auf Sauerstoffproduktion für Krankenhäuser fokussiert, erkannte das Potenzial der Edelgase. Er präsentierte sein erstes Neonschild 1910 auf einer Pariser Ausstellung und installierte 1912 sein erstes kommerzielles Schild. 1915 gründete er die Claude Neon Sign Company und begann mit Franchising.

Neonschilder erreichten die USA 1923, als der Los Angeleser Autohändler Earle C. Anthony zwei Claudes Schilder für seinen Packard-Händler erwarb. In den 1920ern und 1930ern wurden Neonröhren fester Bestandteil von Gebäude-Fassaden. 1947 begannen Las-Vegas-Casinos, elaborate Neonbeleuchtung einzusetzen.

In den 1950ern und 1960ern wurde Neon weitgehend von Kunststoffschildern mit Leuchtstoffröhren verdrängt. In jüngster Zeit erlebt Neon eine Renaissance sowohl in kommerzieller Beschilderung als auch als künstlerisches Medium. Das Museum of Neon Art in Los Angeles bewahrt historische und zeitgenössische Werke und bietet monatliche Touren zu bemerkenswerten Neondisplays in der Stadt.

Rohstoffe

Während Neongas heute Rot- und Orangetönen vorbehalten ist, dominieren Argon oder Argon-Neon-Mischungen die meisten Schilder. Die Zugabe einer kleinen Menge Quecksilber zu Argon erzeugt ein leuchtend blaues Licht, das phosphoreszierende Beschichtungen im Glasrohr anregt und ein Farbspektrum erzeugt. Optische Tönungen werden nach Bedarf aufgebracht, oder das Glas bleibt klar für einen hellblauen Effekt. Xenon, Krypton und Helium werden gelegentlich für Spezialfarben genutzt.

Glasrohre bestehen aus weichem Bleiglas, das leicht gebogen werden kann. Sie reichen von 0,3 Zoll (8 mm) bis 1,0 Zoll (25 mm) Durchmesser und kommen in Längen von 4–5 Fuß (1,2–1,5 m).

Elektroden an jedem Ende bestehen meist aus reinem Eisen, umgeben von einer Glasmantel. Ein Draht führt durch das geschlossene Ende und dichtet die Elektrode in das Rohr ab. Die Hochspannungsversorgung wird durch einen Transformator bereitgestellt, der 120 V auf bis zu 15 kV hochtransformiert. Typische Neonschilder ziehen 30–60 mA, wobei Transformatoren auf etwa das Doppelte dieses Stroms dimensioniert sind. GTO-Draht, isoliert für mindestens 7.500 V, verbindet den Transformator mit den Elektroden und linkt Einzelsektionen in Reihe.

Schildröhren werden von einem dünnen Stahlskelett für Inneneinheiten getragen, schwarz lackiert, um Sichtbarkeit zu minimieren und den Eindruck des Schwebens zu erzeugen. Außenschilder können Holz-, Stahl- oder Aluminiumstrukturen nutzen, mit Glasstützen und Metallbasen. Der Transformator sitzt in einem wetterfesten Gehäuse.

Design

Die Herstellung eines Neonschilds verbindet Kunst mit Ingenieurswesen. Mit wenigen Ausnahmen ist jedes Schild einzigartig und muss auf die gewünschte Anzeige und den verfügbaren Raum zugeschnitten werden. Designbeschränkungen umfassen Rohrdurchmesser, minimalen Biegeradius und die Gesamtrohrlänge, die der Transformator mit Strom versorgen kann. Kleinere Durchmesser erzeugen helleres Licht, benötigen aber mehr Leistung, was die Gesamtlänge begrenzt.

Der Fertigungsprozess

Die Erstellung eines Neonschilds ist weitgehend ein manueller Prozess: Biegen der Röhren, Anbringen der Elektroden, Reinigen von Verunreinigungen, Evakuieren der Luft und Befüllen mit Gas. Die typischen Schritte sind:

Vorbereitung der Röhren

• Längen von Glasrohren werden gereinigt und vertikal in eine Beschichtungsmaschine gestellt. Eine flüssige Phosphorsuspension wird in das Rohr geblasen und zurück ablaufen gelassen. Die Röhren werden dann im Ofen getrocknet. Farbtönungen werden ähnlich aufgebracht. Röhren für Neon (Rot/Orange) oder Argon (Blau) bleiben klar.

Biegen der Röhren

• Das Schilddesign wird in Originalgröße auf ein hitzebeständiges Asbestblatt gezeichnet. Glas wird mit gasbefeuerten Bandbrennern (24 Zoll oder länger) für große Kurven und Handbrennern für kleinere Abschnitte erweicht. Folgend der Vorlage formt ein Rohrbieger das Glas, spürt Wärmeübertragung und Erweichen. Ein flexibler Blasenschlauch verhindert Kollaps, indem er Luft zurück in das Rohr bläst, während es abkühlt. Röhren mit eingeschränktem Durchmesser müssen funktionsfähig bleiben.
• Große Schilder werden aus Sektionen von 8–10 ft (2,4–3,1 m) Länge gebaut. Zwei Längen werden erhitzt und gespleißt; Elektroden werden an jedes Ende verschmolzen. Ein kleiner Anschluss – Tubulation genannt – ermöglicht Evakuierung mit einer Vakuumpumpe.

Bombardieren der Röhren (Bombarding)

• Verunreinigungen werden entfernt, indem das Rohr evakuiert, trockene Luft auf 0,02–0,04 in Hg (0,5–1,0 mm Hg) wieder eingeführt und ein Hochstromtransformator angelegt wird. Während 30 mA für den Normalbetrieb ausreichen, werden 400–750 mA beim Bombardieren verwendet, um Glas auf ~420 °F (216 °C) und Elektroden auf ~1.400 °F (760 °C) zu erhitzen. Dies treibt Verunreinigungen aus, die dann von der Pumpe abgesaugt werden.

Befüllen des Rohrs (Filling)

• Nach Abkühlung wird das Rohr unter niedrigem Druck mit dem gewählten Gas gefüllt. Für ein 0,6-Zoll-Rohr (15 mm) beträgt der Fülldruck ~0,5 in Hg. Der Tubulationsanschluss wird dann versiegelt.

Altern (Aging)

• Um das Gas zu stabilisieren, durchläuft das befüllte Rohr einen Alterungs- oder „Burn-in“-Zyklus. Ein Transformator, leicht über Betriebsstrom dimensioniert, wird angeschlossen. Ein Neonrohr sollte innerhalb von 15 Min. volle Leuchtkraft erreichen; Argon kann einige Stunden benötigen. Wird Quecksilber hinzugefügt, wird ein Tropfen in den Tubulationsanschluss gegeben und entlang der Elektroden gerollt. Flackern oder Hotspots deuten auf Wiederholung von Bombardieren und Befüllen hin.

Installation und Montage

• Kleine Schilder werden auf ihrem Rahmen montiert und vor Ort verkabelt. Größere Schilder werden in Teilen zusammengebaut und an Gebäudefassaden oder Tragstrukturen installiert. Sehr große Installationen können Monate in Anspruch nehmen.

Qualitätskontrolle

Nur reine Materialien und sorgfältige Fertigung ergeben ein zuverlässiges Neonschild. Ein gut gebautes Schild sollte über 30.000 Stunden halten – weit über der 750–1.000 Stunden Lebensdauer einer typischen 100-W-Glühbirne.

Neonschilder müssen eine UL-Zulassung erhalten, was unabhängige Prüforganisationen einschließt, und den National Electrical Code sowie lokale Bauvorschriften für Außeninstallationen einhalten.

Zukunftsaussichten

Jüngste Fortschritte umfassen kompakte elektronische Transformatoren, die das alte Neon-Brummen eliminieren, und programmierbare elektronische Steuerungen, die elektromechanische Nocken-Schalter-Systeme ersetzen und blinkende oder bewegte Anzeigen ermöglichen. Neon hat auch den Weg in Konsumprodukte gefunden – Telefone, Kennzeichenrahmen und sogar Fahrzeugaußenseiten.

Das Interesse wird voraussichtlich weiter wachsen. Japanische Hersteller haben die Farbpalette über die 50 klassischen Farbtöne hinaus erweitert, und computergesteuerte Animationen werden immer raffinierter und spektakulärer.