一種顯而易見的方法是保持簡單，只需從產(chǎn)品中任何可用的直流電源軌汲取一點電力即可提供大約 20 mA 的電流來驅(qū)動紅色 LED。如果沒有合適的電源軌，您可以添加一個小電路來驅(qū)動該 LED（圖 1）。
　　　圖 1從交流線路驅(qū)動 LED 指示燈并不難，但它需要許多有源和無源元件。資料國際光技術(shù)公司
　　然而，這兩種解決方案都存在問題。首先，存在關(guān)于安全影響的可信度和信心問題。如果由于任何原因驅(qū)動直流軌的電路出現(xiàn)故障并且 LED 不亮，您可能會遇到安全場景，即用戶認為交流線路被切斷并且電路不帶電；但事實確實如此。
　　即使這不是一個問題，即使物料清單 (BOM) 很小，獨立的指示器電路的成本也相對較高且復(fù)雜。如果沒有可以分接的直流軌，而您確實需要降壓變壓器，或者需要該變壓器進行監(jiān)管安全隔離，那么事情就不再簡單和便宜。
　　因此，您認為必須有一種成本更低、全無源的方法將 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）。但這會帶來不一致的性能，存在高電阻功耗等技術(shù)風(fēng)險，并且會導(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，當需要交流電源提供低電流直流軌時，會在某些商業(yè)設(shè)計中使用這種電源（圖 2）?！　〗?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 LED；盡管其表面上很簡單，但它實際上是一個具有微妙之處的電路，并且還存在一些監(jiān)管/安全問題（上部：230 VAC，下部：110 VAC）。資料Turbokeu.com
　　同樣，這些電路帶來了監(jiān)管和安全問題，并且必須與設(shè)計的其他部分物理隔離。為了滿足 UL 等安全規(guī)范，整個電路及其微型電路板（如果有）必須進行物理布置，以便在機箱出現(xiàn)故障時保護用戶。此外，這種方法需要更大、更昂貴、更高電壓的無源元件，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)實情況是，使用 LED 添加“交流實時”子電路在實踐中并不像理論上那么容易。您擁有所需的原始動力，但從技術(shù)和監(jiān)管的角度來看，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
　　幸運的是，有一個經(jīng)過時間考驗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絕緣，但它非常簡單和小，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)一個限流電阻，如原理圖所示（上圖）；原理圖的物理實現(xiàn)也是一個簡單的互連（如下）。資料布里斯托爾鐘表公司
　　霓虹燈（更準確地稱為燈，因為這是它們的功能）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。對于 120 VAC 電源，該值通常為 50 至 220 kΩ，對于 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。沒有比這更簡單或更可靠的了。
　　霓虹燈的典型壽命為 20,000 至 50,000 小時，與 LED 相當。霓虹燈也非常堅固，不會受到振動、機械沖擊或頻繁開/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造成的電壓瞬變的損壞。在某些方面，霓虹燈類似于用于電路保護的微型氣體放電管 (GDT)。
　　請注意，霓虹燈是具有兩個對稱電極的非極化直流設(shè)備。當施加直流電時，一個電極發(fā)光；如果直流反轉(zhuǎn)，另一個電極就會發(fā)光（圖5）。當連接到交流電源時，電極交替發(fā)光；眼睛整合了這一點并且看不到閃爍。
　氖燈是一種與極性無關(guān)的直流驅(qū)動放電裝置，其陰極會發(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。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)計的可行選擇，這些設(shè)計越來越多地與太陽能電池板、電池儲能系統(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。當施加啟動電壓（“啟動”或“觸發(fā)”）（通常為 55-110 伏交流電或 90-140 伏直流電）時，氣體電離并開始發(fā)光，從而允許非常小的電流從一個電極流向電極。其他。
　　一旦燈泡隨著氣體電離而開始放電，維持（持續(xù)）工作電壓將下降到比初始啟動電壓低約 10 至 20 伏。它被稱為“負電阻”特性，并導(dǎo)致一些有趣的非指示器應(yīng)用。
　　燈將保持打開狀態(tài)，直到電壓降至 50 V 以下。關(guān)閉時，通過小型氖燈的漏電流非常低，約為幾百微安。對于小尺寸燈泡來說，燈開始發(fā)光后的工作電流也很低，約為幾毫安。
　　物理學(xué)家對氖放電行為進行了一百多年的詳細研究，并確定了每個相變及其相關(guān)原因。