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Abnutzung einer CRT-Kathode in Abhängigkeit von G2

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Andreas Winter
 
 
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20.Oct.19 15:05
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Liebe Freunde der Radio- und Fernsehtechnik,

ich habe eine (allgemeine) Frage, die die Lebensdauer einer Bildröhre in Abhängigkeit der Screen-Spannung (G2) betrifft.

Bevor ich mit meiner Frage auf den Punkt komme, muß ich, um Mißverständnissen und unnötigen Weiterungen vorzubeugen, sagen, daß es selbstverständlich ist, daß man bei der Wartung eines Gerätes die Einstellung diverser Spannungen und sonstiger Abgleiche gemäß den Hersteller-Angaben vornimmt.

Soweit vorhanden versteht sich. In der Praxis allerdings steht man immer wieder vor dem Problem, daß eine Service-Anleitung des Herstellers nicht zu beschaffen ist, dann muß man die Einstellung des Screens nach einer der diversen Pi mal Daumen-Methoden vornehmen. Dies läßt natürlich etwas Spielraum in der Einstellung des Screens zu.

(Der Monitor um den es im Beispiel geht, ist immer wieder mal im Einsatz, kommt aus Fernost und der Hersteller hat die Unterlagen nur unvollständig herausgegeben.)

Jetzt komme ich auf den Punkt. Wenn man nun G2 so gut es geht eingestellt hat, hat man wie gesagt etwas Varianz nach oben und unten. Ein etwas zu niedrig eingestellter G2 läßt sich auch durch Anhebung der Helligkeit der Farbkanäle (bei RGB) bzw der Grundhelligkeit feinregeln. Ist G2 ein wenig zu hoch, kann man dies umgekehrt durch Absenkung der Grundhelligkeit korrigieren.

Optisch kann ich mit einem Testbild nicht erkennen, daß das Bild bei leicht verringertem G2 und erhöhter Grundhelligkeit anders aussieht als bei leicht erhöhtem G2 mit herabgesetzter Grundhelligkeit.

Die Geräte, mit denen wir uns hier beschäftigen, sind inzwischen historische Geräte, die Bauteile enthalten, die man nicht oder nur schlecht ersetzen kann. Daher habe ich natürlich ein Interesse, die Geräte so lange wie möglich zu erhalten. Deshalb frage ich mich nun, ob die Einstellung von G2 bzw der Grundhelligkeit eine Auswirkung auf die Lebensdauer der Bildröhre hat.

Wie komme ich darauf: ich ziehe eine Analogie zur Lebensdauer einer typischen Radioröhre in Abhängigkeit der Heizspannung. Ist die Heizspannung etwas zu niedrig, dann nutzt sich das Kathodenmaterial schneller ab. Dieser Vergleich mag vielleicht etwas hinken, aber ich laß mich gerne aufklären.

Vielleicht weiß ja hier jemand eine Antwort auf diese Frage?

Gruß
Andreas

 

Andreas Winter
 
 
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24.Oct.19 22:12
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Ich habe per Email von Pius Steiner den Tipp bekommen, bei der Frage nach der Lebensdauer den Strahlstrom zu beachten, "da die Lebensdauer eines CRTs davon abhängt wie diese betrieben wird. Je höher der Strahlstrom, desto schneller verschlechtert sich seine Leistung."

Vielleicht kommt man damit der Sache etwas näher. Das leuchtet ein, allerdings möchte ich meine Frage etwas präzisieren: es geht hier nicht um die Abnutzung des Phosphorbelags der Schirmfläche, sondern um die Abnutzung des Kathodenmaterials durch ausgestossene Elektronen, und zwar nutzlos ausgestossene Elektronen, die nicht auf der Schirmfläche ankommen, und der Zusammenhang dieser Abnutzung in Verbindung mit G2.

Hauptsächlich wird die Abnutzung des Kathodenmaterials wohl von G1 (dem Wehneltzylinder) abhängen. G2 (Schirmgitter, Screen) hat aber ebenfalls wie G1 einen Einfluß auf die Intensität des Strahlstroms. Ist G2 positiver, ergibt sich insgesamt ein helleres Bild, auch wenn G1 unverändert bleibt.

Warum das so ist, habe ich noch nicht verstanden, denn ich dachte, daß sobald die Elektronen den Wehneltzylinder verlassen haben, dann werden sie schon ihren Weg in Richtung Schirmfläche antreten, und da auch ankommen. Das scheint aber nicht so zu sein. Denn geht man nun hin, und erhöht G1 (Helligkeit des Farbkanals bzw Grundhelligkeit) und reduziert G2, so hat man auf der Schirmfläche vielleicht das selbe Ergebnis wie andersrum, physikalisch werden aber in einem Fall mehr Elektronen von der Kathode ausgestossen, als für die Erzeugung der gleichen Helligkeit notwendig sind. Darin begründet sich die von mir vermutete Abhängigkeit von der Abnutzung der Kathode in Abhängigkeit von G2.

Die Frage ist also noch offen, da ich hier lediglich Vermutungen anstelle.

Gruß
Andreas
 

Michael Salzgeber
Michael Salzgeber
 
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25.Oct.19 00:59
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Hallo Herr Winter,

Herr Steiner hat sicher recht - das Problem ist wohl nicht die Abnutzung des Leuchtstoffes auf dem Schirm (dieser nutzt sich auch ab, aber in der Regel viel langsamer als die Katode und in der Praxis meist nicht relevant) sondern um das Nachlassen der Emission der Katode. Wenn Sie also mit den Spannungen an den Gittern der Röhre experimentieren, ist wohl das einzige aussagekräftige der Katodenstrom - denn alle Ströme, die in der Röhre fließen, werden von der Katode emittiert. Durch einen Strommesser in der Katodenleitung können Sie diesen direkt ablesen, in der Regel sind das mehrere hundert µA bis etwa 1 mA, je nach Röhre.

Wenn Sie jetzt die Helligkeit an G1 und den Arbeitspunkt der Röhre an G2 verändern, müssten bei gleicher Helligkeit dann auch die gemessenen Katodenströme gleich bleiben - wenn keine Elektroden "am Schirm vorbei" verlorengehen.  Hier kann ein Blick auf die Fokussierung nicht schaden - ist diese falsch eingestellt, geht der Strahl ganz oder teilweise auf Abwege....

Übrigens kann, z.B. bei einer Lochmaskenröhre, auch Helligkeit verlorengehen, wenn sich die drei Elektronenstrahlen nicht sauber auf dem Farbtripel treffen, diese werden dann nutzlos in Wärme auf der Lochmaske umgewandelt. Aber das kann man eigentlich immer an ungleichmäßiger Helligkeit und unsauberer Weißwiedergabe erkennen.

viele Grüße,

 

Michael Salzgeber

Andreas Steinmetz
 
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26.Oct.19 19:35
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Da sich hier bisher keine weiteren Beiträge ergeben haben, möchte ich kurz mit einem Denkanstoß kommen, den ich aus Zeitgründen aber auch nicht bis ins Letzte ausformulieren kann.

Bei den üblichen Rundfunkröhren kommt es auf der Kathode zur sog. Inselbildung, wenn man eine hohe negative Vorspannung an G1 braucht, um einen bestimmten Arbeitspunkt einzustellen. Das ist immer dann der Fall, wenn man bei Trioden mit hohen Anodenspannungen arbeitet, und bei Pentoden mit hohen Schirmgitterspannungen. Inselbildung bedeutet, dass nicht mehr die ganze Kathode gleichmäßig emittiert: Die Bereiche, die sich hinter den Steuergitterwindungen verstecken, emittieren wenig bis gar nicht mehr, diejenigen Bereiche aber, die freie Sicht durch die Zwischenräume des Steuergitters hindurch haben, emittieren um so mehr. Das sind die Inseln. Diese werden bei hohen Gesamtströmen entsprechend stark belastetet und können vorzeitig verschleißen.

Möglicherweise lassen sich diese Effekte auf das Strahlsystem einer Bildröhre übertragen. Nun gibt es eine ganze Anzahl verschiedener Konstruktionen mir mehreren oder weniger Gittern (eigentlch Lochblenden), und allein in der Auslegung einer elektrostatischen Fokus-Linse gibt es prinzipielle Unterschiede (z.B. Beschleunigungslinse). Allen Systemen gemeinsam ist aber, dass über die Hilfsgitter kaum Strom fließt. Der Strahlstrom ist also quasi identisch zum Kathodenstrom. Für die Bildhelligheit ist es dann relativ egal, ob ein bestimmter Strahlstrom bei niedriger G2-Spannung und niedriger negativer Wehneltspannung zustandekommt oder bei hoher G2-Spannung und stärker gesperrtem G1. (Die Steuerkennlinien unterscheiden sich aber etwas.) Im letzeren Fall dürfte der Durchmesser der Kreisfläche der emittierenden Kathodenoberfläche, also quasi die Insel, kleiner und damit höher belastet sein als in ersterem Fall. Eine (geringfügig?) niedrigere Lebensdauer ließe sich damit erklären. Übrigens ließe sich anhand der Elektronenoptik auch eine bessere Strahlschärfe ebenso erklären, wie eine Abnahme derselben mit zunehmendem Verschleiß der Kathodenoberfläche, denn dann emittieren nur noch die Randbereiche der Kathode. Das kann man z.B. bei stark gebrauchten 110-Grad-Delta-Farbbildröhren gut beobachten.

Wie gesagt: Nur ein Denkanstoß. Vielleicht stimmt es, oder eben nicht.

  
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