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Glühkathode

Glühkathode

Eine Glühkathode ist eine beheizte Kathode (negativ geladene Elektrode) in Elektronenröhren und teilweise auch in Gasentladungsröhren.

Aufbau

Glühkathoden werden durch einen gesonderten Heizstromkreis mit einer Wolfram-Glühwendel erhitzt (sog. indirekte Heizung) oder sie werden durch den Heizdraht selbst gebildet (direkt beheizte Kathode).
Um die erforderliche Temperatur der Glühkathode gering zu halten, werden Materialien eingesetzt, die eine geringe Austrittsarbeit haben, z. B. Rhenium oder Thorium-dotiertes Wolfram. Meist werden jedoch sog. Oxidkathoden eingesetzt, die mittels einer Barium-Oxid-Schicht besonders geringe Kathodentemperaturen ermöglichen (ca. 700...800°C).

Funktion

Die Elektronen in der Glühkathode haben eine Fermi - Geschwindigkeitsverteilung. Mit Zunahme der Kathoden-Temperatur werden dabei die Elektronen im Schnitt schneller. Die besonders schnellen Elektronen aus dem sogenannten "Fermischwanz" der Geschwindigkeitsverteilung haben genügend Energie um die Austrittsarbeit in das Vakuum leisten zu können. Im Gegensatz zu Kaltkathoden, bei denen die Elektronen durch sehr starke Felder aus der Kathode gerissen werden, ist bei einer Glühkathode die Menge der austretenden Elektronen nur von der Temperatur und den Materialeigenschaften abhängig. Um trotzdem den Kathodenstrom regulieren zu können, wird die Kathode in der Regel im sogenannten raumladungsbeschränkten Bereich betrieben. Dabei werden die Elektronen nicht stark genug von der Kathode abgesaugt um alle Elektronen schnell genug von der Kathode zu entfernen. Die Elektronen verweilen zu lange über der Kathode und bilden eine "virtuelle Kathode" aus. Die virtuelle Kathode ist ein Bereich negativer Raumladung, aus der die Elektronen zu emitieren scheinen und die "überflüssige" Elektronen wieder zurück in die Kathode "drückt".

Anwendung

- indirekt beheizte Oxidkathoden in Kathodenstrahlröhren und Verstärkerröhren
- direkt beheizte Oxidkathoden in Leuchtstofflampen, Vakuum-Messgeräten, Fluoreszenzanzeigen und Gleichrichterröhren
- direkt beheizte Metallkathoden (z.B. thorierte Wolframkathoden) in Magnetrons und Senderöhren

Glühkathoden stellen einen wesentlichen, die Lebensdauer begrenzenden Faktor bei Elektronenröhren und Leuchtstofflampen dar. Hat eine Glühkathode ihre Fähigkeit, Elektronen bei der vorgesehenen Temperatur zu emittieren, verloren, ist sie "taub".

Kategorie:Elektrische Bauelemente

Kathode

In der Chemie ist eine Kathode (von griech. kathodos = hinunter) die Elektrode, an der eine Reduktionsreaktion stattfindet. Es werden also Elektronen über den elektrischen Anschluss aufgenommen und an die chemische Reaktion abgegeben (der Minuspol). Die Kathode ist die Gegenelektrode zur Anode. Kationen wandern zur Kathode und Anionen zur Anode. Eine elektrochemische Reaktion findet immer an der Phasengrenze zwischen einer Elektrode und einer Elektrolytlösung, einem ionenleitenden Feststoff oder Schmelze statt. Die bei der Reduktion entstehenden Elektronen bewegen sich aus der Kathode heraus in die andere Phase, daher der Name von griechisch kathodos für hinunter.
Bei einer Elektrolyse ist die Kathode die negative Elektrode, bei Batterien und Brennstoffzellen die positive Elektrode. Bei wiederaufladbaren Batterien (Sekundärelement, Akkumulator) kann die selbe Elektrode abwechselnd als Anode oder Kathode arbeiten, je nachdem ob die Batterie geladen oder entladen wird. Beispiele für Kathodenreaktionen: Korrosion
- Sauerstoff: O₂ + 4 e^- + 2 H₂O → 4 OH^-
- Wasserstoff: H₃O⁺ + e^- → H_ad + H₂O In der Elektrotechnik ist die Kathode ein Anschluss einer Elektronenstrahlröhre, Leuchtstoffröhre oder Diode. Der Pol, der an den Minuspol der Speisespannung anzuschließen ist, um einen Strom zu erhalten, wird als Kathode bezeichnet. Sehr aufwendige Kathoden findet man bei Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, zum Beispiel in Form von im Meer verlegten riesigen Kupferringen. Kategorie:Chemie Kategorie:Elektrochemie Kategorie:Elektrotechnik ja:カソード

Elektrode

Eine Elektrode (v. engl.: electrode aus electric und griech.: hodós Weg) ist ein Elektronenleiter, der im Zusammenspiel mit einer Gegenelektrode mit einem zwischen beiden Elektroden befindlichen Medium in Wechselwirkung steht. Die meisten Elektroden bestehen aus Metall oder aus Graphit. Oft dienen sie vor allem der Stromzuführung, sie können aber auch an chemischen Reaktionen teilnehmen, z.B. löst sich die Zinkelektrode einer Batterie bei Stromfluss auf, indem Zinkionen in Lösung gehen.

Polarität

Bei Vorgängen, bei denen durch eine von außen angelegte Spannung ein Stromfluss erzwungen wird, z.B. bei der Elektrolyse oder der Elektronenröhre wird die Elektrode, zu der sich negativ geladene Teilchen, also Anionen oder Elektronen, bewegen, Anode genannt. Die Elektrode, zu der sich positiv geladene Teilchen, die Kationen bewegen, heißt dann Kathode. Für die elektrochemischen Elektroden gilt: die Elektrode, an der Oxidation abläuft, ist die Anode. Die Elektrode, an der die Reduktion abläuft, ist die Kathode. Bei einer Elektrolyse wird die chemische Reaktion durch eine von einer äußeren Spannung hervorgerufenen Stromfluss erzwungen, und die Oxidation wird durch den Elektronenentzug an der positiven geladenen Anode hervorgerufen: Die Anode ist in diesem Fall der Pluspol (+). Bei Batterien und Brennstoffzellen, wo die elektrische Spannung durch die chemischen Vorgänge erzeugt wird, ist die Anode negativ geladen, da bei der freiwillig ablaufenden Oxidation Elektronen frei werden. Die Anode ist dann der Minuspol (-).

Elektroden im Gas oder Vakuum oder mit Isolator

Je nach Art des die Elektrode umgebenden Mediums kommt es zu unterschiedliche Formen der Wechselwirkung: Ist das Medium ein Isolator, baut sich zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld auf. Diese Konfiguration wird Kondensator genannt. Ist das Medium ein Vakuum oder ein Gas, so baut sich wie im Falle des Isolators ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden auf. Jedoch können sich Elektronen von einer Elektrode (Kathode) zur anderen bewegen, wenn der Austritt aus der Kathode ermöglicht wird, z.B. durch Feldemission oder thermische Emission (→Elektronenröhre, Röntgenstrahler). Ist das Medium ein Gas, dann werden die Atome bzw. Moleküle des Gases teilweise ionisiert, so dass ein Plasma entsteht. Im Plasma bewegen sich neben den Elektronen auch die Ionen im elektrischen Feld (→Gasentladungslampe). Auch die Elektroden der Zündkerzen und die Schweißelektroden beim Elektroschweißen fallen in diese Kategorie. Die Schweißelektroden erzeugen beim Schweißen einen Lichtbogen mit dem zu schweißenden Material. In der Hitze des Lichtbogens schmelzen beide und die Elektrode dient als Zusatzwerkstoff, damit die Materialien verbunden werden.

Elektrochemische Elektroden

Hier ist das Medium, das an die Elektrode grenzt, ein flüssiger oder fester Ionenleiter, der Elektrolyt. Durch Oxidations- und Reduktionsreaktionen oder durch eine äußere Spannung baut sich an der Elektrode ein elektrochemisches Potenzial auf. Man unterscheidet je nach Art der Abhängigkeit des Potenzials von der Konzentration des Elektrolyten vier Typen von Elektroden: # Elektroden erster Art # Elektroden zweiter Art, bei denen Feststoffe an der Reaktion beteiligt sind # Redox - Elektroden; hier treten keine Metallionen sondern Elektronen durch die Phasengrenzen. Das Metall selbst wird dabei nicht angegriffen, da kein Stofftransport durch die Phasengrenzen stattfindet. # Ionensensitive Elektroden, bei denen das Potenzial im Idealfall von der Konzentration nur eines bestimmten Ions abhängt. Schließt man zwei Elektroden, die in unterschiedlich konzentrierte Elektrolytlösungen tauchen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, über einen Stromkreis aneinander, erhält man ein galvanisches Element. Zwischen den Elektroden besteht eine Spannung, die häufig auch die elektromotorische Kraft (EMK) genannt wird. Solch eine Anordnung kann Strom abgeben (→Batterie) Durch Zuschalten einer äußeren Spannung laufen andere chemische Reaktionen an den Elektroden ab (→Elektrolyse). Die Elektroden können aus Metallen oder Halbleitern bestehen, z.B. auch aus Graphit, und können flüssig (Quecksilber) oder fest sein. Eine zum Korrosionsschutz verwendete Elektrode ist die Opferanode.

Historisches

Die Begriffe Elektrode, Elektrolyt, Anode, und Kathode stammen von Michael Faraday. Kategorie:Elektrochemie ja:電極

Gasentladungsröhre

Die Gasentladungsröhre wird als Gasentladungslampe, Überspannungsableiter, Diode (Quecksilberdampfgleichrichter), Schalter (Thyratron) oder zu Anzeigezwecken (Glimmlampe, Ziffernanzeigeröhre) eingesetzt und ist ein gasgefülltes Gefäß aus Isoliermaterial (zum Beispiel Glas, Quarz, Keramik) mit geheizten, ungeheizten oder kalten Elektroden. Es gibt auch Gasentladungsröhren ohne Elektroden, z.B. Nulloden und Schwefellampen. Siehe auch: Gasentladung, Diodenkennlinie Kategorie:Elektrische Bauelemente

Austrittsarbeit

Als Austrittsarbeit wird die Arbeit bezeichnet, die benötigt wird, um ein Elektron aus einem Festkörper beim äußeren photoelektrischen Effekt freizuschlagen. Sie ist vergleichbar mit der Ionisationsenergie eines Atoms oder Moleküls. Der grundlegende Unterschied jedoch ist, dass die Austrittsarbeit für Elektronen aus den verschieden Elektronenschalen unterschiedlich ist. Möchte man ein Elektron aus einer tieferen (energetisch niedrigeren Schale) freisetzen, muss mehr Energie aufgebracht werden. Die Ionisationsenergie hingegen bezieht sich nur auf die minimale Energie, die aufgebracht werden muss, um irgend ein Elektron aus seiner Bindung zu lösen. Die Austrittsarbeit ist weiterhin abhängig von der Art des Metalls bzw. Festkörpers (Stoffes), aus dem Elektronen ausgelöst werden. Z.B. benötigt man bei Zink eine wesentlich höhere als bei Cäsium. Ebenso ist je Stoff die Frequenz des Lichtes entscheidend. Während bei Cäsium bereits UV-Licht-armes Tageslicht oder UV-Licht-loses Glühlicht Elektronen herauslöst, oder diese sogar von alleine austreten, benötigt Zink das höherfrequente, energiereichere UV-Licht. Die ausgelösten Elektronen besitzen eine bestimmte kinetische Energie:

W_ = W_ + W_

Die Messung der Austrittsarbeit wird meist über die Messung der Energie der freigesetzten Elektronen realisiert. Diese ergibt sich aus der Differenz der eingebrachten Energie (meist die Energie des eingestrahlten Photons) und der Austrittsarbeit. Wenn man also die Bewegungsenergie der Elektronen gemessen hat (zum Beispiel durch die Ablenkung in einem Magnetfeld, oder durch den Stromfluss), und die benutzte Wellenlänge durch Filter oder Lasereigenschaften bekannt ist, kann man die Austrittsarbeit als Differenz berechnen: ::

W_ = E_-E_

Kategorie:Festkörperphysik

Rhenium

Rhenium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Re und der Ordnungszahl 75. Ein silberweiß glänzendes, seltenes, schweres, mehrwertiges Übergangsmetall, chemisch dem Mangan ähnelnd, wird es in einigen Werkstoffen verwandt.

Geschichte

Rhenium (lat. Rhenus für Rhein) war das letzte zu entdeckende chemische Element, das nicht radioaktiv ist. 1925 berichteten Walter Noddack, Ida Tacke, und Otto Berg über den Nachweis des Rheniums in Platinerz und im Niobit, als auch im Gadolinit und im Molybdänit.
1928 extrahierten sie aus 660 Kilogramm Molybdänit ein Gramm Rhenium. Wegen der hohen Kosten begann die Herstellung nennenswerter Mengen erst ab 1950, als man für entwickelte Wolfram-Rhenium- und Molybdän-Rhenium-Legierungen einen größeren Bedarf hatte.

Vorkommen

Rhenium kommt natürlich nicht elementar vor. In der Lithosphäre sind nur etwa 0,001 ppm enthalten. Rhenium wird aus den anfallenden molybdänhaltigen Abgasen und Flugaschen beim Abrösten sulfidischer Kupfererze gewonnen. Einige Molybdänerze enthalten etwa 0,002 - 0,2 % Rhenium. Metallisches Rhenium wird durch Reduktion von Ammoniumperrhenat mit Wasserstoff bei hohen Temperaturen gewonnen. 1994 entdeckte man das erste Rheniummineral Rheniumsulfid ReS₂ am Gipfelkrater des Vulkans Kudriavy.

Eigenschaften

Der Schmelzpunkt des silbrig weiß glänzenden Rheniums wird nur von den Elementen Wolfram und Kohlenstoff übertroffen. Auch die hohe Dichte wird nur von drei Elementen übertroffen, Platin, Iridium und Osmium.
In Verbindungen liegt Rhenium meistens in den Oxidationsstufen +7, +6, +4, +2 und -1 vor, aber auch die Stufen +1, +3, +5, sind möglich.
Gewöhnlich wird es als Metallpulver gehandelt. Durch Sintern im Vakuum oder in einer Wasserstoffatmosphäre kann es zu einem kompakten Werkstück mit einer Dichte von bis 90 % des metallischen Elementes verdichtet werden. Im geglühten Zustand ist es duktil und kann gebogen, gewickelt oder gewalzt werden.
Rhenium-Molybdän-Werkstoffe sind unterhalb von 10 K supraleitend.
An Luft wird Rhenium erst oberhalb von 1000 °C angegriffen. In oxidierenden Säuren reagiert es unter Bildung von Rhenium(VII)-Säure HReO₄.

Verwendung

Platin-Rhenium-Katalysatoren werden zur Herstellung von bleifreiem hochoktanigem Benzin eingesetzt. Gegenüber reinen Platinkatalysatoren vergiften sie nicht so schnell und lassen sich besser regenerieren. Als Legierungszusatz in Superlegierungen zur Herstellung von Gasturbinenteilen erhöht es die Warmfestigkeit. Andere Anwendungen :
- Draht- und Drahtgestricke in Massenspektrometern und in Glühkathoden
- Legierungszusatz für Molybdän- und Wolframlegierungen zur Verbesserung der Duktilität
- Legierungszusatz in Drehanoden von Röntgenröhren
- Legierungszusatz in hitzbeständigen Einkristalllegierungen auf Nickelbasis. Ein Zusatz von 2-3 % Rhenium stabilisiert den Einkristall.
- Platin-Rhenium-Katalysatoren sind unempfindlich gegen Vergiftungserscheinungen durch Verkohlung. Sie werden daher in verschiedenen Kohlenwasserstoffsynthesen eingesetzt.
- Wegen des geringen Abbrandes wird Rhenium als Kontaktwerkstoff für elektrische Schalter verwendet
- Thermoelemente aus Rhenium-Wolfram werden zur Temperaturmessung bis zu 2200 °C eingesetzt
- Bestandteil von Blitzlichtlampen in der Fotografie

Isotope

Natürlich vorkommendes Rhenium besteht aus einem stabilen Isotop und einem radioaktiven Isotop mit einer sehr langen Halbwertszeit. Zusätzlich sind 26 instabile Isotope nachgewiesen worden.

Vorsichtsmaßnahmen

Rhenium hat keine biologische Bedeutung für den menschlichen Organismus. Das Element wird als gering toxisch eingestuft. Toxizitätswerte sind nicht bekannt. Über die Giftigkeit von Rhenium ist wenig bekannt beziehungsweise sind noch nicht ausreichend erforscht.

Weblinks

- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Re/index.html WebElements.com - Rhenium]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Re.html EnvironmentalChemistry.com - Rhenium]
- [http://pse.pniok.de/re.htm Bild in der Elementesammlung von Pniok.de] Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gruppe-7-Element Kategorie:Periode-6-Element Kategorie:Übergangsmetall ja:レニウム nb:Rhenium

Austrittsarbeit

W_ = W_ + W_

W_ = E_-E_

Kategorie:Festkörperphysik

Raumladung

Als Raumladung bezeichnet man jede Ansammlung elektrisch geladener Teilchen im Vakuum. Ein Plasma kann man als Überlagerung einer positiven (Ionen) und einer negativen Raumladung (Elektronen) auffassen. Das Stärkemaß einer Raumladung ist die Raumladungsdichte.

Kathodenstrahlröhre

Die Kathodenstrahlröhre (engl. cathode ray tube, kurz CRT) ist eine Elektronenröhre zur Erzeugung von Elektronenstrahlen, mit der sich u. a. schnell ändernde Spannungen und Ströme auf einem Fluoreszenzschirm sichtbar machen lassen. Fluoreszenz Fluoreszenz Fluoreszenz

Verwendung

Kathodenstrahlröhren werden bis heute in Oszilloskopen, Radargeräten und verschiedenen Laborgeräten sowie in weiterentwickelter Form als Bildschirm in Fernsehgeräten und als Computer-Display verwendet. Die Kathodenstrahlröhre wird in diesen Anwendungen jedoch zunehmend durch Plasma-, TFT- oder LCD-Bildschirme abgelöst. Raster- und Transmissions-Elektronenmikroskope enthalten Kathodenstrahlröhren zur Elektronen"beleuchtung" der Proben. Auch sogenannte Elektronenkanonen mit Leistungen von Hunderten von Kilowatt zum Elektronenstrahlschweißen sind vom Prinzip her Kathodenstrahlröhren. Das Betatron enthält ein Kathodenstrahlsystem zur Injektion der zu beschleunigenden Elektronen. Kathodenstrahlröhren werden weiterhin zum Direkt-Schreiben/Belichten in der Halbleiterfertigung, zum Mikrostrukturieren/Abgleichen von Dünnschicht-Schaltkreisen sowie zur Vernetzung von Polymeren eingesetzt.

Geschichte

Die Kathodenstrahlröhre wurde 1897 von Karl Ferdinand Braun (1850-1918) entwickelt und wird deshalb auch oft braunsche Röhre genannt. Anfangs war nicht bekannt, dass die von der Kathode ausgehende Strahlung aus Elektronen besteht, daher verwendete man dafür die Bezeichnung Kathodenstrahlen. Prof. Manfred von Ardenne hat sich große Verdienste bei der Weiterentwicklung der braunschen Röhre zum Fernsehgerät, der Rasterelektronenmikroskope und von starken Elektronenstrahlquellen für industrielle Anwendungen erworben.

Aufbau

Die Kathodenstrahlröhre besteht aus einem abgeschlossenen evakuierten Glaskolben mit einer Glühkathode, dem vor der Kathode liegenden Wehneltzylinder und einer Anode in Form einer Lochblende sowie meist einem Leuchtschirm am anderen Ende des Kolbens. Wird zwischen der geheizten Kathode und der Anode eine hohe elektrische Spannung (ca. 17.000 Volt bei Fernsehbildschirmen) angelegt, so werden die aus der Kathode ausgetretenen Elektronen beschleunigt und verlassen durch die Anode das Beschleunigungsfeld. Durch ein Fokussiersystem (Lochblenden verschiedener Spannung oder Magnete) werden die Elektronen zu einem Strahl gebündelt und treffen fokussiert z.B. auf einen aus fluoreszierenden Stoffen bestehenden Leuchtschirm, der dort durch Elektronenbeschuss aufleuchtet. Der Wehneltzylinder dient der Steuerung des Strahlstromes und damit der Helligkeit des Leuchtpunktes.

Herstellung von Farbbildröhren

An das Glas von Bildröhren werden hohe Anforderungen gestellt:
- hohe Festigkeit
- Abschirmung der entstehenden Röntgenstrahlung
- bei Farbbildröhren an die Maske angepasster thermischer Ausdehnungskoeffizient Diese Anforderungen können nur durch mehrere verschiedene Glassorten erfüllt werden. Auf die Schirminnenseite wird durch das sogenannte "Flowcoaten" (=Fließbeschichten) der Leuchtstoff aufgebracht: bei Farbfernsehröhren sind dies senkrecht angeordnete, nebeneinanderliegende rot, grün und blau fluoreszierende Leuchtstoffstreifen. Bei sog. "Black-Matrix"-Röhren sind diese nochmals durch einen schwarzen Graphitstreifen voneinander getrennt. Hinter dem Leuchtschirm ist eine Aluminiumschicht aufgedampft, die von den Elektronen durchdrungen wird. Sie sorgt für Reflexion des Lichtes nach vorn und schützt die Leuchtstoffe vor beschleunigten (Restgas-)Ionen. In den Schirmecken befinden sich "Schirmpins" (Stahlstifte), an denen später die Maske und der Abschirmkonus befestigt werden.
Die Maske (Schlitz- oder Lochmaske aus Invar-Stahl) sorgt dafür, dass je einer der Elektronenstrahlen immer nur "seine" Farbe trifft - die Positionierung der Maske muss daher relativ zum Schirm sehr genau und stabil sein. Um den Schirm herum befindet sich eine Metallbandwicklung als Implosionsschutz, da dort das Glas vor Zugspannungen geschützt werden muss. Das Strahlsystem einer Farbbildröhre besteht aus 3 gleichartigen Elektronenstrahlquellen, die entweder im Dreieck (dann Lochmaske, Farben in Tripelanordnung) oder nebeneinander ("in-line", Trinitron, Schlitzmaske) angeordnet sind.

Funktion der Strahlablenkung

Durch Ablenkfelder (elektrische Felder bei Oszilloskopen oder magnetische Felder bei Fernseh- und Computerbildschirmen) kann der Elektronenstrahl auf einen beliebigen Punkt des Leuchtschirmes gerichtet werden, die bei dieser Funktionsweise abgestrahlten elektomagnetischen Wellen können aufgefangen werden um sie mithilfe der Van-Eck-Phreaking-Technik auf einem zweiten Bildschirm darzustellen (Spionage). Die Ablenkfelder werden dabei durch elektrische Spannungen an horizontalen und vertikalen Ablenkplatten oder durch elektrische Ströme in den orthogonal angeordneten Ablenkspulen erzeugt. In Bildschirmen für Fernseher und Computer werden magnetische Ablenksysteme verwendet, da mit ihnen eine stärkere Ablenkung und somit eine kürzere Bauweise möglich ist. Spionage Ein Problem dabei sind die durch inhomogene Felder und den flachen Bildschirm entstehenden Abbildungsfehler (Kissenverzerrungen), die korrigiert werden müssen. Auch müssen bei Farbbildröhren alle 3 Elektronenstrahlen immer gemeinsam auf einem Punkt des Schirmes auftreffen (Konvergenz). Dies wird erreicht, indem man einerseits speziell berechnete, nicht-linear angesteuerte zusätzliche Ablenkspulen verwendet und andererseits anstelle eines einfachen Sägezahns eine komplexer geformte Ablenkspannung verwendet. Elektronenstrahlröhren in direkt anzeigenden Oszilloskopen arbeiten mit elektrischer Ablenkung (Ablenkplatten), da durch diese sehr schnelle Ablenkungen des Elektronenstrahls möglich sind und damit höhere Frequenzen darstellbar werden. Aufgrund der geringen Ablenkwinkel ist hier auch ohne Korrekturen eine verzerrungsarme Darstellung möglich.

Siehe auch

- Elektronenröhre
- Beschleunigungsspannung
- Ablenkfrequenz
- Bildverstärker
- Kathodenstrahlröhrenbildschirm
- SED

Weblinks

Kategorie:Elektrische Bauelemente Kategorie:Videotechnik Kategorie:Fernsehtechnik
- [http://members.chello.nl/~h.dijkstra19/page3.html The Cathode Ray Tube site] ja:ブラウン管 ko:음극선관

Leuchtstofflampe

Die Leuchtstoffröhre ist eine Gasentladungslampe, die innen mit einem fluoreszierenden Leuchtstoff beschichtet ist. Als Leuchtmittel ist eine geringe Menge Quecksilber in der Röhre, welche hauptsächlich ultraviolettes Licht abstrahlt. Dieses wird von der Beschichtung in sichtbares Licht umgewandelt. Leuchtstoffröhren werden im Volksmund oft fälschlicherweise als Neonröhren bezeichnet, obwohl sie kein Neon, sondern Argon enthalten. Eine ebenso verbreitete falsche Annahme ist, dass Leuchtstofflampen beim Einschalten so viel Energie verbrauchen würden wie bei einem mehrstündigen Betrieb. Leuchtstoffröhren zeichnen sich durch eine sehr lange Lebensdauer aus, die durch die Adsorption des Quecksilbers an den Lampenkomponenten und durch die Lebensdauer der Kathoden begrenzt ist. Leuchtstoffröhren haben eine hohe Lichtausbeute von ca. 80 lm/W (sprich: Lumen pro Watt; zum Vergleich: Glühlampe: weniger als 20 lm/W) und damit einen niedrigeren Energiebedarf. Die neue Generation von Leuchtstoffröhren des Typs T5 kommen sogar auf bis zu 104 lm/W. Leuchtstofflampen sparen somit gegenüber Glühlampen 75 bis 80% Energie ein. Eine normale Leuchtstofflampe (Osram Lumilux T5, 14-80W) erreicht eine Nutzleuchtdauer von 18.000 Stunden. Kompaktleuchtstofflampen erreichen eine Nutzleuchtdauer von maximal 6.000 h (zum Vergleich: konventionelle Glühlampen haben eine Standzeit von etwa 1.000 Stunden). Nach dieser Zeit sollten die Röhren ausgetauscht werden, da sie weniger als 80% des ursprünglichen Leuchtstromes aussenden. In dieser Zeit haben sich die Lampen allerdings durch die reduzierten Stromkosten mehrfach bezahlt gemacht.

Geschichte

Der erste Vorläufer der modernen Leuchtstoffröhre ist die so genannte Geißlersche Röhre (benannt nach Heinrich Geißler, der sie 1857 erfand). Die Geißlersche Röhre besteht aus einer evakuieren Glasröhre mit jeweils einer Elektrode an den Enden. Die Röhre ist mit einem Gas (z.B. Neon, Argon oder auch einfach nur Luft) unter niedrigem Druck befüllt. Legt man nun eine Hochspannung an die beiden Elektroden an, so beginnt das Gas im Inneren zu leuchten. Diese Röhre wurde in den 1880er Jahren in größeren Stückzahlen produziert. Sie dienten vorwiegend nur der Unterhaltung, da sie für Beleuchtungszwecke nicht hell genug waren. 1901 erfand Peter Cooper Hewitt die Quecksilber-Dampflampe, die blaugrünes Licht ausstrahlt. Diese Lampe wurde aufgrund ihrer hohen Effizienz in der Fotographie genutzt. Die Lichtfarbe spielte bei der damaligen Schwarz-Weiß-Fotographie noch keine besondere Rolle. Edmund Germer schlug 1926 vor, den Druck innerhalb der Röhre zu erhöhen und die Röhre mit einem Leuchtstoff zu beschichten, der ultraviolette Strahlung in sichtbares Licht umwandelt. Die Firma General Electric kauft später Germers Patent und produzierte ab 1938 Leuchtstofflampen mit kommerziellem Erfolg. Seither haben Leuchtstofflampen große Verbreitung erfahren, 70% des künstlichen Lichtes werden mit Fluoreszenzlampen erzeugt. (Quelle: Osram-Homepage)

Einteilung

Im Allgemeinen unterscheidet man zwischen so genannten Heißkathodenröhren und Kaltkathodenröhren.

Heißkathodenröhren

Bei den Heißkathodenröhren (Leuchtstofflampen, Energiesparlampen) ist an den Enden jeweils ein Heizdraht eingebaut. Eine geeignete Beschichtung reduziert die Austrittsarbeit der Elektronen, damit der Heizdraht bei moderaten Temperaturen genügend Elektronen emittiert. Beim Startvorgang werden zunächst beide Elektroden von Strom durchflossen, um sie zu heizen. Dann wird durch die Starteinrichtung zwischen den Elektroden die eigentliche Betriebs-Spannung freigegeben. Es ist eine Wechselspannung, daher wirken beide Elektroden jeweils eine halbe Periode lang abwechselnd als Anode (Positive Elektrode) bzw. Kathode. Diese Entladungs-Spannung beschleunigt die Elektronen, die sich um den Kathodenheizdraht angesammelt haben, im elektrischen Feld in Richtung Anode. Bei ihrem Flug durch die Röhre stoßen die Elektronen mit den Quecksilberatomen zusammen. Dabei wird das Gas ionisiert (Stoßionisation), und es entsteht ein Plasma innerhalb der Glasröhre. Durch Ionen- und Elektronenbombardement auf die Elektroden wird nun die Erwärmung der Kathoden durch den Entladungsstrom selbst aufrechterhalten und der Stromdurchfluss durch die Heizdrähte der Kathoden ist nicht weiter erforderlich. Das Plasma strahlt Licht aus, im Falle von Quecksilbergas überwiegend UV-Strahlung. Der Anteil des sichtbaren Lichts, welches das Plasma abstrahlt, ist eher gering. Um den Anteil des sichtbaren Lichts zu erhöhen, wird die Röhre von innen mit einem Leuchtstoff beschichtet (daher der Name Leuchtstoffröhre), der im sichtbaren Spektrum zu leuchten beginnt, sobald er mit UV-Licht bestrahlt wird (in diesem Fall von innen). Der Leuchtstoff setzt einen Großteil der UV-Strahlung in sichtbares Licht um, was den positiven Nebeneffekt hat, dass der Anteil UV-Strahlung, der aus der Röhre kommt, sehr gering ist und daher keine gesundheitsschädliche Wirkung mehr hat. Der eingesetzte Leuchtstoff muss allerdings nicht zwangsläufig weiß leuchten. Die Industrie bietet praktisch jede beliebige Farbe an. Röhren ohne Leuchtstoff werden vorwiegend zur Entkeimung von künstlich angelegten Gewässern verwendet, da sich harte, nahezu ungefilterte UVC-Strahlung besonders gut zum Abtöten von Kleinstlebewesen eignet. Für die Verwendung in Solarien oder in Discotheken werden Glassorten eingesetzt, welche die Emission des krebserregenden UV-B- und UV-C-Anteils auf ein zulässiges Minimum reduzieren.
Sog. Schwarzlichtröhren sind außerdem mit Nickeloxid beschichtet, welches den sichtbaren Teil des Quecksilber-Spektrums absorbiert und nur den Ultraviolettanteil austreten lässt.

Energiesparlampen

Auch die so genannten Energiesparlampen sind Leuchtstofflampen (so genannte Kompaktleuchtstofflampen). Die Röhre, in der sich das Plasma ausbreitet, ist bei diesen Lampen oft mehrfach gebogen, um sie platzsparender unterzubringen. Kompaktleuchtstofflampen gibt es in verschiedenen Ausführungen:
- Mit Edison-Schraubgewinde (E14, E27), um direkt in einer 230 V Lampenfassung betrieben zu werden. Hier befindet sich das für den Betrieb erforderliche Vorschaltgerät im Sockel der Lampe und kann konventionell oder elektronisch ausgelegt sein. Diese Ausführung kann als direkter Ersatz für eine Glühlampe verwendet werden. Nachteil ist der etwas höhere Preis und der ökologische Aspekt, da hier das Vorschaltgerät untrennbar mit dem Leuchtmittel verbunden ist und die Einheit nur als Ganzes entsorgt werden kann.
- Mit Stecksockel und zwei Stift-Kontakten. Zwischen den beiden Kontakten am Sockel befindet sich ein länglicher, quaderförmiger Block aus Kunststoff der den Starter (einfacher Glimmzünder mit Entstörkondensator) enthält. Die Leuchte, in die dieses Leuchtmittel eingesteckt wird, benötigt für den Betrieb nur ein Vorschaltgerät, z.B. eine normale Drosselspule. Der Starter ist fest in der Lampe integriert und wird bei jedem Leuchtmittelwechsel automatisch mit ausgetauscht. Diese Ausführung ist relativ kostengünstig. Die Schaltung entspricht elektrisch dem Betrieb einer Leuchtstofflampe mit konventionellem Vorschaltgerät. Elektronische Vorschaltgeräte können gelegentlich zu Startproblemen führen.
- Mit Stecksockel und vier Stift-Kontakten. Bei dieser Version handelt es sich nur um die Leuchtstoffröhre selbst, sie ist technisch also das Äquivalent zur normalen stabförmigen Leuchtstofflampe. Der Sockel fällt relativ kurz und kompakt aus. Diese Art von Lampen kann mit elektronischen oder konventionellen Vorschaltgeräten betrieben werden. Bild:Energiesparlampe.jpg|Energiesparlampe mit im Sockel intergrierten Vorschaltgerät. 230 V, 23 W, 1.500 lm, E27, Höhe ca. 175 mm Bild:Kompaktleuchtstofflampe.jpeg|Kompaktleuchtstofflampe 18 W U-förmig gebogen; Starter im Sockel integriert Streng genommen ist Energiesparlampe jedoch nur ein relativer Begriff und bezeichnet eine (meist) elektrische Lichtquelle (Lampe), die weniger Energie verbraucht als alternativ vorhandene und zunächst mehrheitlich eingesetzte Technologien. Seit einigen Jahren bezeichnet man somit die hier beschriebene Leuchtstoffröhre als Energiesparlampe im Vergleich zur konventionellen Glühlampe (Metallfadenlampe). In der Vergangenheit war bereits z. B. um 1900 die Nernstlampe eine Energiesparlampe im Vergleich zur Kohlenfadenlampe, anschließend war die Metallfadenlampe wiederum eine Energiesparlampe im Vergleich zur Nernstlampe. Heute kann man bereits die Leuchtdiode (LED) als Energiesparlampe im Vergleich zur Leuchtstoffröhre bezeichnen.

Kaltkathodenröhren

Kaltkathodenröhren sind prinzipiell genauso aufgebaut wie die Heißkathodenröhren, nur dass hier keine Heizdrähte vorhanden sind. Bei diesen Röhren kann der Elektronenfluss zwischen Kathode und Anode nur durch eine höhere Spannung, manchmal auch durch eine zusätzliche Zündspannung erreicht werden. Grund ist der sog. Kathodenfall - eine hohe Feldstärke unmittelbar an den Kathoden ist nötig, um Elektronen daraus zu lösen. Das führt gegenüber Leuchtstofflampen zu einem geringeren Wirkungsgrad, vermeidet jedoch die Heizung und Beschichtung der Elektroden, wodurch die Lebensdauer erheblich höher ist. Siehe Leuchtröhre

Neonröhren

Die eigentlichen Neonröhren werden ähnlich wie Leuchtstofflampen angeregt. Im Gegensatz zum Quecksilberdampfplasma leuchtet Neonplasma aber intensiv rot, siehe Neonröhre. Damit ist es zu Beleuchtungszwecken weniger geeignet, wird aber zum Beispiel in der Lichtwerbung (Leuchtreklame) verwendet. Auch viele andere chemische Elemente wie z.B. Natrium können im gasförmigen Zustand zum Leuchten angeregt werden und finden als Hauptbestandteil oder als Zusatzstoff in verschiedenen Lampen Verwendung: Metalldampflampe, Natriumdampflampe.

Zündung mit konventionellem Vorschaltgerät KVG

Zur konventionellen Zündung einer Leuchtstoffröhre sind zwei Elemente wesentlich. Die Drossel, in Reihe zur Röhre geschaltet, hat die Aufgabe, die zur Zündung der Röhre erforderliche Spannung zu erzeugen und im Betrieb den durch die Röhre fließenden Strom zu drosseln. Die Drosselspule wird auch als Vorschaltgerät, KVG, bezeichnet. Sie hat bei einer 58 W-Röhre eine Wirkverlustleistung von ca. 12 W. Der Starter ist dafür zuständig, die Drosselspule zur Erzeugung der Zündspannungsimpulse zu veranlassen. Er wird zur Röhre parallel geschaltet und besteht in seiner traditionellen Ausführung neben einem Entstörkondensator vor allem aus einer Glimmlampe, deren eine Elektrode als Bimetallstreifen ausgeführt ist. Mit einer Drosselspule und einem Bimetallstarter geht der Startvorgang wie folgt vor sich: Nach dem Einschalten liegt, da durch die Röhre noch kein Strom fließt, die volle Netzspannung am Starter an. Durch das Gas in der Glimmlampe des Starters findet eine Entladung statt, sodass sich der Bimetallstreifen erwärmt und sich dadurch so verbiegt, dass er Kontakt zu der zweiten Elektrode der Glimmlampe herstellt. Nun fließt ein großer Strom durch die Heizwendeln in der Leuchtstoffröhre und die Drosselspule. Die fehlende Glimmentladung im Starter lässt das Bimetall abkühlen und den Kontakt öffnen. Die Selbstinduktion durch den schnellen Abfall des Stromes in der Drosselspule erzeugt nun kurzzeitig eine hohe Spannung, die das mit Ladungsträgern angereicherte Gas in der Röhre zündet. Die Betriebsspannung teilt sich nun an Röhre und Vorschaltgerät so, dass eine ausreichende Spannung (zwischen 50 V und 110 V) erhalten bleibt, um die Röhre am Leuchten zu halten. Diese Spannung reicht nun aus, um einen weiteren Zündvorgang mit jeder Halbwelle auszulösen, da das Gas genügend ionisiert ist und die Elektroden erwärmt sind. Leider erlischt der Lampenstrom bedingt durch die 50 Hz Wechselspannung im Bereich eines jeden Nulldurchganges. Es entstehen Hell-Dunkel-Phasen genannt Stroboskopeffekt, welche sich bei schnellen Bewegungen bemerkbar machen oder bei rotierenden Arbeitsmaschinen eine langsame oder stehende Maschine vortäuschen können. Das menschliche Auge ermüdet unter dem Stroboskopeffekt nachweislich schneller. Abhilfe bietet die Duoschaltung oder bei großen Anlagen die Versorgung mit 3-Phasen-Wechselstrom (Drehstrom) oder ein elektronisches Vorschaltgerät.

Betrieb mit elektronischem Vorschaltgerät EVG

Stroboskopeffekt Die Anordnung aus konventionellem Vorschaltgerät und Starter kann durch ein elektronisches Vorschaltgerät ersetzt werden. Das Bild zeigt den Aufbau für eine Energiesparlampe. Zusammen mit dem Siebkondensator (großer aufrecht stehender Zylinder) erzeugt der Gleichrichter (kleines schwarzes Bauteil mit dem Aufdruck + -, links oben im Bild) eine Gleichspannung. Die beiden aufrecht stehenden Halbleiter (Power MOSFET oder Bipolartransistoren) links vom Siebkondensator wandeln sie in eine hochfrequente Wechselspannung um, die einen LC-Reihenschwingkreis (Drossel mit dem Aufdruck 3.5 mH und einer der Kondensatoren in den rechteckförmigen Plastikgehäusen) mit der Leuchtstofflampe als Last treibt. Der kleine Transformator, bestehend aus einem Ferritkern mit 2x3 und 1x5 Windungen, dient zur Steuerung der Halbbrücke aus den beiden Transistoren. Die Zündung der Leuchtstofflampe erfolgt nach vorheriger Vorheizung durch die Einstellung der Taktfrequenz der Halbbrücke auf einen Wert, der den Reihenschwingkreis in dessen Resonanz steuert, was zu einer hohen Spannung über der Lampe führt, die die Leuchtstofflampe schließlich durchzünden lässt. Nach der Zündung fällt die Impedanz der Lampe auf ihren Betriebswert, wodurch sich an der Lampe Betriebsspannung einstellt. Die beiden aufrechtstehenden Zuleitungsdrähte waren mit der Schraubfassung, links oben im Bild, verbunden. Der linke Draht ist in Glas gekapselt (Feinsicherung?). Als Vorteile gegenüber dem konventionellen Vorschaltgerät ergeben sich, je nach Bauform:
- fast keine Blindleistung
- geringere Verlustleistung in Vorschaltgerät und Lampe (bis zu ca. 25%)
- zuverlässiger Start
- flimmerfreier Betrieb ohne Stroboskopeffekt, daher auch an rotierenden Maschinen einsetzbar
- Fehlererkennung und Abschaltung bei defekter Lampe
- geringere Geräuschentwicklung (kein Netzbrummen)
- adaptive Spannungsanpassung, z.B. 154...254 V DC bei Notstrombetrieb und 220...240 V AC bei normaler Netzverfügbarkeit Die Wirkverlustleistung ist ca. 4...6 W bei einer 58-Watt-Leuchtstofflampe, der Preis ist im Vergleich zum konventionellen Vorschaltgerät höher. Die Energieeinsparung begründet sich zum Teil damit, dass die hohe Frequenz der Wechselspannung (zwischen 10 und 100 kHz) den ionisierten Atomen weniger Zeit lässt, um sich mit den freien Elektronen zu rekombinieren. Die Leitfähigkeit des Plasmas nimmt daher in den Pausen während des Nulldurchgangs der Spannung weniger stark ab, als bei den 50 Hz Netzfrequenz der konventionellen Vorschaltgeräte. Dieser Effekt wird als HF-Gewinn bezeichnet. Das Nachleuchten der fluoreszierenden Leuchtstoffschicht trägt ebenfalls dazu bei, die Dunkelphase beim Nulldurchgang der Spannung zu reduzieren. Zur Beurteilung des Energieverbrauchs werden EVG wie andere elektrische Verbraucher in Energieeffizienzklassen des Energie-Effizienz-Index (EEI) eingeteilt. Der EEI berücksichtigt sowohl die Leistungsaufnahme des EVG als auch die Lichtausbeute der Lampe. Innerhalb dieser Klassifizierung erreichen gute EVG die Klasse "A2". Der Wirkungsgrad eines EVG kann bis zu 95 % erreichen. Dimmbare EVG können den Lampenstrom variieren, um so eine Helligkeitsregelung (z.B. 3 % bis 100 % Helligkeit) der Lampe zu erreichen. Bei geringerer Helligkeit ist die Leistungsaufnahme des EVG gleichsam niedriger, wodurch dimmbare EVG unter Umständen in die EEI-Klasse "A1" eingeteilt werden können.

Farbe

Helligkeit Vielleicht der größte Nachteil von Leuchtstoffröhren ist, dass sie im Gegensatz zur Glühlampe kein kontinuierliches Farbspektrum aufweisen. Dass der Kunde die Wahl zwischen etwa einem Dutzend Farben hat, davon viele unterschiedliche Varianten von Weiß, macht ihm die Auswahl nicht einfacher. Grob teilt man die weißen Leuchtstoffröhren in warmweiß (warm white), neutralweiß (white) und tageslichtweiß (day light) bzw. kaltweiß (cool white) ein. Den besten Kompromiss bilden sicher die neutral weißen Lampen, die kaltweißen oder tageslichtähnlichen haben Vorteile bei gleichzeitigem Tageslichteinfall, wogegen die warmweißen sich mit Glühlampenlicht vertragen. Die beste Farbwiedergabe haben sogenannte Fünfbanden-Leuchtstoffe - hier treten die geringsten Farbverfälschungen auf, das Spektrum ist tageslichtähnlich und fast ebenso kontinuierlich. Die farbliche Zusammensetzung des Lichtes wird bei Leuchtstoffröhren wesentlich durch die Zusammensetzung der Beschichtung des Glases, zu einem Teil aber auch durch die primären Emissionslinien der Gasfüllung und deren Hindurchtreten durch den Leuchtstoff und das Glas bestimmt. Die Beschichtung besteht aus Phosphor und Metallen der Seltenen Erden (Lanthanoiden). Die Farbtemperatur ist auch abhängig von der Raumtemperatur. Gewöhnliche Leuchtstoffröhren sind für eine Raumtemperatur von etwa 20°C ausgelegt, bei dieser Raumtemperatur erwärmen sie sich auf knapp 35°C. Wird diese Temperatur wesentlich unterschritten, beginnt das Argon stärker zu leuchten und die Leuchtstoffröhre sendet mehr infrarotes Licht aus. Für Anwendungen im Außenbereich und in Kühlanlagen gibt es Leuchtstoffröhren mit reduzierter Betriebstemperatur.

Recycling

Das Quecksilber in Leuchtstoffröhren ist giftig für Mensch und Umwelt, die Beschichtung der Röhre ebenfalls. Zudem sind die verwendeten seltenen Erden relativ teuer und können zurückgewonnen werden, weshalb ausgediente Leuchtstoffröhren unbedingt zu einem Händler gebracht werden sollten, der auch solche verkauft. Alternativ können die Röhren in größeren Recyclinghöfen zurückgegeben werden. Das gilt zumindest für die Schweiz, Österreich und Deutschland.

"Elektrosmog"

Leuchtstoffröhren mit elektronischem Vorschaltgerät erzeugen durch den darin befindlichen Umrichter breitbandige hochfrequente Strahlung, die von der Lampe und deren Zuleitungen abgestrahlt werden. Üblich sind dabei Arbeits-Frequenzen zwischen ca. 10 und 100 kHz sowie deren Oberwellen (Harmonische). Diese Störstrahlung trägt zum Elektrosmog bei. Gestört werden unter anderem Rundfunkempfänger für amplitudenmodulierte Sendungen auf Lang-, Mittel- und Kurzwelle. Energiesparlampen als Quellen von Elektrosmog befinden sich an vielen Stellen des täglichen Lebens und oft in unmittelbarer Nähe ihrer Benutzer. Einen Beleg für eine physiologische Wirkung oder Schädlichkeit dieser elektrischen und magnetischen Felder auf den Menschen gibt es bisher jedoch nicht.

Standardisierung

Der Röhrendurchmesser von Leuchtstofflampen ist standardisiert: T2 = 7mm, T4 = 13mm, T5 = 16mm, T8 = 26mm, T9 = 30mm, T12 = 38mm.

Siehe auch

- Leuchte
- Metalldampflampe
- Glühlampe
- Energieeinsparung
- Wirkungsgrad
- Vorschaltgerät

Weblinks

- [http://www.hera-online.de/de/fachliches/fachliches.php#leuchtstofflampen Informationen zu Leuchtstoffröhren hera-online.de] - FAQ zur Leuchtstofflampe.
- [http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/33.html osram.de] - Erklärungen zur Leuchtstofflampe.
- [http://www.uni-muenster.de/Physik/TD/Techlex/Techlex/EnergieUWS/Gasentllam/Gasentlamp.htm Technisches zu Gasentladungslampen]
- [http://www.rettet-unsere-welt.de/index.php?page=tipps_effiziente_produkte&p2=effiziente_beleuchtung Wissenswertes zum Einsatz von Leuchtstoffröhren in Büros, etc.]
- [http://www.leuchtfolien.com Informationen und Musterbestellmöglichkeit zum Thema Lichtfolien, Leuchtfliesen, EL Folien] Kategorie:Lichttechnik ja:蛍光灯

Fluoreszenzanzeige

Eine Fluoreszenzanzeige (auch Vakuum-Fluoreszenzanzeige oder Digitron-Anzeige genannt) ist eine Elektronenröhre und basiert auf dem Leuchten von bestimmten Materialien (d.h. der Fluoreszenz), wenn auf diese Elektronen auftreffen.

Funktionsprinzip

Vakuumfluoreszenzanzeigen (VFD = Vacuum Fluorescent Displays) sind zwischen einer durchsichtigen Glasscheibe und einer rückseitigen Basisplatte, die normalerweise ebenfalls aus Glas besteht, aufgebaut. Die Platten sind am Rand mit Glaslot verbunden, dazwischen herrscht Hochvakuum. Vor den Segmenten ist ein dünner mit Oxiden beschichteter Wolfram-Heizdraht gespannt (direktbeheizte Kathode), von diesem werden bei Stromfluss thermisch Elektronen emittiert und fliegen zur Anode. Die Leuchtstoffschicht ("Phosphor"), mit der die Anode bedeckt ist, beginnt beim Auftreffen der Elektronen zu leuchten, ähnlich wie im "Magischen Auge". Direkt vor der Anode ist Gitter angebracht, mit dem die Elektronen abgestoßen werden können (siehe auch Triode). Ein Segment der Anzeige leuchtet, wenn sowohl das Gitter als auch die Anode elektrisch positiv gegenüber der Kathode sind. Die Spannung zwischen Anode und Kathode liegt zwischen ca. 10 und 50 Volt.

Elektrische Ansteuerung

Die Spannung zwischen Anode und Kathode bestimmt die gleichmäßige Ausleuchtung und die Lebensdauer. Da der Heizdraht stromdurchflossen ist, liegen seine beiden Enden auf unterschiedlicher Spannung; daraus würde sich bei Gleichstrom-Betrieb eine ungleichmäßige Helligkeit der Anzeige ergeben. Daher wird der Heizdraht meist mit einer Wechselspannung betrieben. Während früher zur Erzeugung der relativ hohen Betriebsspannungen von VFDs aufwendige Spannungswandler mit Transformatoren verwendet wurden, werden diese Spannungen heute meist mit dafür speziell hergestellten ICs oder mit einfacheren Spannungswandlern erzeugt, oder es werden VFDs mit geringeren Anodenspannungen, die ohnehin zur Verfügung stehen, betrieben (z.B. 12 V). Um zu vermeiden, dass man für jedes Segment eine eigene Leitung mit eigener Ansteuerspannung braucht (bei 10 Ziffern in Siebensegmentanzeige mit Dezimalpunkten wären das 10 mal 8 = 80 Leitungen!), werden VFDs normalerweise im Zeitmultiplexverfahren angesteuert. Dafür sind die Anoden der gleichen Segmente aller Ziffern verbunden (z.B. alle Anoden für den oberen Querstrich). Nun wird zuerst das Gitter für die erste Ziffer kurz auf positive Spannung gelegt und diejenigen Anoden, die bei der ersten Ziffer leuchten sollen; alle anderen Ziffern bleiben dunkel. Das gleiche wird dann für die zweite und alle folgenden Ziffern gemacht. Da die Ziffern sehr rasch hintereinander aufleuchten, erscheint eine flimmerfreie Anzeige. Für das erwähnte Beispiel einer Anzeige mit 10 Ziffern sind also nur mehr 8 + 10 = 18 Leitungen für die Anoden und Gitter nötig. Neuerdings gibt es auch "Chip In Glass"-Anzeigen mit in der Anzeigeröhre integrierten Treiber-ICs, um die Anzahl der herauszuführenden Anschlußdrähte weiter zu reduzieren. So lassen sich auch Punktmatrix-Anzeigen mit vielen Leuchtpunkten realisieren. Der Treiberbaustein in der Röhre wird dabei seriell angesteuert.

Historisches

IC Die VFD-Technik wurde in den 1960er-Jahren in Japan bis zur industriellen Reife entwickelt. Fluoreszenzanzeigen lösten die wie Glimmlampen funktionierenden Nixie-Röhren ab. Es gab sie zunächst als zylindrische Röhre zur Anzeige einer einzelnen, aus Segmenten darstellbaren Ziffer, von daher leitet sich auch der Name "Digitron" ab (englisch "digit"=Ziffer, Dezimalstelle; die Silbe "-tron" ist Wortbestandteil vieler Typen von Elektronenröhren). Später wurden Fluoreszenzanzeigen auch als flaches komplexes Anzeigeelement hergestellt. Vor allem bei Anwendungen für Bürorechner blieb die Bezeichnung "Digitron"-Anzeige aber weiterhin erhalten.

Anwendungen

Ziffer Die modernen Fluoreszenzanzeigen bieten einen weiten Blickwinkel und gestochen scharfe, klare Bilder. Derzeit gibt es Farbdisplays mit bis zu neun verschiedenen Farben; die meist verwendete blaugrüne Farbe hat den Vorteil einer hohen Lichtausbeute. Vorteile von Fluoreszenzanzeigen im Vergleich zu Flüssigkristallanzeigen sind eine hohe Leuchtdichte von bis zu mehr als 1000 cd/m² ohne Hintergrundbeleuchtung und ein weiter Bereich der Betriebstemperatur. Zusammen mit der hohen Zuverlässigkeit und relativ langen Lebensdauer haben diese Vorteile beispielsweise zum Einsatz in Automobilanwendungen und in der Unterhaltungselektronik geführt. Für batteriebetriebene tragbare Geräte sind Fluoreszenzanzeigen hingegen wegen des im Vergleich zu Flüssigkristallanzeigen hohen Energieverbrauchs weniger geeignet.

Weblinks

Hersteller von Vakuum-Fluoreszenzanzeigen mit Informationen dazu (englisch):
- [http://www.Futaba-eu.com Futaba, Japan]
- [http://www.noritake-itron.com Noritake-Itron, Japan] Kategorie:Elektrische Bauelemente Kategorie:Optischer Effekt

Kategorie:Elektrische Bauelemente

Kategorie:Elektrotechnik ja:Category:電子部品 ko:분류:전자 부품

H. Lee Scott, Jr.

:Lee Scott is also the name of a British Member of Parliament. H. Lee Scott, Jr. is the current president and chief executive officer of Wal-Mart. Scott has worked for Wal-Mart in different capacities since 1979, but has held his current offices since January of 2000. Under his leadership, Wal-Mart has retained its position as the largest retailer and company in the world based on revenue, but its share price has fallen 22%. Scott graduated with a degree in business from Pittsburg State University in Kansas. Scott was included in TIME Magazine's lists of the 100 most influential people of 2004 and 2005.

Criticism

Scott has been required to respond to criticism aimed at his company during his tenure. Among other criticisms, Wal-Mart has faced criticism for its trade with China and for its labor policies. In response to accusations that Wal-Mart's trade with China has resulted in a loss of manufacturing jobs in the United States, Scott has stated that many companies engage in trade with China and that he sees a lack of innovation among American product developers. Critics have also accused Wal-Mart of implementing corporate policies that are detrimental or unfair to retail store employees, such as low hourly wage standards and anti-labor union policies. Scott's response to these criticisms has been that Wal-Mart actually pays its employees more than other retailers and that a large percentage of its workers enjoy health benefits. Scott has said that he believes such criticism has hurt employee morale and that employees look to him to speak up for them and respond.

Sources

#[http://www.walmartstores.com/wmstore/wmstores/Mainabout.jsp?BV_SessionID=@@@@1520933423.1110390523@@@@&BV_EngineID=ccciadddmghlhhjcfkfcfkjdgoodglh.0&pagetype=about&categoryOID=-10450&catID=-8242&subCatOID=-10439&template=DisplayAllContents.jsp Wal-Mart's short bio] #[http://money.cnn.com/2004/01/11/news/companies/walmart_nrf/ CNN Money] #[http://www.latimes.com/business/la-fi-walmartceo24feb24,0,4827889.story?coll=la-home-headlines LA Times article] #[http://www.mindfully.org/Industry/2005/Wal-Mart-Lee-Scott26jul05.htm Wall Street Journal] Scott, Lee Category:Wal-Mart

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