Το εξαρτημα: λυχνία κενου

Γενικά

Σήμερα οι λυχνίες έχουν περάσει στο περιθώριο. Όμως ποτέ δεν πρόκειται να εκλείψουν από το προσκήνιο της ηλεκτρονικής. Κι αυτό γιατί στις διατάξεις πομπών ραδιοφωνίας - τηλεόρασης μεγάλης ισχύος, κανένα τρανζίστορ δεν μπορεί να δώσει υψηλή ισχύ όπως 500KW.

Οι λυχνίες γενικά περιέχουν: την κάθοδο που προορίζεται για να εκπέμπει ηλεκτρόνια, την άνοδο που προορίζεται για τη συγκέντρωση των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από την κάθοδο και ένα ή περισσότερα πλέγματα που σκοπό έχουν να ρυθμίζουν την ροή των ηλεκτρονίων. Φυσικά περιέχουν και τα νήματα θέρμανσης, που η δουλειά τους είναι να ζεσταίνουν την κάθοδο για να μπορεί να εκπέμψει ηλεκτρόνια.

Κάθοδοι - νήματα

Ανάλογα με τον τρόπο θέρμανσης της καθόδου, οι ηλεκτρονικές λυχνίες διακρίνονται άμεσης θέρμανσης όπου το νήμα παίζει το ρόλο της καθόδου και τις λυχνίες έμμεσης θέρμανσης όπου το νήμα είναι ξεχωριστό αλλά βρίσκεται στο εσωτερικό της καθόδου.

Οι κάθοδοι έμμεσης θέρμανσης έχουν την μορφή σωλήνα που στο εσωτερικό του τοποθετείται το νήμα θέρμανσης, χωρίς να έχει καμία ηλεκτρική επαφή με την κάθοδο. Το νήμα κατασκευάζεται από λεπτό σύρμα βολφραμίου που είναι διπλό, έτσι ώστε το αναπτυσσόμενο γύρω από αυτό μαγνητικό πεδίο να είναι μηδέν. Το νήμα πρέπει να τροφοδοτείται με συγκεκριμένη τάση και να μην υπερβαίνει την τιμή ασφαλείας διότι το νήμα θα καεί από το υπερβολικό ρεύμα.

Οι κάθοδοι έμμεσης θέρμανσης κατασκευάζονται από βολφράμιο, θοριωμένο βολφράμιο και ορισμένα οξείδια σπάνιων γαιών. Καθόδους από βολφράμιο έχουν οι λυχνίες που εργάζονται με δυναμικά ανόδου πάνω από 5000V συγκεκριμένα οι λύχνίες εκπομπής, για να αντιμετωπιστεί ο βορβαρδισμός της καθόδου από θετικά ιόντα.

Πολύ περισσότερο ηλεκτρονικό ρεύμα δίνουν οι κάθοδοι από θοριωμένο βολφράμιο. Αποτελούνται κυρίως από βολφράμιο, στο οποίο έχουν αναμιχθεί οξείδια του θορίου και άνθρακα. Τους 1000^οC μια τέτοια κάθοδος δίνει τόσο ηλεκτρικό ρεύμα, όσο θα έδινε μια κάθοδος από βολφράμιο στους 2700⁰C. Οι λυχνίες με τέτοια κάθοδο εργάζονται με δυναμικά ανόδου 750 - 5000V.

Η καλύτερη πηγή εκπομπής ηλεκτρονίων είναι οι κάθοδοι που κατασκευάζονται από ένα σωλήνα νικελίου σκεπασμένο εξωτερικά με οξείδια βαρίου και στροντίου. Τα δυναμικά ανόδου σ' αυτές τις λυχνίες είναι συνήθως κάτω των 750V.

Οι κάθοδοι άμεσου θέρμανσης κατασκευάζονται συνήθως από βολφράμιο, είναι οικονομικές και θερμαίνονται γρήγορα. Χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές συσκευές που τροφοδοτούνται από συσσωρευτές. Η θέρμανση των καθόδων αυτών γίνεται με σταθερό συνεχές ρεύμα για να έχουμε σταθερή θερμιονική εκπομπή.

Άνοδοι

Οι άνοδοι είναι μεταλλικοί κύλινδροι που περιλαμβάνουν την κάθοδο και τα υπόλοιπα ηλεκτρόδια της λυχνίας. Κατασκευάζονται από φύλλα νικελίου και σιδήρου όσο αφορά τις λυχνίες λήψης και με ταντάλιο, μολυβδαίνιο ή κράμα άνθρακα στις λυχνίες εκπομπής.

Στις ανόδους αναπτύσσεται θερμότητα εξαιτίας του βομβαρδισμού τους με ηλεκτρόνια από την κάθοδο. Γι' αυτό παίρνουν τέτοια σχήματα, ώστε να απάγεται εύκολα η θερμότητα. Πολλές φορές για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται ειδικά συστήματα ψήξης με την κυκλοφορία αέρα ή νερού.

Πλέγματα

Τα πλέγματα μιας λυχνίας έχουν πράγματι την μορφή πλεγμάτων που περιβάλλουν την κάθοδο. Είναι κατασκευασμένα από μολυβδαίνιο και έχουν σταθερό βήμα περιέλιξης, ορισμένη απόσταση από την κάθοδο και στερεώνονται σε στύλους από νικέλιο ή επινικελωμένο χαλκό. Όταν το βήμα της περιέλιξης του πλέγματος είναι μικρό τότε ο συντελεστής ενίσχυσης γίνεται μεγάλος. Στις λυχνίες εξόδου ακουστικών συχνοτήτων το πλέγμα έχει ελλειπτική τομή γιατί έτσι εξασφαλίζεται μεγαλύτερη μηχανική αντοχή και ομοιόμορφη κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου μέσα στη λυχνία.

Κατά την λειτουργία των λυχνιών εκτός από την δευτερογενή εκπομπή ηλεκτρονίων της ανόδου έχουμε και δευτερογενή εκπομπή ηλεκτρονίων που προέρχονται από το γυάλινο περίβλημα της λυχνίας. Ένας ορισμένος αριθμός ηλεκτρονίων φεύγει από την πορεία του προς την άνοδο και προσπίπτει στην επιφάνεια του γυαλιού από την οποία αποσπά μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονίων. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα το γυάλινο περίβλημα να γίνεται συνέχεια θετικότερο, λόγω έλλειψης ηλεκτρονίων, με κίνδυνο την ανάπτυξη υψηλών τάσεων μεταξύ αυτού και των ηλεκτροδίων της λυχνίας.

Το φαινόμενο τούτο αποφεύγεται καλύπτοντας ένα μέρος του γυάλινου περιβλήματος της λυχνίας με επίχρισμα από άνθρακα. Ο άνθρακας μειώνει την δευτερογενή εκπομπή και αποφεύγεται έτσι η φόρτιση του γυαλιού, δίνει δε την εντύπωση ότι υπάρχει καπνιά στην εσωτερική επιφάνεια του γυαλιού.

Για την ομαλή κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα στη λυχνία απαιτείται η δέσμευση και των ελάχιστων μορίων αέρα που έχουν απομείνει μετά την αφαίρεση του, για να σχηματισθεί το κενό. Για να επιτευχθεί αυτό τοποθετούνται κοντά στη βάση της λυχνίας άλατα μαγνησίου ή άλλων μετάλλων. Τα άλατα αυτά δημιουργούν στην εσωτερική επιφάνεια του γυαλιού μεταλλική επίστρωση που μοιάζει σαν καθρέπτης.

Κατάταξη και χρήσεις λυχνιών

Τις λυχνίες τις κατατάσσουμε ανάλογα με τον αριθμό των ηλεκτροδίων τους σε:

Δίοδες: Η δίοδος λυχνία έχει δυο ηλεκτρόδια, την κάθοδο και την άνοδο. Μπορεί να είναι απλή δίοδος ή διπλοδίοδος. Χρησιμοποιείται σαν φωράτρια για ασθενή ρεύματα υψηλής συχνότητας, οπότε έχει και μικρό μέγεθος και σαν ανορθώτρια, για ανόρθωση απλή ή διπλή εναλλασσόμενου ρεύματος και έχει μεγάλο μέγεθος.

Τρίοδες: Η τρίοδος έχει τρία ηλεκτρόδια την κάθοδο, την άνοδο και το πλέγμα. Χρησιμοποιείται για ενίσχυση τάσης και ισχύος ακουστικών συχνοτήτων και ενίσχυση ισχύος RF. Χρησιμοποιούνται επίσης στα κυκλώματα ταλάντωσης και μίξης στους παλαιού τύπου τηλεοράσεων.

Τέτροδες: Η τέτροδος έχει τέσσερα ηλεκτρόδια, την κάθοδο την άνοδο, το οδηγό πλέγμα και το προστατευτικό πλέγμα. Είναι οι λιγότερο χρησιμοποιούμενες λυχνίες λόγω του φαινομένου της δευτερογενούς εκπομπής.

Πέντοδες: Είναι οι περισσότερο χρησιμοποιούμενες λυχνίες και περιλαμβάνουντα ηλεκτρόδια της τέτροδης με ακόμα το ανασταλτικό πλέγμα. Χρησιμοποιούνται σε όλες τις βαθμίδες ενίσχυσης.

Λυχνίες κατευθυνόμενης δέσμης: Οι λυχνίες αυτές είναι τετραοδικές ή πεντοδικές και έχουν καλύτερη αποδοτικότητα από τις απλές αντίστοιχες τους. Είναι εφοδιασμένες με δυο πλάκες για το σχηματισμό δέσμης και οι πλάκες αυτές συνδέονται με την κάθοδο. Τα διάκενα των πλεγμάτων τοποθετούνται όχι τυχαία αλλά απέναντι το ένα από το άλλο για να προσκρούουν όσο το δυνατό λιγότερα ηλεκτρόνια σ' αυτά, μ' αποτέλεσμα να έχουμε αύξηση του ανοδικού ρεύματος. Χρησιμοποιούνται στα κυκλώματα ενίσχυσης.

Συμβολισμός λυχνιών