냉음극

Cold cathode
이 기사는 광원과 인디케이터에 관한 것입니다.냉음극 이온원에 대해서는 이온 소스를 참조하십시오.
냉음극 방전관 세트

냉음극은[1] [note 1]필라멘트에 의해 전기적으로 가열되지 않는 음극이다.음극이 열전자 방출만으로 공급될 수 있는 것보다 더 많은 전자를 방출하는 경우에는 "냉"으로 간주될 수 있습니다.네온 램프, 방전 튜브 및 일부 진공 튜브와 같은 가스 방전 램프에 사용됩니다.또 다른 형태의 음극은 필라멘트를 통과하는 전류에 의해 가열되는 뜨거운 음극이다.냉음극은 반드시 낮은 온도에서 작동하는 것은 아닙니다. 냉음극은 종종 음극에서 기체로 흐르는 전류와 같은 다른 방법으로 작동 온도로 가열됩니다.

냉음극 장치

Nixie 튜브의 누적 자리 배열을 여기에서 볼 수 있습니다.

냉음극 진공관은 전자의 열전자 방출을 제공하기 위해 전극의 외부 가열에 의존하지 않는다.초기 냉음극 장치에는 가이슬러 튜브와 플러커 튜브, 그리고 초기 음극선 튜브가 포함되었습니다.이러한 소자의 현상에 대한 연구는 전자의 발견으로 이어졌다.

네온 램프는 인디케이터와 특수 목적의 조명, 그리고 음의 저항을 나타내는 회로 소자로 사용됩니다.장치에 트리거 전극을 추가하여 외부 제어 회로에 의해 글로 방전을 시작할 수 있었습니다.[2] 벨 연구소는 1936년에 "트리거 튜브" 냉음극 장치를 개발했습니다.

다양한 유형의 티라트론, 크립트론, 냉음극 디스플레이(닉시 튜브) 등을 포함한 많은 유형의 냉음극 전환 튜브가 개발되었습니다.전압 조절 튜브는 일정한 전류 범위에서 글로 방전의 비교적 일정한 전압에 의존하며 튜브 기반 계측기에서 전원 공급 전압을 안정화하는 데 사용되었습니다.Dekatron은 여러 개의 전극이 있는 냉음극관입니다.제어전극에 펄스가 인가될 때마다 글로우방전은 스텝전극으로 이동하고 각 튜브에 10개의 전극을 설치하여 캐스케이드함으로써 카운터시스템을 개발할 수 있으며 글로우방전위치에 의해 관찰되는 카운트가 방전된다.카운터 튜브는 집적회로 카운터 장치를 개발하기 전에 널리 사용되었습니다.

플래시 튜브는 제논 가스로 채워진 냉음극 장치로, 사진을 찍기 위해 강하고 짧은 빛의 펄스를 생성하거나 움직이는 부품의 움직임을 검사하는 스트로보 역할을 하는 데 사용됩니다.

램프

냉음극 램프에는 냉음극 형광 램프(CCFL) 및 네온 램프가 포함됩니다.네온 램프는 주로 가스 분자의 들뜸에 의존하며, CCFL은 수은 증기의 방전을 사용하여 자외선을 발생시키고, 이는 램프 내부의 형광 코팅이 가시광을 방출하게 합니다.

냉음극 형광등은 LCD의 백라이트(예: 컴퓨터 모니터와 텔레비전 화면)에 사용되었다.

조명업계에서 "냉음극"은 전통적으로 직경이 20mm 이상인 120~240밀리암페어의 전류로 작동하는 발광관을 말합니다.이 큰 직경의 튜브는 내부 도코브나 일반 [3][4]조명에 자주 사용됩니다."네온 램프"라는 용어는 직경이[citation needed] 15mm 미만이고 일반적으로 약 40밀리암페어에서 작동하는 배관을 말한다.이 램프는 네온사인에 일반적으로 사용됩니다.

세부 사항

음극은 음극입니다.모든 가스 방전 램프에는 양극(아노드)과 음극이 있습니다.두 전극 모두 교류로 작동할 때 양극과 음극으로 기능합니다.

청색 및 녹색 냉음극관이 장착된 표준 컴퓨터 케이스
냉음극 형광등 백라이트

냉음극은 전자의 열전자 방출을 유도하기 위해 가열되는 열음극과 구별된다.고온 음극이 있는 방전관은 저압가스로 채워져 2개의 전극을 포함하는 엔벨로프를 가진다.열음극 장치에는 일반적인 진공관, 형광등, 고압방전등 및 진공형광디스플레이가 포함된다.

냉음극의 표면은 단일성(분해)보다 큰 비율로 2차 전자를 방출할 수 있습니다.음극에서 나온 전자는 중성 가스 분자와 충돌할 것이다.충돌은 분자를 흥분시킬 뿐이지만, 때때로 양이온을 생성하기 위해 전자를 떨어뜨릴 것이다.원래의 전자와 자유 전자는 양극을 향해 계속되며 더 많은 양의 이온을 만들 수 있습니다(타운젠드 눈사태 참조).그 결과 음극에서 나오는 각 전자에 대해 여러 양의 양이온이 생성되어 결국 음극에 충돌합니다.일부 충돌하는 양이온은 2차 전자를 발생시킬 수 있습니다.방출은 음극에서 나오는 각 전자에 대해 평균적으로 다른 전자를 방출하기에 충분한 양의 이온이 음극에 닿을 때 자급자족합니다.외부 회로는 방전 전류를 제한합니다.냉음극 방전 램프는 열음극 방전 램프보다 높은 전압을 사용합니다.그 결과 음극 근처의 강한 전장은 이온을 음극 물질로부터 자유 전자를 생성하기에 충분한 속도로 가속시킵니다.

차가운 금속 표면으로부터 자유 전자를 발생시키는 또 다른 기구는 전계 전자 방출이다.일부 X선 튜브, 필드 전자 현미경(FEM) 및 필드 방출 디스플레이(FED)에 사용됩니다.

냉음극은 전자 방출을 강화하기 위해 희토류 코팅이 되는 경우가 있습니다.일부 유형에는 [5]튜브를 채우는 가스의 이온화를 시작하기 위한 베타 방사원이 포함되어 있습니다.일부 튜브에서는 음극 주위의 글로우 방전이 보통 최소화됩니다. 대신 튜브를 [6][7][note 2]채우는 이른바 포지티브 칼럼이 있습니다.예를 들어 네온 램프와 닉시 튜브가 있습니다.닉시 튜브도 인라인이지만 인라인 디스플레이는 아닌 냉음극 네온 디스플레이입니다.

냉음극 디바이스는 일반적으로 전류를 제한하는 메커니즘이 있는 복잡한 고전압 전원을 사용합니다.초기 공간 전하와 튜브를 통과하는 첫 번째 아크를 생성하려면 매우 높은 전압이 필요할 수 있지만 튜브가 가열되기 시작하면 전기 저항이 감소하여 램프의 전류가 증가합니다.이 효과를 상쇄하고 정상 작동을 유지하기 위해 공급 전압이 점차 낮아집니다.이온화 가스가 있는 튜브는 매우 뜨거운 플라즈마가 되어 전기저항이 크게 감소한다.전류 제한 없이 단순 전원 공급 장치에서 작동하면 이러한 저항 감소로 인해 전원 공급 장치가 손상되고 튜브 전극이 과열됩니다.

적용들

냉음극 품종의 점등 콤팩트 형광등(CFL) 사진
점등 냉음극 CFL

콜드 캐소드는 크로사트론 및 수은 아크 밸브와 같은 콜드 캐소드 정류기 및 자동 메시지 어카운팅 및 기타 의사 파크 스위칭 어플리케이션과 같은 콜드 캐소드 증폭기에 사용됩니다.다른 예로는 티라트론, 크리트론, 스피트론, 이그니트론 튜브 등이 있다.

일반적인 냉음극 애플리케이션은 네온사인 및 주변 온도가 영하로 떨어질 가능성이 있는 다른 위치에 있습니다. 시계탑, 웨스트민스터 궁전(빅벤)은 시계 표면 뒤에 냉음극 조명을 사용합니다. 시계 표면은 연속적으로 부딪히거나 추운 날씨에 부딪히지 않는 것이 바람직하지 않습니다.대형 냉음극 형광등(CCFL)은 과거에 생산되었으며, 성형된 긴 수명의 선형 광원이 필요할 때 오늘날에도 여전히 사용됩니다.2011년 현재 미니어처 CCFL은 컴퓨터 및 텔레비전 액정 디스플레이의 백라이트로 널리 사용되고 있습니다.LCD TV의 CCFL 수명은 사용 환경의 일시적인 전압 서지와 온도 수준에 따라 달라집니다.

그 효율성 덕분에 CCFL 기술은 실내 조명으로 확장되었다.가격은 기존 형광 [clarification needed]조명과 비슷하지만, 수명이 길고, 방출되는 빛이 눈에[clarify] 잘 들어오고, 전구가 즉시 최대 출력으로 켜지고,[8] 조광도 가능하다는 몇 가지 장점이 있습니다.

내부난방의 영향

교류전류를 사용하지만 별도의 양극구조가 없는 시스템에서는 전극이 양극과 음극으로 번갈아 가며 충돌하는 전자는 상당한 국부적 가열(종종 적색열)을 일으킬 수 있습니다.전극은 음극 역할을 할 때 이 열을 이용하여 전자의 열전자 방출을 촉진할 수 있습니다.(인스턴트 스타트형 형광등은 냉음극 장치로 시작하지만 곧 미세한 텅스텐 와이어 음극의 국부적 가열로 인해 열음극 램프와 동일한 모드로 작동합니다.)

LCD TV 디스플레이에 사용되는 백라이트의 경우 이 문제가 발생합니다.많은 국가에서 제안되고 있는 새로운 에너지 효율 규제에서는 가변 백라이트가 필요합니다. 가변 백라이트는 LCD TV 세트에 적합한 인식 콘트라스트 범위도 개선합니다.그러나 CCFL은 밝기가 낮아질 수 있는 정도가 엄격히 제한되어 있습니다.이는 플라즈마 전류가 낮아지면 음극의 온도가 낮아져 불규칙한 작동이 발생하며, 너무 낮은 온도에서 음극이 작동하면 [citation needed]램프의 수명이 크게 단축되기 때문입니다.이 문제에 대한 많은 연구가 이루어지고 있지만, 하이엔드 제조업체들은 이제 더 나은 [citation needed]솔루션으로 고효율의 흰색 LED를 채택하고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

  • CCFL 인버터(또는 공진 변압기

레퍼런스 및 메모

메모들

  1. ^ 음전하 전극은 전자를 방출하거나 양전하 단자이다.자세한 내용은 전기 방출을 참조하십시오.
  2. ^ 양극 칼럼은 무어 램프와 같이 글로우 방전의 일부입니다.

인용문

  1. ^ 미국 특허 1,993,187, 냉음극 방전관
  2. ^ D. M. 닐, 냉음극관 회로 설계, 프랜시스와 테일러, 1964. 페이지 1-7.
  3. ^ "Ifay guide info electric discharge lighting systems, cold cathode".
  4. ^ "EGL lighting products". Archived from the original on October 26, 2010. Retrieved 9 February 2011.
  5. ^ 미국 특허 1,860,149 방전관
  6. ^ 미국 특허 2,103,033 전자 방출 전극
  7. ^ 미국 특허 1,316,967 가스 충전 램프
  8. ^ Solé Lighting(CCFLs를 옹호하는 상업 사이트).