Bildröhre
Englisch: picture tube
In einem Fernsehgerät vor der Entwicklung von LED-Bildschirmen die Kathodenstrahlröhre, die bewegte Bilder auf ihrer Oberfläche erzeugte.
Bildröhre: die Kathodenstrahlröhre, die das Fernsehen möglich machte
Eine Bildröhre ist eine Kathodenstrahlröhre (KSR), die speziell als Anzeigekomponente eines Fernsehempfängers entwickelt wurde. Sie wandelt elektrische Videosignale in sichtbares Licht um, indem sie einen Elektronenstrahl in einem präzisen Rastermuster über einen phosphorbeschichteten Schirm führt und dadurch die Illusion einer durchgehenden Bewegung durch schnell aufeinanderfolgende Bilder erzeugt. Das Röhrengefäß selbst ist ein großes evakuiertes Glashüllrohr, das bei Konsumentengeräten typischerweise eine Diagonale von 19 bis 32 Zoll hat, wobei der enge Hals die Elektronenkanone enthält und das breite trichterförmige Schirmende mit Phosphormaterial beschichtet ist.
Die Elektronenkanone sitzt am hinteren Ende des Röhrenhalses und erzeugt einen fokussierten Elektronenstrahl, der sich mit hoher Geschwindigkeit zum Schirm bewegt, üblicherweise zwischen 20.000 und 30.000 Volt. Magnetische Ablenkspulen um den Hals lenken diesen Strahl horizontal und vertikal ab, synchronisiert mit den eingehenden Videodaten. Wenn die Elektronen auf die Phosphorschicht treffen, regen sie diese zur Lichtemission an; unterschiedliche Phosphorzusammensetzungen erzeugen verschiedene Farben. Schwarzweiß-Bildröhren verwendeten einen einzelnen Phosphor, typischerweise weiß oder grün. Farbbildröhren setzten drei Elektronenkanonen und eine Lochmaske oder ein Schlitzgitter ein, um rote, grüne und blaue Strahlen auf ihre jeweiligen Phosphorpunkte oder Streifen zu lenken.
Die Herstellung von Bildröhren erforderte äußerste Genauigkeit. Die Elektronenkanoneneinheit musste während der gesamten Lebensdauer der Röhre, typischerweise 20.000 bis 40.000 Betriebsstunden, ein Ultra-Hochvakuum (besser als 10-6 Torr) aufrechterhalten. Getter (chemische Verbindungen, die Restgase absorbieren) wurden versiegelt eingebaut, um das Vakuum zu erhalten. Die Phosphorbeschichtung selbst wurde durch Sedimentation oder Elektrophorese aufgebracht, und ihre Dicke und Zusammensetzung beeinflußten direkt die Helligkeit und Farbgenauigkeit des Schirms. Die Glashülle mußte dem Außendruck, der nach innen drückt, widerstehen, während sie das Vakuum enthielt, was erhebliche mechanische Spannungen erzeugte.
Häufige Ausfallarten und Röhrenvarianten
Bildröhren verschlechterten sich allmählich, wenn die Phosphorschicht an Effizienz verlor und die Kathodenemlission schwächer wurde, was zu Helligkeits- und Kontrassverlust führte. Funkenbildung inside der Röhre, verursacht durch Verschmutzung oder Hochspannungsbelastung, konnte die Röhre sofort zerstören. Konvergenz-Drift in Farbgeräten, wenn die drei Strahlen ihre Zielphosphore nicht mehr in perfekter Ausrichtung trafen, erzeugte Farbsäume an den Schirmrändern. Flachbildschirm-KSR-Varianten entstanden in den 1990er Jahren, um die Röhrentiefe zu verringern, indem speziell konstruierte Ablenksysteme und modifizierte Glasformen verwendet wurden, obwohl sie immer noch weitaus sperriger waren als spätere LCD- und Plasma-Displays.
Die Bildröhre dominierte die Fernsehtechnik von den 1930er Jahren bis in die frühen 2000er Jahre. Obwohl sie in Fernsehgeräten für Verbraucher heute obsolet ist, bleibt die KSR-Technologie in speziellen Anwendungen bestehen, darunter Radaranzeigen, Oszilloskope und einige Meßgeräte, bei denen ihre präzise Elektronenstrahlkontrolle und schnelle Ansprechzeit technisch überlegen gegenüber Alternativen bleiben. Der Begriff Bildröhre ist typisch nordamerikanisch; britische und europäische Ingenieure nannten sie typischerweise einfach Röhre oder Anzeigeröhre im Fernsehkontext.