Was ist eine Kaltkathode?
Eine Kaltkathode ist eine nicht beheizte Kathode. Obwohl dies offensichtlich erscheinen mag, ist dieser Unterschied für die inneren Funktionen der Kathode sehr wichtig. Diese Kathoden werden zwar nicht wie Heißkathoden speziell erhitzt, können jedoch beim Gebrauch sehr heiß werden. Eine Kaltkathode wird in verschiedenen Formen von fluoreszierenden und gasbasierten Beleuchtungssystemen wie Neonschildern verwendet. Während Kaltkathodenlampen in vielen modernen Systemen weit verbreitet sind, ist ihr Stromverbrauch häufig höher als bei alternativen Systemen.
Eine Kathode ist der Teil einer Diode, an dem während des Stromverbrauchs Strom austritt. Die meisten Kathoden sind Heißkathoden oder Filamente. Diese Kathoden behalten eine viel höhere Leistungsdichte bei, indem sie die Kathode erwärmen. Dies verbessert den Elektronenfluss und ermöglicht es der Kathode, einen stärkeren Leistungsfluss aufrechtzuerhalten. Diese Arten von Kathoden werden für alles verwendet, von Glühbirnen bis zu Kathodenstrahlröhren (CRTs), die auch als Fernsehröhren (TV-Röhren) bezeichnet werden.
Eine Kaltkathode verwendet keine Art von Heizung, um ihren Stromfluss aufzuladen. In diesem Fall wird eine signifikante Spannung durch die Kathode gedrückt, wodurch ein elektrisches Feld erzeugt wird. Die Kathode nutzt dann dieses elektrische Feld, um ihren Energiefluss aufrechtzuerhalten. Dieses Verfahren zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Ladung ist weniger effizient als das einer heißen Kathode, erzeugt jedoch auch weniger Wärme.
Während die kalte Kathode nicht erhitzt wird, heißt das nicht, dass sie nicht heiß ist. Während der Strom durch die Kathode fließt, wird eine geringe Menge an Energie in Wärme umgewandelt. Diese Wärme verbessert den Stromverbrauch der Kathode, macht das Gerät jedoch auch heißer. Während sich einige Kaltkathodengeräte immer kühl anfühlen, werden andere möglicherweise genauso heiß wie herkömmliche Heißkathodengeräte.
Eine der Hauptanwendungen von Kaltkathoden ist die Beleuchtung mit Gas, beispielsweise in Neonlichtern. Die zum Erregen der Gase erforderliche Spannung ist normalerweise niedriger als die für andere Beleuchtungsformen erforderliche Spannung. Dies ermöglicht es der Kaltkathode, mit einer niedrigeren Spannung als eine Heißkathode zu arbeiten und weniger Wärmeüberschuss zu erzeugen.
Kaltkathoden sind auch die Hauptmethode für die Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen. In diesem Fall wird eine Kaltkathode vor allem zur geringeren Wärmeerzeugung und zur stabilen Spannungsnutzung eingesetzt. Dadurch können die meisten LCD-Fernseher ohne aktives Kühlsystem betrieben werden.
Das Problem bei Kaltkathoden liegt in der Spannung, die erforderlich ist, um sie betriebsbereit zu halten. Heiße Kathoden können aufgrund der thermischen Induktion, die durch ihre Wärme erzeugt wird, sehr leicht mit variablen Spannungen betrieben werden. Kalte Kathoden sind dazu nicht in der Lage, und Spannungseinbrüche führen dazu, dass die Kathode an Leistung verliert. Dies bedeutet, dass ein kaltes System eine höhere Spannung aufrechterhalten und mehr Strom verbrauchen muss als ähnliche heiße Systeme.