Hallo,
es herrscht allgemein große Verwirrung aufgrund der immer populärer werdenden Kaltkathoden. Viele Interessenten fragen sich, ob die Funktionsweise der einer herkömmlichen Neonröhre ähnelt, wie hoch der Verbrauch ist und vieles mehr. Nun, genau dies wollen wir im folgenden Abschnitt klären:
Die Kaltkathodenröhren haben im Unterschied zu herkömmlichen Leuchtstofflampen keine beheizten Elektroden, die dafür zuständig sind, dass die Zünd- und Betriebsspannung im Bereich der Netzspannung liegen, sondern unbeheizte "kalte" Elektroden. Darüber hinaus ist eine Anregung durch freie Elektronen aus der Luft (die eigentlich stets gewährleistet ist) nötig.
In Leuchtstoffröhren entlädt sich vorwiegend Gas, wobei im Innern des Glaskolbens eines geringe Menge Quecksilberdampf unter großem Unterdruck auf den Zündfunken wartet. Ist dieser erfolgt, fließt ein kontrollierter Brennstrom durch den Glaskolben und regt dabei die Quecksilberatome zum Leuchten an. Messungen ergaben, dass hier ca. 60% des abgestrahlten Lichtes im nicht-sichtbaren UV-Bereich und nur ca. 2% im sichtbaren Bereich liegen. Wo der Rest bleibt? Wird als Wärmestrahlung abgegeben!
Jetzt werden viele wahrscheinlich sagen: Mensch, eine Kaltkathode ist doch weiss! Das stimmt auch, den die weisse Schicht auf der Innenseite der Röhre, der eigentliche Leuchtstoff, verwandelt die UV-Strahlung in sichtbares Licht. Über die Mischung dieses Leuchtstoffes kann die Farbe der Kaltkathode variiert werden. Mittlerweile sind diese Bauteile in allen denkbaren Farben erhältlich:
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Für die Verwendung von Kaltkathoden im Computerbereich eignen sich so genannte Kaltkathodeninverter ("Inverter" im Sinne von "Wechselrichter"), welche die zum Betrieb der Leuchtröhren benötigte hohe Wechselspannung aus einer kleinen Gleichspannung erzeugen können. Sie funktionieren ähnlich wie das elektronische Vorschaltgerät bei Leuchtstoffröhren und sind schaltungstechnisch meist als Resonanzgegentaktwandler ausgeführt, die zwei Bipolartransistoren als Schaltelemente verwenden. Da Gasentladungslampen einen negativen differentiellen Widerstand besitzen (je mehr Strom durch die Röhre fließt, desto weniger Spannung fällt an ihr ab), müssen bei der Entwicklung eines Kaltkathodeninverters Maßnahmen getroffen werden, welche den Ausgangsstrom des Inverters begrenzen. Kaltkathodeninverter sind daher kurzschlussfest. Der Betrieb eines solchen Inverters ohne ausreichende Last kann jedoch zur Zerstörung der Schaltung führen.
Da die durch einen Kaltkathodeninverter erzeugte Wechselspannung meist eine relativ hohe Frequenz besitzt (meist im Bereich 30 bis 100 kiloHertz, 50 kHz scheint ein recht üblicher Wert zu sein) muss beim Auswechseln oder Verlängern der elektrischen Leitungen zwischen Inverter und Kaltkathode beachtet werden, dass die Kabel nicht über zu weite Strecken eng aneinander oder über leitfähige Flächen (zum Beispiel das Computergehäuse) geführt werden. Ansonsten geht durch kapazitive Kriechströme ein Teil der Inverterleistung verloren und die Röhre wird dunkler, erlischt oder leuchtet nicht mehr auf voller Länge. Diese Beobachtung führte in der Case-Moddingszene zu der weit verbreiteten, falschen Annahme, die Zuleitungen zur Röhre würden durch ihren Ohm'schen Widerstand den Strom zur Kaltkathodenröhre begrenzen, sodass bei einer längeren Leitung mehr Leistung verloren geht. Tatsächlich ist der Ohm'sche Widerstand der Zuleitungen angesichts des Innenwiderstands der Leuchtröhren zu vernachlässigen. Der Brennstrom wird in der Praxis quasi einzig vom verwendeten Vorschaltgerät begrenzt.
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