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Kapitel 4 (Seite 45) Die Farbfernseh-Bildröhre

Aufbau der Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre

Bisher wird für Farbfernseh-Heimgeräte fast nur ein einziger Typ von Farbfernseh-Bildröhren verwendet.

Dieser Typ arbeitet mit drei Elektronenstrahlen und einer Lochmaske, einem gelochten Blech, das zwischen den drei Strahlsystemen und dem Bildschirm sitzt.

Wegen dieser Lochmaske nennt man eine solche Farbfernseh-Bildröhre Lochmasken- Farbfernseh- Bildröhre oder auch Schattenmasken- Farbfernseh- Bildröhre.

Die Lochmaske

Die Lochmaske ist ein mit etwa 400.000 Löchern versehenes, entsprechend der Bildröhren-Frontplatte etwas gewölbtes Blech. Sie hat von der Bildröhren-Frontplatte einen (mittleren) Abstand von etwa 13 mm.

Bild 4.01 stellt im Prinzip den Schnitt durch eine Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre dar. Man erkennt links die drei Strahlerzeugungs-Systeme.

Jedes dieser Systeme besteht aus

• einer indirekt geheizten Kathode
• einer Steuer-Elektrode (auch Wehnelt-Zylinder genannt)
• einem Schirmgitter
• einer Fokussier-Elektrode o einer Anode
• einer mit der Anode verbundenen Blende.

Die drei Kathoden, Steuer-Elektroden und Schirmgitter sind elektrisch voneinander getrennt und einzeln herausgeführt. Die drei Fokussier-Elektroden und die drei Anoden sind als Zylinder ausgeführt und jeweils miteinander verbunden, wobei sich der gemeinsame Anschluß der Fokussier-Elektroden am Röhrensockel befindet, während die Anoden ebenso wie die mit ihnen verbundene Blende am Hochspannungs-Anschluß liegen.

Die Blende enthält je ein Loch für die drei Elektronenstrahlen. Mit der Blende sind drei Polschuhpaare für die Radial-Konvergenzmagnete und die magnetische Abschirmung zwischen den drei zugehörigen Magnetfeldern verbunden.

Der Kolbentrichter hat einen Innen- und einen Außenbelag sowie eine Metallarmierung am Übergang zur Bildröhren-Frontplatte.

In Bild 4.02 ist das gegenüber Bild 4.01 vereinfachte Schaltzeichen der Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre gezeigt. In dieser Form wird es hier für die Blockschaltpläne verwendet.

Drei Elektronenstrahlen für drei Farben

Mit der Lochmaske wird erreicht, daß die auf der Innenseite der Bildröhren-Frontplatte befindlichen Farb-Leuchtstoffpunkte von den Elektronenstrahlen nur getroffen werden, wenn die Elektronenstrahlen die Löcher der Lochmaske passieren.

Die Röhre wird so gebaut und die drei Strahlen werden derart justiert, daß sie im Idealfall jeweils dasselbe Loch gemeinsam passieren und dabei auf drei Farb-Leuchtstoffpunkte treffen, von denen einer rot, einer grün und ein dritter blau aufleuchtet.

Das heißt: Jedem der drei Elektronenstrahlen ist eine bestimmte Farbe des Leuchtens zugeordnet.

Bild 4.03 zeigt schematisch die Elektronenstrahl-Systeme, in denen die drei Elektronenstrahlen erzeugt werden und läßt erkennen, wie der Röhrenhals sie gemeinsam umschließt.

Das Farb- Elektronenstrahl-System

In Bild 4.04 sind diese Elektronenstrahl-Systeme mit den von ihnen erzeugten Elektronenstrahlen dargestellt.

Diese überkreuzen sich in einem Loch der Lochmaske und treffen so auf die Leuchtstoffpunkte, denen sie zugeordnet sind (R = Rot, B = Blau, G = Grün).

Bild 4.05 zeigt einen Ausschnitt aus der Lochmaske.

Bild 4.06 macht die Zuordnung der Leuchtstoffpunkte zu den Löchern der Lochmaske deutlich : Zu jedem der rund 400.000 Löcher gehört auf dem Bildschirm je ein Farbtripel. Dieser besteht entsprechend Bild 4.06 aus drei aneinander angrenzenden Leuchtstoffpunkten, einem für Rot, einem für Grün und einem für Blau.

Die Löcher der Lochmaske haben mit etwa 0,3mm kleinere Durchmesser als die Leuchtstoffpunkte auf dem Bildschirm (etwa 0,4mm). Deshalb werden die Leuchtstoffpunkte nicht vollständig zum Leuchten angeregt (Bild 4.07).

Da außerdem die Löcher der Lochmaske einen verhältnismäßig großen Abstand voneinander haben (Bild 4.05), braucht die Auftreff-Fläche des jeweiligen Elektronenstrahls nicht genau konzentrisch zu dem zugehörigen Leuchtstoffpunkt zu liegen.

Ablenkspulen und Ablenkfelder

Die drei Elektronenstrahlen werden von den Ablenkfeldern, die von den in den Ablenkspulen fließenden Strömen hervorgerufen werden, gemeinsam abgelenkt.

Mit zusätzlichen, entsprechend angeordneten und abgeglichenen Magnetsystemen erreicht man, daß die drei Strahlen exakt auf die ihnen zugeordneten Leuchtpunkte treffen und außerdem jedes Loch der Lochmaske im Idealfall gemeinsam passieren.

Näheres hierüber ist in den Abschnitten Farbreinheit und Konvergenz zu finden. Diese Magnetsysteme sind mit einstellbaren Dauermagneten sowie mit Spulen ausgerüstet.

Der Strahlengang durch die Lochmaske

Die Bilder 4.08 ... 4.10 sollen den Strahlengang durch die Lochmaske veranschaulichen. Sie zeigen einen Ausschnitt aus der Bildröhren-Frontplatte mit dem aus den Leuchtstoffpunkten bestehenden Bildschirm und einen entsprechenden Ausschnitt aus der vor dem Bildschirm angeordneten Lochmaske.

In Bild 4.08 ist gezeigt, wie der Blaustrahl einen blau aufleuchtenden Leuchtstoffpunkt anregt.

Bild 4.09 zeigt das gleichzeitige Anregen der Leuchtstoffpunkte, die rot bzw. grün aufleuchten, was z. B. als Gelb oder Orange wahrgenommen wird.

Bild 4.10 betrifft den Fall, in dem alle drei Elektronenstrahlen auf die ihnen zugeordneten Leuchtstoffpunkte treffen. Dies wird bei passendem Intensitätsverhältnis und genügender Leuchtdichte als unbuntes bzw. weißes Leuchten wahrgenommen.

Über die Dicke des Elektronenstrahls

Aus den Bildern 4.08 ... 4.10 ist zu erkennen, daß die Elektronenstrahl-Querschnitte vor der Lochmaske größer sind als die Durchmesser der Löcher. Dadurch endet ein beträchtlicher Teil des Elektronenstrahls auf der Lochmaske und geht so für das Anregen des Leuchtstoffpunktes verloren.

Diesen Verlust nimmt man in Kauf, weil man damit eine höhere Sicherheit für das Anregen der jeweils richtigen Leuchtstoffpunkte gewinnt.

Das Steuern der Strahlströme

Sind alle drei Elektronenstrahlen gleichzeitig vorhanden, so leuchten die drei Punkte auf dem Bildschirm bei entsprechend gewählten Strahlströmen derart auf, daß man dies aus größerer Entfernung als weißen bzw. unbunten Bildpunkt wahrnimmt.

Ist der Strahl unterdrückt, der zu den blau aufleuchtenden Punkten gehört, so nimmt man das gleichzeitige Aufleuchten von Rot und Grün je nach dem Intensitäts-Verhältnis des Leuchtens der zwei Bildpunkte aus größerer Entfernung als eine im Spektrum des Lichts zwischen Rot und Grün liegende Farbe, z. B. bei genügender Leuchtdichte als Orangegelb oder als Gelbgrün wahr.

Große Leuchtdichten ergeben sich mit hohen Strahlströmen. Gesteuert wird jeder Strahlstrom stets mit der Spannung der Steuer-Elektrode gegen die Kathode, die gemeinsam zu dem betreffenden Elektronenstrahl gehören.

Die steuernden Signalspannungen sind durchweg die im Empfänger zurückgewonnenen und entsprechend verstärkten Primär-Farbsignale

Vr • Ur, Vg • Ug und Vb • Ub.

Die Verstärkungsgrade Vr, Vg und Vb für die drei Primär-Farbsignale richten sich nach der verwendeten Farbfernseh-Bildröhre.

Dabei erfordern die unterschiedlichen Leuchtstoff-Wirkungsgrade verschieden hohe Steuerspannungen für die drei Strahlsysteme.

Weißabgleich bei der Farbfernseh-Bildröhre

Auch bei der Farbfernseh-Bildröhre ist ein Weißabgleich erforderlich: Wenn die Farbfernseh-Kamera eine unbunte Bildstelle aufnimmt, sind die drei Primär-Farbsignale untereinander gleich Ur = Ug = Ub = U. In diesem Fall muß auch auf dem Bildschirm der Farbfernseh-Bildröhre eine unbunte Bildstelle entstehen.

Steuerung der Strahlströme

Da im Empfänger das Leuchtdichte-Signal und die Farb-Differenzsignale einzeln verfügbar sind, bestehen für das Steuern der Strahlströme zwei Möglichkeiten:

  • • Steuern jedes einzelnen Elektronenstrahls mit den verstärkten Primär-Farbsignalen direkt an den Steuerstrecken, d. h. zwischen Kathoden und Steuer-Elektroden (R-, G-, B- Steuerung)
  • • Steuern jedes einzelnen Elektronenstrahls mit dem zu ihm gehörenden verstärkten Farb-Differenzsignal verbunden mit der gemeinsamen Leuchtdichte-Steuerung aller drei Elektronenstrahlen. Durch Spannungsteilung wird dabei das verstärkte Leuchtdichte-Signal Vy • Uy an die zu den jeweiligen Strahlsystemen gehörenden verstärkten Farb-Differenzsignale angeglichen (Farb-Differenzsignal-Steuerung).

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Vorteile - Nachteile

Beide Steuerungsverfahren haben ihre Vorteile:

  • Steuert man unmittelbar mit den verstärkten Primär-Farbsignalen, so kommt man mit geringeren Steuerspannungen aus, muß aber (z. B. durch entsprechende Gegenkopplung) dafür sorgen, daß die Schaltung ihre einmal eingestellten Eigenschaften mit Sicherheit beibehält.

    Würde beispielsweise die Steuerspannung für den Strahlstrom, der den rot aufleuchtenden Punkten zugeordnet ist, infolge von Alterungen in den Steuerschaltungen nachlassen, so ergäben sich Bilder mit einem Stich ins Blaugrün.

    Außerdem ist nachteilig, daß die Endverstärker für die Ansteuerung der Farbfernseh-Bildröhre mit den verstärkten Primär-Farbsignalen jeweils die volle Bandbreite (0 ... ca. 5 MHz) haben müssen.

  • Steuert man die drei Elektronenstrahlen bezüglich der Leuchtdichte gemeinsam und nur zusätzlich einzeln mit den verstärkten Farb-Differenzsignalen, so hat man den Vorteil, daß für Schwarz-Weiß-Empfang das Leuchtdichte-Signal unmittelbar zur Verfügung steht bzw. daß ein Abschalten das Farbart-Verstärkers direkt ein Schwarz-Weiß-Bild ergibt.

    Außerdem können die Verstärker für die Farb-Differenzsignale eine kleinere Bandbreite (0 ... 1 MHz) haben. Allerdings müssen sie eine wesentlich höhere Steuerspannung liefern können als die Verstärker für die Ansteuerung mit den Primär-Farbsignalen.

    Abweichungen in dem allmählichen Nachlassen der Kathoden der drei Strahlsysteme wirken sich unabhängig von dem angewendeten Steuerungssystem aus. Diese Abweichungen muß man z. B. mit entsprechendem Nachstellen der Vorspannungen in den drei Steuerstrecken der Farbfernseh-Bildröhre ausgleichen.

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Hochspannung, Strahlströme und Ballaströhre

Von der gesamten Fläche der Lochmaske stellen die Löcher nur rund ein Sechstel dar.

Das bedeutet, daß die Elektronenstrahlen höchstens zu einem Sechstel auf den Bildschirm treffen. Um dennoch eine genügende Bildhelligkeit zu erreichen, muß die Anodenspannung für die Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre höher gewählt werden als für eine vergleichbare Schwarz-Weiß-Fernseh-Bildröhre.

Aus demselben Grund muß man bei der Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre auch mit höheren Strahlströmen arbeiten.

Zu höheren Strahlströmen gehören bei unterschiedlichem Bildinhalt natürlich auch größere Strahlstrom-Schwankungen. Alle drei Strahlströme werden zwar mit den Spannungen zwischen den Steuer-Elektroden und den Kathoden individuell gesteuert, stammen aber von einer gemeinsamen Hochspannungsquelle.

Wegen des unvermeidlichen Innenwiderstandes des Hochspannungsgenerators verursacht jede Schwankung der Summe der drei Strahlströme eine entsprechende Schwankung der Klemmenspannung des Hochspannungsgenerators. Dies beeinflußt die Ablenkfaktoren und damit die Strahllage.

Als Folge ergeben sich Konvergenzfehler. Deshalb muß man dafür sorgen, daß die Klemmenspannung des Hochspannungsgenerators von der Summe der drei Strahlströme möglichst unabhängig bleibt.

Daher stabilisiert man diese Klemmenspannung. Falls die Horizontal-Ablenkstufe wie beim Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfänger als Hochspannungsgenerator ausgenutzt wird, stabilisiert man mit Hilfe einer Ballaströhre, die auch Shuntröhre genannt wird. Die Aufgabe dieser Röhre besteht darin, die Belastungsschwankungen, die mit den zeitlichen Änderungen der Summe der drei Strahlströme gegeben sind, auszugleichen: Durch die Ballaströhre fließt während der Zeitspannen, in denen die Strahlstrom-Summe klein ist, ein hoher Strom und in den Zeitspannen, in denen die Strahlstrom-Summe ihr Maximum erreicht, nur ein kleiner Strom.

Aufwand ohne Ballast-Röhre

Man kann auf die Ballast-Röhre verzichten, wenn man die Hochspannung außerhalb der Horizontal-Ablenkstufe in einem getrennten, vom Zeilen-Oszillator angesteuerten, gut stabilisierten Hochspannungsgenerator gewinnt.

Diesen Generator regelt man dann ebenfalls mit einer Spannung, die der Summe der Strahlströme proportional ist. Dafür ist dann jedoch eine weitere Leistungsröhre neben der Zeilen-Endröhre erforderlich, sowie eine Regelverstärker-Röhre. Außer einem Ablenktransformator, der keine Hochspannungswicklung trägt, ist ein Hochspannungstransformator erforderlich.

Besonderheiten der Ablenkung

Der große Halsdurchmesser der Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre und auch die erforderliche hohe Anodenspannung erfordern hohe Ablenkleistungen. Dies ist jedoch durchaus nicht die einzige Schwierigkeit, die für das Ablenken der Elektronenstrahlen im Farbfernseh-Empfänger besteht.

Eine einwandfreie Farbwiedergabe erhält man nur, wenn die im folgenden näher erläuterten Forderungen nach Farbreinheit und Konvergenz erfüllt sind.

Farbreinheit

Jeder der drei Elektronenstrahlen muß unter einem solchen Winkel durch die Lochmasken-Löcher hindurchtreten, daß er ausschließlich die zu ihm gehörenden Farbleuchtstoffpunkte trifft: z. B. darf der von dem »roten« Strahlerzeugungs- System herrührende Strahl also nur die rot aufleuchtenden Leuchtstoffpunkte treffen können, nicht etwa auch blau oder grün aufleuchtende, und auch nicht nur teilweise.

Diese Bedingung muß über die ganze Bildfläche, also in jedem zum Bild gehörenden Ablenkzustand des aus den drei Elektronenstrahlen bestehenden Strahlenbündels erfüllt sein.

Konvergenz

Farbbilder ohne andersfarbige Ränder (sogenannte Farbränder) lassen sich nur dann erreichen, wenn alle drei Farbbilder (rot, grün, blau) ähnlich wie bei einem Dreifarbendruck, möglichst genau übereinander geschrieben werden.

Nun ist zwar ein genaues Übereinanderschreiben der drei Farbbilder der Natur der Lochmaskenröhre nach gar nicht möglich. Nach Bild 4.06 liegen ja die Farbleuchtstoffpunkte in den einzelnen Farbtripeln auf dem Leuchtschirm nebeneinander.

Die gegenseitigen Abstände sind jedoch so gering, daß bei normalem Betrachterabstand die gleiche Wirkung bezüglich der Farbmischung erreicht wird, als lägen die Farbpunkte übereinander. Insofern ist es also zulässig, von einem möglichst genauen »Übereinanderschreiben« der drei Farbbilder als Bedingung für die Konvergenz zu sprechen.

Hierzu ist es notwendig, daß sich die drei Elektronenstrahlen an jeder Stelle der Lochmaske, also in jedem zum Bild gehörenden Ablenkzustand des Elektronenstrahlenbündels, in dem gemeinsam dafür in Betracht kommenden Loch der Lochmaske schneiden.

Dies ist der ideale Zustand der Konvergenz oder Deckung der drei Farbbilder. Geringe Fehler sind zulässig, solange sie bei dem praktisch in Frage kommenden Betrachterabstand noch keine Unterscheidung der Einzelbildteile zulassen. Würde der Fehler zu groß, so könnte man z. B. die Aufspaltung einer weißen Einzellinie in eine blaue und gelbe Linie feststellen, vorausgesetzt, daß die rote und grüne Linie noch übereinandergeschrieben würden, also »konvergierten«, die blaue hingegen ein wenig daneben verliefe.

Die beiden Einstellungen »Farbreinheit« und »Konvergenz« müssen klar voneinander unterschieden werden. Es gibt deshalb dafür auch zwei getrennte Möglichkeiten, die zur Ablenkeinheit für die Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre gehören.

Farbreinheitsmagnet

Für das nicht abgelenkte Elektronenstrahlbündel gilt eine ähnliche Bedingung wie bei der Schwarz-Weiß-Fernseh-Bildröhre: Es soll auf die Mitte der Bildfläche auftreffen. Dafür ist an der zugehörigen Ablenkeinheit ein Zentriermagnet angeordnet, der den Strahl vor Eintritt in das Ablenkfeld entsprechend ausrichtet.

Trifft der Elektronenstrahl auf die Mitte des Bildschirmes auf, so steht er auch senkrecht auf der Bildschirmfläche.

Der Einfallswinkel des Elektronenstrahlbündels auf die Lochmaske der Farbfernseh-Bildröhre ist von ausschlaggebender Bedeutung für die Farbreinheit. Nur bei einem vorgegebenen, bestimmten Winkel treffen die drei Elektronenstrahlen ausschließlich ihre zugehörigen Leuchtstoffpunkte.

Zum winkelgerechten Ausrichten des Elektronenstrahlbündels dient bei der Farbfernseh-Bildröhre eine Magnetanordnung, die genauso aufgebaut und an der Ablenkeinheit angeordnet ist, wie der Zentriermagnet einer Ablenkeinheit für Schwarz-Weiß-Fernseh-Bildröhren, Bild 4.14.

Das Funktionsprinzip ist ebenfalls das gleiche, nur daß hier nicht ein einzelner Strahl, sondern ein Bündel aus drei Elektronenstrahlen vor Eintritt in das Ablenkfeld ausgerichtet wird. Der Farbreinheitsmagnet besteht aus zwei flachen Dauermagnetringen, die gegeneinander verdrehbar den Bildröhrenhals umschließen. Mit dem gegenseitigen Verdrehen der beiden Ringe ändert man die Dichte des den Röhrenhals durchsetzenden Magnetfeldes und damit den Betrag, um den das Elektronenstrahlbündel ausgelenkt wird. Beide Ringe lassen sich außerdem (bei festgehaltener Stellung der Ringe gegeneinander) um den Bildröhrenhals drehen. Mit dem gemeinsamen Verdrehen bestimmt man die Richtung, in der das Strahlenbündel ausgelenkt wird.

Einstellen der Farbreinheit

Das Herstellen der Farbreinheit ist ein reiner Einstellvorgang, ein Justieren. Eine Mitsteuerung bei der Ablenkung erfolgt nicht.

Es sind jedoch zwei Justiereinstellungen erforderlich, nämlich einer für den Fall des nicht (oder nur wenig) abgelenkten Elektronenstrahlbündels (alle 3 Strahl Systeme) und ein zweiter für das abgelenkte Strahlenbündel.

Die Justage in der Praxis

In der Praxis geht man dabei so vor, daß bei aufgesteuertem Rot-Strahlsystem (Blau und Grün gesperrt, Rot reagiert am empfindlichsten auf Farbunreinheit, weil der Strahlstrom für das zugehörige Strahlsystem wegen des geringen Leuchtstoff-Wirkungsgrades der rot aufleuchtenden Leuchtstoffpunkte am größten sein muß) das Bildraster voll ausgeschrieben wird, und zwar flächenhaft, ohne Testbild.

Die Ablenkspule ist dabei zunächst ganz nach hinten (Sockel der Bildröhre) gezogen. Mit dem Farbreinheitsmagneten wird dann eine rote Teilfläche, die sich zunächst irgendwo auf dem Bildschirm befinden wird, möglichst genau auf die Bildschirm-Mitte gerückt.

Nun soll nicht nur, wie eben beschrieben, ein gewisses begrenztes Gebiet im Zentrum (also im nicht oder nur wenig abgelenkten Zustand) farbrein geschrieben werden, sondern die gesamte Bildfläche. Dazu muß auch im ausgelenkten Zustand jeder der drei Elektronenstrahlen genau im richtigen Winkel durch die Maskenlöcher hindurchzielen, damit nur der zugehörige Leuchtstoff getroffen werden kann.

Beim Herstellen der Bildröhre wird eine gewisse Zuordnung von Ablenkmittelpunkt des Elektronenstrahlbündels, Lochmaske und Schirm vorausgesetzt, damit der Einfallswinkel der Elektronenstrahlen richtig ist.

Diese Zuordnung hat in der Praxis bei der fertigen Bildröhre nur noch einen Freiheitsgrad, denn Lochmaske und Bildschirm sind fest miteinander verbunden: Man kann die Ablenkspule axial auf dem Bildröhrenhals so verschieben, daß der Ablenkmittelpunkt mit demjenigen zusammenfällt, der bei der Fertigung der Bildröhre vorausgesetzt worden ist.

Schiebt man nun also die Ablenkspule langsam nach vorn, so wird man beobachten, daß sich die zunächst begrenzte Fläche der Farbreinheit im Zentrum des Bildschirmes weiter ausdehnt und daß bald, bei bestimmter Lage der Ablenkeinheit, das gesamte Schirmbild farbrein ist.
Nach Einstellen der statischen Konvergenz muß das Einstellen der Farbreinheit gegebenenfalls wiederholt und die Farbreinheit der anderen Farben (Grün, Blau) kontrolliert werden.
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Bildzentrierung

Bei den eben beschriebenen Einstellvorgängen stand der richtige Einfallswinkel der Elektronenstrahlen auf Lochmaske und Bildschirm im Vordergrund.

Das bedeutet, daß das Bild nicht unbedingt auch gleichzeitig genau zentriert ist in bezug auf die Schirmmitte. Zur exakten Bildzentrierung schickt man gegebenenfalls sowohl durch die Vertikal-Ablenkspule wie auch durch die Horizontal-Ablenkspule einen Gleichstrom entsprechender Stärke und Richtung.

Konvergenzfehler

Grundsätzlich sind die drei Elektronenstrahl-Systeme unter solchen Winkeln gegeneinander geneigt, daß die Strahlen unter dem Einfluß der Ablenkfelder im Idealfall gemeinsam jedes Loch der Lochmaske treffen und somit konvergieren, siehe dazu Bild 4.10.

Abweichungen in der Justierung der Systeme und - bei größeren Ablenkwinkeln - unterschiedliche Ablenkfehler bei den drei Elektronenstrahlen verhindern die exakte Konvergenz der drei Einzelbilder.

Die drei Elektronenstrahl-Systeme sind zwar einem einzigen, gemeinsamen Ablenkfeld der Ablenkspule unterworfen, sie befinden sich jedoch nicht an ein und demselben Ort (siehe Bild 4.04) und das Ablenkfeld ist nicht homogen.

Damit ergeben sich bei größeren Strahlauslenkwinkeln unterschiedliche Geometrie-Verzerrungen für die drei Einzelbilder.

Statische Konvergenzfehler

Vernachlässigt man zunächst Ablenkfehler bei großen Strahlauslenkungen und betrachtet nur den mittleren Bereich der Schirmbildfläche, so spielt hier die richtige Justierung der Elektronenstrahl-Systeme die Hauptrolle.

Die Strahlen müssen vor Eintritt in das Ablenkfeld so ausgerichtet werden, daß sie im Idealfall durch ein und dasselbe Loch, praktisch durch möglichst nahe beieinander liegende Löcher der Lochmaske hindurch treten.

Fehler, die dabei in diesem mittleren Bereich des Schirmbildes auftreten, nennt man »statische« Konvergenzfehler. Sie lassen sich durch statische Konvergenzmagnete (Dauermagnete) ausgleichen, die den jeweiligen Elektronenstrahl vor Eintritt in das Ablenkfeld entsprechend so beeinflussen, daß er unter dem richtigen Winkel einfällt.

Dynamische Konvergenzfehler

Ist auf diese Weise die Konvergenz im mittleren Bildbereich erreicht, so treten trotzdem noch bei größeren Auslenkungen des Elektronenstrahles Konvergenzfehler auf, die durch die unterschiedliche Lage der Elektronenstrahl-Systeme im Ablenkfeld und durch die flache Schirmwölbung (keine Kugelfläche) bewirkt werden:

An bestimmten Stellen des Schirmbildes werden die Auslenkwinkel für den »roten«, »grünen« und »blauen« Strahl unterschiedlich sein. Die Einzelbilder decken sich nicht mehr. Ein Teil dieser Fehler wird schon durch entsprechende Dimensionierung der Ablenkspulen ausgeglichen.

Es bleiben jedoch Deckungsfehler, die im Prinzip so, wie in Bild 4.15 dargestellt, aussehen.

Diese Deckungsfehler (Konvergenzfehler) sind aber offensichtlich vom Ablenkwinkel, und zwar in horizontaler und vertikaler Richtung, abhängig. Deshalb heißen sie »dynamische Konvergenzfehler«. Da sie vom Ablenkwinkel und somit von den Ablenkströmen abhängig sind, kann man sie korrigieren, indem man von den Ablenkströmen selbst Korrekturströme geeigneter Kurvenform und mit passendem Betrag ableitet und sie dem bereits erwähnten Konvergenzmagnetsystem zuführt.

Da es sich um Ablenkströme sowohl für die vertikale Ablenkrichtung wie auch für die horizontale Ablenkrichtung handelt und selbstverständlich in beiden Fällen Konvergenzfehler auftreten, gibt es Korrekturströme für die »vertikale Konvergenz« (abgeleitet vom Vertikal-Ablenkstrom) und für die »horizontale Konvergenz« (abgeleitet vom Horizontal-Ablenkstrom). Für beide Korrekturströme sind getrennte Spulen nötig.

Die Konvergenzsysteme

Zur Konvergenzkorrektur dienen zwei Konvergenzsysteme, die auf den Hals der Bildröhre aufgeschoben werden: Das radiale Konvergenzsystem, oft kurz Konvergenzsystem genannt und das laterale Konvergenzsystem, oft auch als Blau-Lateralmagnet, Blaulagemagnet oder Blauschiebemagnet bezeichnet.

Das meist mit der Ablenkeinheit räumlich zusammengebaute »Radial-Konvergenzsystem« besteht aus drei gleichartig aufgebauten Konvergenzeinheiten, deren jede einen Strahl unabhängig von den beiden anderen beeinflußt. Bild 4.16 zeigt den Aufbau mit den drei außerhalb des Bildröhrenhalses angeordneten Magneten, die im Innern des Bildröhrenhalses durch je ein Polblechpaar ergänzt werden.

Mit dem dazwischen auftretenden Magnetfeld kann der Elektronenstrahl in radialer Richtung hin- und hergelenkt werden. Die drei Polschuh-Paare werden durch eine in die Bildröhre eingebaute Blechanordnung gegeneinander magnetisch abgeschirmt.

Jeder Magnet hat einen gespaltenen U-Kern aus magnetisch weichem Ferrit und einen zwischen den beiden Kernhälften drehbar angeordneten zylindrischen Dauermagneten. Dieser ist quer zur Zylinderachse magnetisiert, wie das Bild es andeutet. Die statischen Konvergenzfelder werden mit dem Verdrehen der Dauermagnete eingestellt.

Das Feld läßt sich zu Null machen bei einer Stellung des Magneten, wie sie im Bild 4.1 6 unten links eingezeichnet ist.

Die Schenkel des U-Kerns tragen die zwei Wicklungen für die Konvergenzspulen, durch die die von der Horizontal-Ablenkschaltung und die von der Vertikal-Ablenkschaltung abgeleiteten Korrekturströme fließen, die für die dynamische Konvergenz-Korrektur erforderlich sind. Beide Wicklungen sind elektrisch voneinander getrennt. Die Ströme werden in einer besonderen Schaltungsanordnung gewonnen und auf ihre richtige Amplitude und Kurvenform eingestellt.

Das alles reicht nicht aus

Mit dem Radial-Konvergenzsystem kommt man allein nicht aus: Nicht in jedem Fall sitzt der Blaustrahl genau symmetrisch zwischen dem Rotstrahl und dem Grünstrahl.

Um Abweichungen von der Symmetrie korrigieren zu können, muß man die Möglichkeit haben, den Blaustrahl gegen Rot- und Grünstrahl seitlich verschieben zu können. Dazu dient der Blau-Lateralmagnet. Bild 4.17 zeigt eine mögliche Ausführungsform. Zur Strahl-Verschiebung dient ein zylindrischer Dauermagnet, der quer zur Zylinderachse magnetisiert ist, und zwar im Mittelteil entgegengesetzt wie in seinen beiden äußeren Teilen (Bild 4.18).

Die damit mögliche »statische Korrektur« reicht nicht immer aus, nämlich dann nicht, wenn die Zeilenauslenk-Amplitude für »Blau« unterschiedlich zu der Auslenk-Amplitude für »Rot« und »Grün« ist. Dieser Unterschied kann durch dynamische Beeinflussung des Blaustrahls ausgeglichen werden. Dazu dient die auf der Polschuhanordnung des Blau-Lateralmagneten angebrachte Spule, siehe Bild 4.17.

Gesamtanordnung

Vom Sockel der Farbfernseh-Bildröhre aus kommt - etwa am Ausgang der drei Strahlsysteme - zunächst der Blau-Lateralmagnet. Dann folgen der Farbreinheits-Magnet und hierauf das (Radial-)Konvergenz-Magnetsystem. An dieses schließen die Ablenkspulen an.

Die Abschirmkappe der Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre

Auf den Konus der Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre einwirkende magnetische Fremdfelder würden die Farbreinheit und die Konvergenz beeinträchtigen.

Deshalb muß man den Kolben-Konus dieser Röhre mit einer magnetischen Abschirmung versehen. Dazu dient gemeinsam mit dem Metallrahmen der Röhre, d. h. mit ihrer Armierung, eine daran anschließende Abschirmkappe (Bilder 4.19 und 4.20).

Während man die Armierung der Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre ebenso wie die der Schwarz-Weiß-Fernseh- Bildröhre über eine RC-Kombination mit dem Chassis verbindet, ist es zweckmäßig, die Abschirmkappe gemeinsam mit dem Außenbelag der Röhre unmittelbar an das Chassis zu legen. Daher müssen Armatur und Abschirmkappe gegeneinander isoliert sein.

Anmerkung : Im Sprachgebrauch der Bildröhrenfachleute wird das eigentliche Strahlsystem - also dieses Drahtgeflecht - als "Armatur" bezeichnet. Das hat nicht mit der Badezimmer-Armatur zu tun !!

Der dafür benötigte Luftspalt zwischen diesen beiden Teilen darf jedoch im Interesse der wirksamen Abschirmung 10mm nicht überschreiten.

Entmagnetisierungs Wicklung

Die Lochmaske der Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre besteht ebenso wie deren Armatur und Abschirmkappe aus magnetisierbarem Material, in dem magnetische Restfelder auftreten könnten. Diese würden ebenso wie die von außen einwirkenden Fremdfelder die Farbreinheit und die Konvergenz stören.

Um das zu vermeiden, sorgt man für eine wirksame Entmagnetisierung dieser drei Teile: Man versieht die Abschirmkappe mit einer Entmagnetisierungswicklung, durch die man beim Einschalten des Gerätes einen Wechselstrom mit allmählich bis auf Null oder einen unschädlichen Restbetrag abnehmendem Wert fließen läßt.

Die Entmagnetisierungswicklung wird so innerhalb der Abschirmkappe angebracht, daß beide Hälften der Abschirmkappe in einander entgegengesetzten Richtungen von dem Wechselstrom durchflössen werden (Bilder 4.21 und 4.22). Dabei werden für jede Hälfte etwa 300 Amperewindungen benötigt.

Während es sich in der Anordnung nach Bild 4.21 um zwei getrennte Spulen handelt, besteht die mit Bild 4.22 veranschaulichte Wicklung aus einer einzigen Spule, die mittels einer Überkreuzung zu einer Achterspule umgewandelt und dann entsprechend ausgeformt wird.

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