Подойдем к экрану включенного телевизора и пристально приглядимся к нему (лучше, через увеличительное стекло). Мы увидим, что изображение состоит из мельчайших точек или полосок . Эти точки переливаются цветами, становятся то тусклее, то ярче, но стоит отойти от экрана на шаг — и перед нами снова движущаяся картинка. Человеческий мозг обладает способностью «собирать» из сливающихся воедино точек целую картинку, а последовательность быстро сменяющихся неподвижных изображений мы воспринимаем как движущееся изображение.
Экран кинескопного телевизора — это видимая часть сложного электронного прибора, который называется и формой отдаленно напоминает грушу.
Там, где у груши черенок, у кинескопа размещено устройство, которое называетсяать электронной пушкой . «Пушка» выстреливает электронными потоками (невидимыми глазу потоками мельчайших частиц) в направлении экрана.
Сам экран покрыт крошечными точками люминофора (именно их мы и видели через лупу). Люминофор — это вещество с особыми свойствами. При попадании на него электронного луча, он начинает светиться, и чем луч мощнее, тем ярче светится люминофор. На экране черно-белого телевизора изображение складывается из таких вот маленьких точек, которые «бомбардирует» электронный луч. Там, где на люминофор падает особенно мощный поток из «пушки» мы видим яркое свечение, то есть белый цвет. Там где луч послабее — серый. Те же точки, по которым «пушка» в это мгновение не «стреляет» , мы воспринимаем как черный цвет. Так из черных, серых и белых точек на экране складывается черно-белая картинка. Точки собраны в строки — идущие справа налево ряды. Всего таких рядов 625.
Да, но ведь на экране цветного телевизора мы видим не только черный, серый и белый цвета, но и красный, изумрудный, фиолетовый, оранжевый… Как же дело обстоит там? Устройство кинескопа цветного телевизора несколько сложнее. Здесь экран поделен на точки (или полоски), каждая из которых состоит из трех участков люминофора с разными свойствами. Один из участков при попадании на него электронного потока светится зеленым цветом, другой — синим, и третий — красным. Оказывается, все остальные цвета можно получить, смешивая только эти три.
Проведем небольшой эксперимент. Возьмем два карманных фонарика и наденем на стекло фильтры из прозрачной цветной пленки — на один красную, на другой зеленую. Теперь зайдем в темную комнату и направим оба фонарика на стену. Мы видим два круга — зеленый и красный. Теперь сдвинем их вместе. Там, где круги пересекутся появится участок желтого цвета! А если к двум фонарикам добавить третий, с синим фильтром, и совместить три круга, мы увидим еще три цвета — малиновый, бирюзовый и — там где пересекаются все три круга — белый.
Если бы у нас была возможность сделать так, чтобы один фонарик светил ярче, а другой слабее, то на пересечении кругов получались бы другие оттенки цветов. В них было бы, скажем больше красного, но меньше зеленого, или больше зеленого, но меньше синего. Так можно получить любой цвет — и оранжевый, и лиловый, и бежевый.
Теперь мы понимаем, что для того, чтобы на экране телевизора появилось полноцветное изображение, одного луча из электронной пушки недостаточно . Нужно чтобы каждый из участков люминофора — красный, синий и зеленый — «обстреливался» отдельным лучом. Заставляя светиться эти разноцветные участки то ярче, то более тускло, три луча будут создавать в точке экрана любой цвет, смешивая всего три «самых главных» из них.
Остается самый интересный вопрос. Ведь если электронная пушка черно-белого телевизора «выстреливает» всего одним лучом всего в одну крохотную точку, а в цветном телевизоре таких луча три, то как же возникает изображение одновременно на всем экране? Да еще при этом получается движущаяся картинка.
Действительно, в каждое мгновение три электронных луча «бомбардируют» только одну точку экрана. Но это мгновение настолько коротко, что за секунду лучи «оббегают » все точки люминофора на экране 25 раз . Это настолько быстро, что человеческий глаз видит на экране лишь непрерывно меняющееся изображение. Происходит это благодаря тому, что люминофор после встречи с электронным лучом гаснет не сразу, а еще некоторое время сохраняет свечение. Именно поэтому, пока телевизор не выключен, экран его никогда не гаснет.
Специальные электромагниты , управляемые электрическими сигналами, направляют электронные лучи, заставляя их оббегать все строки экрана за считанные доли секунды!
©При частичном или полном использовании данной статьи - активная гиперссылка ссылка на сайт ОБЯЗАТЕЛЬНА
· Применение · Обозначение и маркировка · Воздействие на здоровье · Другие виды электронно-лучевых приборов · Близкие статьи · Примечания · Литература · Официальный сайт ·
Общие принципы
В баллоне 9 создан глубокий вакуум - сначала выкачивается воздух, после все металлические детали кинескопа нагреваются индуктором для выделения поглощённых газов, для постепенного поглощения остатков воздуха используется геттер.
Для того, чтобы создать электронный луч 2 , используется устройство, именуемое электронной пушкой . Катод 8 , нагреваемый нитью накала 5 , испускает электроны. Чтобы увеличить испускание электронов, катод покрывают веществом, имеющим малую работу выхода (крупнейшие производители ЭЛТ для этого применяют собственные запатентованные технологии). Изменением напряжения на управляющем электроде (модуляторе ) 12 можно изменять интенсивность электронного луча и, следовательно, яркость изображения (также существуют модели с управлением по катоду). Кроме управляющего электрода, пушка современных ЭЛТ содержит фокусирующий электрод (до 1961 года в отечественных кинескопах применялась электромагнитная фокусировка при помощи фокусирующей катушки 3 с сердечником 11 ), предназначенный для фокусировки пятна на экране кинескопа в точку, ускоряющий электрод для дополнительного разгона электронов в пределах пушки и анод. Покинув пушку, электроны ускоряются анодом 14 , представляющем собой металлизированное покрытие внутренней поверхности конуса кинескопа, соединённое с одноимённым электродом пушки. В цветных кинескопах со внутренним электростатическим экраном его соединяют с анодом. В ряде кинескопов ранних моделей, таких, как 43ЛК3Б, конус был выполнен из металла и представлял анод сам собой. Напряжение на аноде находится в пределах от 7 до 30 киловольт. В ряде малогабаритных осциллографических ЭЛТ анод представляет собой только один из электродов электронной пушки и питается напряжением до нескольких сот вольт.
Далее луч проходит через отклоняющую систему 1 , которая может менять направление луча (на рисунке показана магнитная отклоняющая система). В телевизионных ЭЛТ применяется магнитная отклоняющая система как обеспечивающая большие углы отклонения. В осциллографических ЭЛТ применяется электростатическая отклоняющая система как обеспечивающая большее быстродействие.
Электронный луч попадает в экран 10 , покрытый люминофором 4 . От бомбардировки электронами люминофор светится и быстро перемещающееся пятно переменной яркости создаёт на экране изображение.
Люминофор от электронов приобретает отрицательный заряд, и начинается вторичная эмиссия - люминофор сам начинает испускать электроны. В результате вся трубка приобретает отрицательный заряд. Для того, чтобы этого не было, по всей поверхности трубки находится соединённый с анодом слой аквадага - проводящей смеси на основе графита (6 ).
Кинескоп подключается через выводы 13 и высоковольтное гнездо 7 .
В чёрно-белых телевизорах состав люминофора подбирают таким, чтобы он светился нейтрально-серым цветом. В видеотерминалах, радарах и т. д. люминофор часто делают жёлтым или зелёным для меньшего утомления глаз.
Угол отклонения луча
Углом отклонения луча ЭЛТ называется максимальный угол между двумя возможными положениями электронного луча внутри колбы, при которых на экране ещё видно светящееся пятно. От величины угла зависит отношение диагонали (диаметра) экрана к длине ЭЛТ. У осциллографических ЭЛТ составляет как правило до 40°, что связано с необходимостью повысить чувствительность луча к воздействию отклоняющих пластин и обеспечить линейность характеристики отклонения. У первых советских телевизионных кинескопов с круглым экраном угол отклонения составлял 50°, у чёрно-белых кинескопов более поздних выпусков был равен 70°, начиная с 1960-х годов увеличился до 110° (один из первых подобных кинескопов - 43ЛК9Б). У отечественных цветных кинескопов составляет 90°.
При увеличении угла отклонения луча уменьшаются габариты и масса кинескопа, но в тоже время:
- увеличивается мощность, потребляемая узлами развёртки. Для решения этой проблемы уменьшался диаметр горловины кинескопа, что, однако, потребовало изменения конструкции электронной пушки.
- возрастают требования к точности изготовления и сборки отклоняющей системы, что было реализовано путём компоновки кинескопа с отклоняющей системой в единый модуль и сборки его в заводских условиях.
- возрастает число необходимых элементов настройки геометрии растра и сведения .
Всё это привело к тому, что в некоторых областях в настоящий момент применяются 70-градусные кинескопы. Также угол в 70° продолжает применяться в малогабаритных чёрно-белых кинескопах (к примеру, 16ЛК1Б), где длина не играет такой существенной роли.
Ионная ловушка
Поскольку внутри ЭЛТ нельзя создать идеальный вакуум, внутри остаётся часть молекул воздуха. При столкновении с электронами из них образуются ионы, которые, имея массу, многократно превышающую массу электронов, практически не отклоняются, постепенно выжигая люминофор в центре экрана и образуя так называемое ионное пятно. Для борьбы с этим до середины 1960-х годов применялся принцип «ионной ловушки»: ось электронной пушки была расположена под некоторым углом к оси кинескопа, а расположенный снаружи регулируемый магнит обеспечивал поле, поворачивающее поток электронов к оси. Массивные же ионы, двигаясь прямолинейно, попадали в собственно ловушку.
Но в тоже время данное построение вынуждало увеличивать диаметр горловины кинескопа, что приводило к росту необходимой мощности в катушках отклоняющей системы.
В начале 1960-х годов был разработан новый способ защиты люминофора: алюминирование экрана, кроме того, позволившее вдвое повысить максимальную яркость кинескопа, и необходимость в ионной ловушке отпала.
Задержка подачи напряжения на анод либо модулятор
В телевизоре, строчная развёртка которого выполнена на лампах, напряжение на аноде кинескопа появляется только после прогрева выходной лампы строчной развёртки и демпферного диода. Накал кинескопа к этому моменту успевает разогреться.
Внедрение в узлы строчной развёртки полностью полупроводниковой схемотехники породило проблему ускоренного износа катодов кинескопа по причине подачи напряжения на анод кинескопа одновременно с включением. Для борьбы с этим явлением были разработаны любительские узлы, обеспечивавшие задержку подачи напряжения на анод либо модулятор кинескопа. Интересно, что в некоторых из них, несмотря на то, что они были предназначены для установки в полностью полупроводниковые телевизоры, в качестве элемента задержки использовалась радиолампа. Позднее начали выпускаться телевизоры промышленного производства, в которых такая задержка предусмотрена изначально.
Выбираем кинескопный телевизор
Катодно-лучевой кинескоп (его еще называют электронно-лучевой трубкой, ЭЛТ) - это технология, дошедшая до нас из прошлого века. Серийный выпуск первых телевизоров, работавших по такому принципу, начался в далеком 1939 году. Тем не менее столь почтенный возраст этой технологии является, скорее, ее достоинством, чем недостатком, ведь кинескопные телевизоры используются и сегодня, а значит, они вполне удовлетворяют запросам любителей проводить свободное время у голубых экранов. Так что в данном случае снисходительное словосочетание «прошлый век» означает вовсе не «старье», а проверенные временем традиции.
В наше время наибольшее распространение получили , о принципах работы этих устройств наиболее «продвинутые» потребители уже имеют представление. А вот о том, что находится внутри корпуса кинескопного телевизора, некоторые потенциальные покупатели и не подозревают.
Устройство и принцип работы кинескопного телевизора
Как уже упоминалось выше, основным элементом телевизора старого образца является катодно-лучевой кинескоп (в англоязычном варианте Cathode Ray Tube, CRT). В этом устройстве происходит процесс формирования телевизионной «картинки», которая затем отображается на экране.
На рисунке цифрами обозначены:
1 - электронные пушки (три - у цветных телевизоров, одна - у черно-белых);
2 - электронные лучи;
3 - фокусирующие катушки;
4 - отклоняющие катушки;
5 - анодный вывод;
6 - теневая «маска», отфильтровывающая красные, зеленые и синие части «картинки»;
7 - слой фосфорсодержащего люминофора, покрывающий внутреннюю поверхность экрана, с областями красного, зеленого и синего свечения;
8 - увеличенное изображение люминофорного покрытия внутренней стороны экрана.
По сути, электронно-лучевая трубка представляет собой стеклянную колбу, внутри которой создается вакуум. Под воздействием электричества электронные пушки (1) начинают испускать лучи (2), которые проходят сквозь трубку кинескопа. Эти лучи, являющиеся направленными потоками электронов, улавливаются системой фокусирующих и отклоняющих катушек (3, 4). Электромагнитные катушки перенаправляют лучи на анодный вывод (5), подающий электроны на маску-фильтр (6), разделяющую общий поток на цветовые составляющие. В самых старых моделях черно-белых телевизоров цветной фильтр, естественно, отсутствовал.
Процесс появления изображения на экране можно описать следующим образом. После формирования и фильтрования световых потоков лучи попадают на внутреннюю, невидимую для зрителей поверхность телеэкрана (7). Люминофорное покрытие состоит из красных, зеленых и синих частиц, которые светятся под воздействием луча соответствующего цвета. Покрытая люминофором поверхность освещается не полностью, подсвечиваются лишь отдельные частицы вещества - таким образом посылаемые анодным выводом лучи формируют на экране быстро перемещающееся световое пятно. Это пятно движется по экрану построчно, слева направо и сверху вниз, но перемещение происходит очень быстро, неуловимо для человеческих глаз, поэтому зритель видит целостное изображение. Соответственно, чем больше частота обновления экрана (период «пробегания» светового пятна от первой до последней точки), тем качественнее получается изображение.
Трубка кинескопа располагается перпендикулярно поверхности экрана, а это значит, что она занимает достаточно много места под корпусом телевизора. Именно поэтому корпус такого устройства отличается столь внушительными габаритами и сделать его супертонким, как у современных плазменных или жидкокристаллических телевизоров, невозможно по чисто технологическим причинам. Не удивительно, что кинескопные аппараты получили в народе нежное прозвище - «ящики»!
Основные технические характеристики кинескопных телевизоров
Теперь, когда мы получили общее представление о работе кинескопа, можно приступать к выбору телевизора. В принципе основные параметры, на которые следует ориентироваться при выборе, вполне очевидны. Тем не менее неопытные покупатели могут не обратить внимания на достаточно важные технические подробности, которые испортят все удовольствие от просмотра любимого сериала или важного спортивного матча.
1. Размер и форма экрана
Приобретая «окошко» в огромный мир телевидения, важно не прогадать с размерами, иначе разглядеть удастся не так уж много. Очевидно, что телевизоры с наибольшей диагональю экрана отличаются большими габаритами, поэтому владельцам малометражных гостиных придется умерить свои аппетиты. В кинескопных телевизорах по мере возрастания размера экрана увеличиваются не только высота и ширина, но и глубина корпуса, а значит, делая ставку на крупный экран, незадачливый покупатель может столкнуться с большой проблемой: обновка займет слишком много свободного пространства в комнате.
Самые маленькие ЭЛТ-телевизоры имеют диагональ 10 дюймов - просмотр передач на них нельзя назвать комфортным. Оптимальный минимум - это 14-15 дюймов, телевизоры с такими параметрами выпускают практически все известные фирмы. Еще более популярны экраны с диагональю от 20 до 25 дюймов. Телевизоры с такими габаритами прекрасно вписываются в среднестатистическую квартиру и обладают, как правило, полным набором наиболее востребованных функций. Самыми большими считаются 29-дюймовые кинескопные телевизоры, однако в продаже можно найти модели и с 34-дюймовым экраном. Это настоящие гиганты, они подходят только для очень больших помещений и обычно устанавливаются на специальные тумбы, поставляемые в комплекте или по заказу.
При выборе телевизора важно помнить и о таком параметре, как наиболее комфортное расстояние просмотра.
Ориентируясь на эту таблицу, несложно определить примерное расположение мебели в зоне отдыха гостиной, а именно, расстояние, на которое должны быть разнесены телевизионная подставка и диван или кресла. Приобретая ЭЛТ-телевизор, необходимо заранее планировать место его установки. Если он будет стоять в мебельной нише, то обязательным условием является наличие зазора между стенками ниши и корпусом устройства, при этом нельзя перекрывать доступ воздуха к вентиляционным отверстиям. В противном случае телевизор перегреется и выйдет из строя.
Формат экрана также немаловажен. При классическом соотношении ширины и высоты 4:3 удобнее всего просматривать обычные телевизионные передачи. Широкоформатные экраны с соотношением сторон 16:9 идеальны для просмотра видеофильмов, поэтому, если телевизор будет чаще всего работать в паре с DVD-проигрывателем, широкий формат более предпочтителен. Существует еще несколько менее популярных форматов, позволяющих получить изображение с минимальным искажением. В современных моделях телевизоров есть функция автоматической подстройки формата.
Соотношение форматов экранов
Четкость изображения зависит от геометрии экрана. Выпуклый кинескоп достаточно сильно искажает «картинку». Чтобы получать изображения с максимальной реалистичностью, лучше приобрести телевизор с плоским или суперплоским экраном.
2. Частота развертки - это один из показателей качества изображения. В соответствии с описанным выше принципом работы кинескопа изображение на экране появляется благодаря свечению люминофорных частиц. Именно частотой развертки и определяется скорость перемещения светового пятна по экрану. В старых моделях телевизоров этот показатель равнялся 50 Гц, поэтому зрителю казалось, что «картинка» мерцает. При длительном просмотре телепередач нестабильное изображение становилось причиной сильной усталости глаз. Современные кинескопы обеспечивают частоту развертки 100-120 Гц - этот показатель считается оптимальным для телевизоров с большой диагональю, где нестабильность изображения особенно заметна.
Следует отметить, что при частоте обновления экрана 100 Гц иногда наблюдается эффект шлейфа от быстро перемещающихся в кадре предметов. Для стабилизации «картинки» фирмы-производители используют специальные технологии. Приобретая крупногабаритный телевизор, стоит обратить внимание на технологию стабилизации изображения: для это Digital Plus, для - Digital Scan Natural Motion, для - Super Digital, для - Digital Mastering или Intelligent Mastering, в зависимости от модели.
3. Динамики
Телевизионные программы - это не только визуальный ряд, поэтому мощное и качественное звучание является одной из основных технических характеристик. Небольшие телевизоры часто оснащаются одиночными динамиками, в то время как в крупногабаритных моделях устанавливают только стереоколонки. Вне зависимости от количества динамиков они всегда располагаются на фронтальной поверхности корпуса, обычно снизу или по бокам от экрана.
Стандартное расположение динамиков под экраном (слева) и по бокам экрана (справа)
Дорогие современные ЭЛТ-телевизоры часто имеют встроенные сабвуферы, которые передают звук низкой частоты, и системы объемного звучания, выполненные по технологии Dolby Pro Logic или Dolby Digital.
4. Разъемы для подключения внешних устройств
Как известно, телевизор не может работать сам по себе, для приема сигнала ему нужны внешняя антенна или цифровой кабель. Пожалуй, среди современных телевизоров невозможно найти ни одной модели, которая оснащалась бы только разъемом для антенны. Для полноценного использования необходимы еще, как минимум, аудио- и видеовыходы, к которым подключают видеомагнитофон и DVD-проигрыватель.
Минимальный набор разъемов: гнездо для телеантенны и RCA-разъемы для аудио- и видеосигналов
Кроме того, в наборе разъемов не окажется лишним аналоговый порт VGAи универсальный порт SCART - к нему можно подключать мультимедийную аппаратуру, спутниковый или цифровой ресивер.
5. Способ управления телевизором
Пульт дистанционного управления давно уже стал неизменным атрибутом телевизора. Это простое и удобное в использовании устройство позволяет переключать каналы, регулировать уровень звука и выполнять многие другие процедуры, не вставая с дивана. Тем не менее на лицевой панели телевизора, как правило, можно найти основные кнопки управления, дублирующие соответствующие клавиши пульта, обычно это кнопка включения, регуляторы громкости и кнопки перехода по каналам.
Кнопки управления, расположенные на корпусе телевизора
Выбирая телевизор, не стоит покупать такую модель, на корпусе которой был бы продублирован весь набор кнопок пульта управления - такое устройство будет слишком громоздким. Достаточно только основных клавиш, которые можно использовать, если в пульте сели батарейки.
Достоинства и недостатки ЭЛТ-телевизоров
Поскольку с основными техническими характеристиками ЭЛТ-телевизоров мы уже разобрались, необходимо еще рассмотреть сильные и слабые стороны этих устройств.
Достоинства:
- низкая цена;
- большое разнообразие моделей;
- хорошее качество изображения;
- реалистичная цветопередача;
- продолжительный срок службы (около 15 лет).
Недостатки:
- большие габариты и вес;
- негативное влияние на зрение при длительном просмотре.