Budowa i zasada działania kolorowego kineskopu typu PIL.

Zadanie kineskopu polega na przekształceniu sygnałów elektrycznych w obraz telewizyjny. Odtworzenie obrazu w odbiorniku telewizji kolorowej odbywa się za pomocą kineskopu kolorowego różniącego się znacznie od kineskopów stosowanych w telewizji czarno-białej. Kineskop kolorowy powinien umożliwić odtwarzanie zarówno obrazu kolorowego jak i czarno-białego. Właściwości kineskopu kolorowego decydują w znacznym stopniu o jakości odbieranego obrazu, o rozmiarach, masie i koszcie odbiornika. Zasada działania kineskopu kolorowego jest oparta na pewnych właściwościach oka ludzkiego, dotyczących widzenia barwnego. Najważniejsze z nich to trójkolorowość widzenia, rozróżnialność szczegółów kolorowych i bezwładność.

Do systemów samobieżnych IL należy również tak zwany system „precision in-line” (PIL) opracowany i wprowadzony do produkcji przez amerykańską firmę RCA. Podstawowymi elementami kineskopu maskowego są trzy wyrzutnie elektronowe, maska oraz ekran. Ekran kineskopu maskowego jest pokryty trzema rodzajami luminoforu, świecącymi w kolorach podstawowych i nałożonymi punktowo. Na powierzchni ekranu o przekątnej 26” znajduje się około 1,2 mln okrągłych „pastylek” o średnicy około 0,25 mm. Pastylki te są naniesione w ten sposób, że zawsze jedna pastylka czerwona, jedna zielona i jedna niebieska tworzą trójkąt. Każdy rodzaj luminoforu jest pobudzany niezależnie wiązką elektronową wytworzoną przez odpowiednią wyrzutnię. Wyrzutnie są umieszczone w szyjce lampy, wokół osi symetrii podłużnej lampy. Przed ekranem w odległości ok. 15 mm znajduje się specjalna płyta z otworami tzw. Maska. Otwory w liczbie ok. 400 tys. Są tak rozmieszczone, że każdy z nich znajduje się naprzeciw jednej trójki kolorowej. Promienie elektronowe są zogniskowane w płaszczyźnie maski, a więc przecinają się w otworach. Dzięki omówionemu rozmieszczeniu pastylek luminoforów na ekranie i zastosowaniu maski z otworami jeden z promieni elektronowych może trafić i pobudzić do świecenia wyłącznie pastylki czerwone, drugi – zielone i wreszcie trzeci niebieskie. Zadanie maski polega na częściowym przesłanianiu ekranu w taki sposób, aby promień elektronowy danej wyrzutni mógł pobudzać poprzez otwory jedynie odpowiadającym mu luminofor, dwa pozostałe maska przesłania. Promienie elektronowe wszystkich trzech wyrzutni są odchylane jednocześnie za pomocą tej samej metody, którą stosuje się w kineskopach czarno-białych. Natężenia promieni elektronowych są jednak sterowane niezależnie sygnałami R,G,B. Dzięki temu istnieje możliwość uzyskania na ekranie różnych kolorów, wynikających z mieszaniny kolorów R,G,B. Przy jednakowej intensywności świecenia trójki luminoforów uzyskuje się na ekranie kolor biały. Wygaszenie dwóch wyrzutni powoduje świecenie ekranu w jednym kolorze podstawowym, w zależności od tego, która wyrzutnia jest czynna, to znaczy czerwonym, zielonym lub niebieskim. Po wygaszeniu jednej wyrzutni na przykład niebieskiej, uzyskuje się na ekranie mieszaninę kolorów czerwonego i zielonego, a więc kolor żółty. Pierwsze typy kineskopów PIL były opracowane do zastosowania w odbiornikach przenośnych. Kineskopy te miały kąty odchylania 90 i przekątne ekranu 15 19”. Obecnie, równolegle z kineskopami do odbiorników przenośnych, w systemie PIL są produkowane kineskopy przeznaczone do odbiorników stacjonarnych o przekątnych 20”, 22” i 26” i o kątach odchylania 110. Dzięki oryginalnej koncepcji rozwiązania konstrukcyjnego zespołu dział i zespołu odchylającego, w systemie PIL wyeliminowano całkowicie lub znacznie uproszczono zespoły i układy formowania zbieżności dynamicznej. Zespoły i układy formowania zbieżności dynamicznej nie występują w kineskopach PIL o kątach odchylania 90 oraz w kineskopach o kątach odchylania 110 i przekątnych ekranu równym 20”. W kineskopach PIL o kątach odchylania 110 i przekątnych ekranu 22” i 26” dynamiczna korekcja zbieżności odbywa się w płaszczyźnie odchylania za pomocą cewek kwadrupolowych. Układ formowania prądów zbieżności dynamicznej w systemie PIL 110 jest bardzo uproszczony i zawiera jedynie dwa elementy regulacyjne. Układ formowania prądów zbieżności w systemie PIL 110 dzięki małym rozmiarom jest zamocowany bezpośrednio na obudowie zespołu odchylającego. Poza zespołem odchylającym na szyjce kineskopu PIL jest zamocowany jeszcze zespół zbieżności statycznej i zespół czystości. Oba wymienione zespoły są zbudowane z pierścieniowych magnesów stałych i tworzą jedną konstrukcję. Ponieważ wszystkie typy kineskopów PIL mają wbudowany wewnętrzny ekran magnetyczny, na bańce kineskopu umieszczone są jedynie cewki rozmagnesowujące. Jedna z najważniejszych w odniesieniu do produkcji i serwisu odbiorników kolorowych, cech systemu PIL polega na trwałym połączeniu zespołów naszyjkowych z kineskopem. W większości pozostałych systemów, zarówno D jak i IL, kineskopy i zespoły naszyjkowe są produkowane niezależnie i proces nakładania zespołów oraz regulacji układu kineskopu musi odbywać się w zakładzie produkcyjnym odbiorniki telewizyjne. W kineskopach systemu PIL, w których zbieżność i czystość obrazu są niezależne od układów napędzających (odchylających), zespoły naszyjkowe są umieszczone i regulowane na optimum parametrów elektrooptycznych bezpośrednio u producenta kineskopów. Ogólna zasada działania systemu PIL jest podobna do zasady działania systemu 20AX. W celu uzyskania samozbieżności promieni elektronowych trzech dział na całej powierzchni ekranu, pola odchylające kineskopu PIL muszą mieć znaczny, określony astygmatyzm izotropowy. Cewki odchylania poziomego kineskopu PIL wytwarzają pole magnetyczne o kształcie poduszkowym ( o astygmatyzmie izotropowym ujemnym), Którego natężenie wzrasta wraz z odległością w kierunku poziomym od osi kineskopu. Odwrotnie cewki odchylania pionowego wytwarzają pole o kształcie beczkowym (o astygmatyzmie izotropowym dodatnim). Oddziaływanie obu pól odchylających umożliwia osiągnięcie samozbieżności wiązki złożonej z trzech promieni leżących w jednej płaszczyźnie wzdłuż poziomej osi ekranu. Astygmatyzm anizotropowy, który powoduje przecinanie się poziomych linii w rogach ekranu, w zespole odchylania PIL ma pomijalnie małą wartość. Błąd koma jest eliminowany w systemie PIL przez odpowiednią konstrukcję działa. W systemie PIL zastosowano zespół odchylający typu toroidalnego, w którym uzwojenia cewek odchylania poziomego i pionowego nawinięto jednowarstwowo. Taka konstrukcja umożliwia kontrolę położenia każdego zwoju i utrzymanie wymaganych wartości astygmatyzmu. W systemie PIL, ze względu na brak możliwości kompensacji przypadkowych błędów produkcyjnych, dobrą jakość kineskopu można uzyskać tylko przy bardzo dokładnym przestrzeganiu procesu produkcyjnego. W systemie PIL, podobnie jak w innych systemach, wprowadzono kolejno szereg zmian mających na celu poprawienie parametrów kineskopów. Kineskopy o zmienionych właściwościach mają zróżnicowane oznaczenia. Kineskopy A56-610X i A67-610X systemu PIL o kątach odchylania 110 zostały kolejno zastąpione dwiema mutacjami o oznaczeniach A56-611X i A67-611X oraz A56-615X i A67-615X. Różnią się one głównie parametrami elektrooptycznymi ekranów i w odbiornikach telewizyjnych mogą być zamienione bez wprowadzania zmian układowych i regulacji. Parametry elektryczne i mechaniczne kineskopów nie uległy zmianie. W kineskopach A56-611X (i odpowiednio w kineskopie 26”) w stosunku do kineskopu A56-610X wprowadzono zmiany obejmujące:
- barwę luminoforów
- współczynnik przepuszczania szkła ekranu
- konstrukcję i współczynnik przepuszczania maskownicy
Z kolei kineskop A56- 615X w stosunku do kineskopu A56-610X ma te same ulepszenia, co kineskop A56-611X, a ponadto zmieniono w nim:
- konstrukcję działa
- cewki odchylania poziomego
W wyniku przeprowadzonych zmian uzyskano w systemie PIL kineskop o kącie odchylania 110 o zwiększonej jaskrawości i kontraście, poprawionym ogniskowaniu i rozdzielczości oraz lepszej jednorodności bieli w warunkach dużego obciążenia prądowego kineskopu. Wzrost jaskrawości i kontrastu uzyskano w wyniku zwiększenia przepuszczalności szkła ekranu oraz przepuszczalności maskownicy dla promieni elektronowych. Jednorodność bieli dla dużych obciążeń maskownicy, to jest dla dużych jaskrawości ekranu, osiągnięto przez wprowadzenie tak zwanej maskownicy o superłuku.

Poprawę ogniskowania promieni i rozdzielczości uzyskano po przekonstruowaniu zespołu dział. Zmiany w zespole dział obejmują zmiany konstrukcji siatki trzeciej (elektrody ogniskującej) oraz elementów korygujących rozkład pola magnetycznego. W kineskopach systemu PIL o kątach odchylania 90, w miarę ulepszania tego systemu, kineskopy wyposażone w jednowarstwowe zespoły toroidalne (TT), zostały zastąpione kineskopami wyposażonymi w zespoły semitoroidalne (ST). Zmiana konstrukcji zespołów odchylających w systemie PIL 90 wynikła z tendencji zmniejszania poboru mocy przez odbiorniki przestawne. Kineskopy z zespołami odchylającymi typu semitoroidalnego, w porównaniu z kineskopami wyposażonymi w zespoły toroidalne, wymagają mniejszej energii i mocy odchylania, ponadto mają mniejsze błędy poduszki w kierunku pionowym. Równolegle ze zmianami w zespole odchylającym w grupie tej zmodernizowano szereg parametrów elektrooptycznych. W celu zwiększenia jaskrawości i kontrastu, w kineskopach zmodernizowanych wprowadzono ekran matrycowy z ujemnym obszarem ochronnym lub barwie luminoforów przy jednoczesnym zwiększaniu współczynnika przepuszczalności ekranu. Wprowadzenie semitoroidalnych, wielozwojowych zespołów odchylających pozwoliło na zmniejszenie wymaganej energii odchylania poziomego o około 30%, a odchylania pionowego o około 50%.

Jak wynika z przytoczonych rozważań wprowadzenie systemu PIL umożliwiło znaczne uproszczenie i potanienie konstrukcji odbiorników telewizji kolorowej.