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Elektronen-Röhren altern und das müsste man mal messen

EL34 eine der bekanntesten Röhren

Gedanken von Gert Redlich im Frühjahr 2019 - Bevor wir über- haupt anfangen zu messen, hier ein paar grundlegende Voraussetzungen über den Unterschied von Leistungs-Röhren und Leistungs-Transistoren.
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Bei beiden aktiven Verstärkerelementen soll mit einem kleinen Audio-Signal ein leistungsmäßig größeres Signal gesteuert werden, also die Leistung verstärkt werden. Im gesamten Vor-Verstärkerbereich ist das nahezu unkritisch, da dort die Leistungen sehr klein und damit "überschaubar" sind.
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Beginnen wir beim Transistor

typische Leistungstransistoren mit 3 Beinchen

Wie der Transistor physikalisch funktioniert, steht in tausenden von Büchern und Artikeln. Für uns ist nur das Prinzip aus einer ganz speziellen mit Röhren vergleichbaren Sicht interessant.

Beim Transistor bestimmt der kleine Steuer-Strom "durch" die "Basis", das ist ein Beinchen mit dem Buchstaben "B" von insgesamt drei Beinchen, welcher Laststrom durch den "Collector" (also das Beinchen mit "C") fließt.

Der Verstärkungsfaktor ist erstmal uninteressant. Wichtig ist, ein kleines Steuerströmchen steuert den großen Laststrom, und dieses Verhältnis altert nicht. Hat der Transistor den Verstärkungsfaktor z.B. 100, so bleibt der so lange gleich, bis der Transistor irgendwann stirbt oder gekillt wird. Dann ist der Laststrom eben Null und das wars dann.
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Bei der Elektronen-Röhre ist das anders.

Bei der Röhre steuert die "Gitter-Spannung" (also nicht ein Strömchen sondern eine Spannung) den Anodenstrom (nahzu leistungslos). Die sogenannte Heizung der Röhre emittiert im Vakuum einen Elektronen-Strom zur Anode, der von einem dazwischen liegenden Metall-Giitter abgeblockt oder durchgelassen wird, also gesteuert wird.

Läßt die Heizleistung durch Verschleiß der Glühwendel(n) nach, werden also nicht mehr genügend Elektronen emittiert, sinkt auch der mögliche Anodenstrom - trotz voller Anodenspannung. Und ist das Vakuum nicht mehr absolut rein, werden auch nicht mehr so viele Elektronen zur Anode geschickt.

Ich habe also 2 Eigenschaften, die sich (zum Negativen) verändern können. Das sind die Eigenschaften, die sich durch das fortwährende Glühen und Aufheizen des Innenlebens einer Leistungsröhre verändern und die dazu führen, daß der maximal mögliche Andodenstrom immer geringer wird - und das unabhängig von der angelegten Steuerspannung am Gitter und der angelegten Anodenspannung.

Und das alles ist völlig konträr zu den Transistoren. Stimmen hier die außen angelegten Spannungen, ist die Verstärkung und damit der gesteuerte Laststrom nach wie vor proportional zum Steuerstrom. So lange wie die Transistoren "leben", altern sie nicht. Und wenn sie kaputt gegehn, dann geht gar nichts mehr. Ein bißchen kaputt gibt s da nicht.
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Sept. 2019 - Für die Röhren gibt es Röhrenprüfgeräte

Und bei den Prüfgeräten gibt es "Hauruck"-Prüfungen und Laborprüfungen. Bei der ersten Variante wird nur gemessen, fließt da noch etwas Anodenstrom und wenn ja, wieviel vom ehemalig theoretischen Maximum laut Datenblatt.

Bei den Labormeßgeräten wird viel mehr gemsessen. Man erkennt das daran, daß auf diesen Geräten mehrere bzw. beinahe schon viele Anzeige-Meter zu sehen sind. Auch enthalten diese Geräte einen Frequenzgenerator, damit die gerade geprüfte Röhre auch unter echter Last gemessen werden kann. Dazu gehört (oft) auch ein "shunt", ein Dummi-Lastwiderstand, der für kurze Zeit etwa 25 Watt verträgt.
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Im Sept. 2019 haben wir solch ein professionelles US-Military Meßgerät (etwas über18 Kilo) bekommen. Und unsere Probanden, an denen wir das ganze ausmessen wollen, sind die alten dicken Endstufenröhren vom Typ EL34 / 6CA7 Vacuum Tubes (aus 1949). Selbstverständlich kann man auch die kleineren EL84 or simply "6BQ5" (aus 1953) messen.
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Die Kernfrage ist :
Wann macht sich die Alterung einer Röhre bemerkbar ?

In einer "General Electric" Publikation von 1961, - "GE" war damals der weltgrößte Röhrenhersteller - jedenfalls zu seiner Zeit - findet man im Kleingedruckten die damaligen Randinformationen zu den grandiosen publizierten Meßwerten. Der Laie kann damit fast nichts anfangen und überließt das, der Fachman staunt nur und denkt nach.

Also da werden ein ganzes Lot (angeblich hundert oder hunderte - je nach Übersetzung) gleicher Röhren eingeschaltet und 100 Stunden einfach nur laufen lassen, also "an" gelassen - ohne Signal (jedenfalls stand da nichts von einem Testsignal und einer Dummi-Last am Ausgang).

Dann werden diese 100 oder mehr Röhren durchgemessen (wie, wird nicht spezifiziert) und freudig publicity-wirksam festgestellt, daß über 70% (immer noch) die volle Leistung erbringen und nur etwa 30% nur noch 70% der vollen Leistung erbringen ...... nach 100 Stunden !!

Im Klartext (wir sagen : im Umkehrschluß) bedeutet das doch, daß nach 100 Stunden Betriebszeit (also nur Leerlaufzeit oder Vorwärmzeit) 30 von 100 Röhren schon deutlich "abgeschlafft" sind. Die Mitarbeiter in der Ton-Meßtechnik in unseren Rundfunk-Anstalten bekämen da schon die Krise.
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Erfahrung mit Kino-Verstärkern

Ein 4-Kanal Saalregler
ein Lorenz Kino-Verstärker

Die Frage, die sich stellt, ist doch, was passiert unter Last oder gar unter Vollast ? Aus meiner Kino-Vergangenheit weiß ich noch, unser Zeiss-Ikon DOMINAR 4-Kanal Magnetton-Verstärker im UFA im Park Kino in Wiesbaden hatte ein kleines Instrument mit einem 4-fach Umschalter, an dem "Andodenstrom" drauf stand und einen Bereich grün (der war rechts) und einen Bereich rot (der ging von der Mitte nach links). Damit hatte der Vorführer alle paar Wochen die 4 Endstufen "geprüft" und ab und zu mal "eine" Röhre getauscht.

Im Kino liefen die 3 Front-Verstärker für die drei Lautsprecher hinter der Bildwand immer volle Pulle. Selbst bei fast leerem Kino war der Saalregler fast voll aufgedreht und es war schon ganz schön laut. Die verbrauchten Röhren, alles EL34, waren völlig schwarz und wurden (damals) einfach weggeworfen.

Das mit dem "Verbrauch" der Röhren hatte mich damals nicht so sonderlich interessiert, es ging ja wieder laut.
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Was wollen wir messen ?

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  • Die erste Frage ist, ab welcher Minderleistung hört man das ?
  • Wie viel Leistung bringen die neuen Röhren und wieviel die Verbrauchten ?
  • Also bis zu welcher unteren Grenze wurden die bei uns verfügbaren "gebrauchten" Röhren überhaupt benutzt ?

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Wir haben 5 (+2) ganz neue (uralte) EL34 Leistungsröhren und bislang etwa 15 gebrauchte EL34. Und wir haben 2 sehr aufwendige Studio-Röhren-Endstufen mit EL34 im Gegentakt.

Und wir suchen für unsere Messungen dennoch weitere gebrauchte EL34, auch "ausgelutschte" - zum Beispiel aus alten Kinoverstärkern.
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