延長電子管壽命三大方法,Method of extending tube lifetime

關鍵字：電子管壽命

一般名廠的功率管如WE 300B、GEC KT88、RCA 2A3及TungSol 6550等價錢都十分昂貴，而且除了WE 300B外，其他的都已停產達20年以上，日趨罕有，正確使用這些管子以延長其壽命實在甚為必要。一只管子的工作期限與其工作環境如電路設計、電壓供應及通風散熱等有直接關系，廠方提出的10萬工作小時壽命是指在正常且良好的情況下使用而言，同一只管子工作于設計不良的電路上，可以很快老化。單端機所使用的功率管耐用程度比甲乙類推挽機的功率管亦差一大截了。以下是筆者收集到的一些有關延長電子管壽命的方法，多是廠家提供的資料，供電子管機同好參考。

分段燈絲供電處理法功率管的老化是指其電子發射力減少到不能達到設計上的最低要求，此時無論如何調校偏壓也不能得到所需的屏流，基本上該管已難以在原來的擴音機上工作，勉強使用也只落得個衰聲的效果。如果所用的管子是十分稀有，并且價值不菲的話，則一套略為麻煩但可以大大延長管子工作期限的方法是值得考慮采用的，這套方法稱為分段燈絲供電處理法。

分段燈絲供電處理法其實是控制燈絲(陰極)的溫度，使之能夠長時期保持一定的發射力。如圖1所示，一套新管子裝上擴音機時，最初的200工作小時是將燈絲電壓調到管子的特定燈絲電壓(100％)，例如KT88為6.3V或300B為5V。作用是令管子有足夠的溫度，使其集氣環Getter收集管子在制造過程中留在各材料內的殘余氣體。過了200工作小時后，管子基本上已經穩定了，將燈絲供電調低到95％的值，即由6.3V調到5.9V或5V者則調到4.75V。大量的實際數據證明此時管子的工作期限會提高為其在100％燈絲電壓時的2.2倍，即原本10萬小時壽命的管子會變為22萬小時。直至使用到管子不能提供最低要求的屏流時，將燈絲供電調回100％即6.3V或5V，燈絲電壓高了，屏流會因發射力轉強而上升，管子又可以再工作一段時期，然后屏流才再回落。此時再將燈絲電壓調高0.5％，即調到6.7V或5.25V以增加燈絲溫度，管子的發射力便會再度增強一段短時間才回落，至此管子才告功成身退。基本上一只采用此種分段調整燈絲電壓法的管子，其工作壽命是會比一只采用正確燈絲電壓(6.3V)的管子增加達3倍之多，即由10萬小時變成30萬小時， 這是經過大量實際運作經驗而得出的結論，很多電臺的發射管是以這種方法使用的。

燈絲電壓對直熱式管子的發射能力影響甚大，一只6.3V的管子可容許的電壓范圍只是5.8V至6.7V之間，當其長期工作在6.7V的燈絲供電時，10萬小時的壽命會減為6萬小時左右，這是由于發射力太活躍而加速了陰極的老化所致。有人會認為管子此時發聲勁力十足，雖然是以短命為代價，也是值得的，此乃見仁見智了。相反地如燈絲供電電壓太低時，同樣會引起大問題，例如燈絲電壓降到5.35V時，則一只原本能正常工作10萬小時的新管便會縮短到只得2萬小時左右，原因是管內的溫度不足，反會使管中各結構材料內的殘余氣體大量釋出，其中部分會依附到陰極表面，而陰極表面有殘余氣體依附的地方會引起物理變化，便永不再發射電子，這樣陰極的發射面積便越來越小了，此乃著名的陰極中毒現象。久而久之，管子的發射力便告大降，換句話說，即是衰老了。

燈絲的溫度既然影響管子的性能是如此之大，準確的燈絲電壓供應便十分重要的了。由于電源電壓各地不同，以220V地區而言，就有香港的200V和U.K.的230V的分別，一般相差達10％是很平常的。廠機大部分都是設計以220V使用者，如此看來機內燈絲供電在不同地區的改變幅度會達±10％之多，這種情況對管子的耐用顯然沒有好處。燈絲電壓的高低是機主自己的事，廠方是不理會的，擴音機廠只對聲音質量有興趣，筆者見過一臺名廠擴音機的燈絲電壓竟然高達7V，面對這種情形，機主如果不想年年換電子管，又怎么辦呢?看來只有自行調節電壓作為補救了。

筆者建議給擴音機接駁一只500W的調壓器用以調整輸入電壓，以便得到所需的燈絲電壓，調校時應在管座上測量燈絲電壓才能得出真正的數值，另外還要加裝一個計時器(Hour Meter)以記錄擴音機的工作時間(圖2)。這種計時器在每次接通電源就開始計時，關上電源時讀數保留著，直至再次加電時又再計時加在原來的讀數上，如此就可以知道擴音機工作的總時間了。一套新管子上機時要記下其工作時間，再照上文的提示調校各段時期的燈絲電壓，擴音機則要帶著此調壓器使用。

這方法雖然有些不便，但一個500W的調壓器及計時器十分便宜，比起一些將來有錢或許也買不到的經典功率管來說，這些不便的支出就微不足道了。

擴音機的軟起動法電子管的燈絲在冷卻(室溫)狀態時的阻抗很低，紅熱時則呈較高阻抗，這種特性令在燈絲電源接通的瞬間流過燈絲的電流十分大，數秒鐘后才回復正常，所以常見一些管子在開機的剎那間燈絲突然大亮，然后才慢慢轉暗。日子一長，當然對燈絲的耐用沒有好處，一般燈絲燒斷多與此情形有關，猶幸并不常見。

針對這一問題，有人提出一種擴音機的軟起動法，原理是開機時減低燈絲電壓20％到25％，數秒鐘后才恢復正常，這樣便可以避開開機時的大電流脈沖，保護了電子管。

最簡單的軟起動法是用一個延時繼電器(Delay On Timer)或電路，配以一只大瓦數電阻，如圖3所示連接。延時只需3至5秒，絕對不宜太久，電阻則以能將220V降到175V左右為合適。一般80W的擴音機耗電流約1.5A，則電阻的功率要有80W才能完全使用。阻值約為30Ω。有種電阻有鋁質散熱殼，體積只有2英寸長及半英寸直徑，十分細小，可是要裝在散熱器上工作，正適合這種用途，軟起動法與上文的分段燈絲供電法沒有沖突，兩者可以一起使用。

改善功率管的通風功率管所產生的熱量大，工作時的溫度很高，如想管子提供長期而可靠的服務，則管身的溫度不能超過200℃。否則管子的結構將會受損。一般擴音機都是采用自然降溫的，此時2只功率管的距離便不能太靠近，例如KT88等較大型的功率管，2管一起工作時，管座二個中心點的距離最少要有4英寸相隔，這是GEC電子管手冊上列明的，可是很多采用KT88或是6550A作輸出的名廠機，其管座間的距離竟有少過3英寸者，機內亦沒有裝置散熱風扇，顯然是于法不合的，有人會認為沒有問題，因為這是設計大師的作品，閣下不相信嗎?廠機有這種情形相信是基于幾個原因：一、管子溫度高使發射力強，聲音較勁。二、擴音機的外觀及體積所限，不能照足電子管廠的間隔距離要求辦事。三、管子耐用與否并非擴音機廠家所關注的要點，最重要是聲音質素。

在以前各電子管廠仍在大量生產的時候，功率管的價錢都很便宜，而且不愁缺貨，電子管的壽命長些短些不是大問題。現在靚電子管漸漸有錢也買不到，作為用家是有必要做些工夫以求管子耐用的，對功率管散熱不足的擴音機，似乎只有自行在其旁邊加裝一個儀器用的超靜小風扇。當然不能鉆孔裝在機殼上，以免破壞全機的價值，最好是可以移動而放在一旁的裝置，使名貴的管子能在其可接受的溫度下工作。

結語上述三招都是切實可行的延長管子壽命的方法，對擴音機的聲音不會有絲毫的影響，即使只使出任何一招。其好處也是立竿見影的，正所謂投資小而收效大也。其中的分段燈絲供電處理法特別適合使用在300B及2A3等30年代設計的直熱式功率管上，效果十分顯著。對旁熱式的管子如KT88等則只有益處而非可以延長三倍的工作壽命。

所有三種方法都是使用外部獨立裝置，不用改機，即使換機時也可以繼續在新機上使用。上述幾種改善原理都是從EIMAC、GEC等電子管廠的技術資料中得來，雖然實行方式是筆者自己的設想，或許失之于粗糙簡陋，但大方向是不會錯的，值得向廣大發燒友推介