Eine Kaltkathode ist eine Kathode, die nicht erhitzt wird. Obwohl dies offensichtlich erscheinen mag, ist dieser Unterschied für die internen Funktionen der Kathode sehr wichtig. Diese Kathoden können, obwohl sie nicht wie Heißkathoden spezifisch erhitzt werden, dennoch durch den Gebrauch sehr heiß werden. Eine Kaltkathode wird in verschiedenen Formen von fluoreszierenden und gasbasierten Beleuchtungssystemen wie Neonreklamen verwendet. Obwohl Kaltkathodenlampen in vielen modernen Systemen weit verbreitet sind, ist ihr Stromverbrauch oft höher als bei alternativen Systemen.
Eine Kathode ist der Teil einer Diode, an dem während des Stromverbrauchs Strom abfließt. Die meisten Kathoden sind heiße Kathoden oder Filamente. Diese Kathoden behalten durch Erhitzen der Kathode eine viel höhere Leistungsdichte bei. Dies verbessert den Elektronenfluss und ermöglicht der Kathode, einen stärkeren Leistungsfluss aufrechtzuerhalten. Diese Arten von Kathoden werden für alles verwendet, von Glühbirnen bis hin zu Kathodenstrahlröhren (CRTs), auch als Fernsehröhren (TV) bekannt.
Eine Kaltkathode verwendet keine Form von Heizung, um ihren Leistungsfluss aufzuladen. In diesem Fall wird eine signifikante Spannung durch die Kathode geleitet, wodurch ein elektrisches Feld erzeugt wird. Die Kathode nutzt dann dieses elektrische Feld, um ihren Leistungsfluss aufrechtzuerhalten. Dieses Verfahren zum Erzeugen und Aufrechterhalten einer Ladung ist weniger effizient als das einer heißen Kathode, erzeugt aber auch weniger Wärme.
Während die Kaltkathode nicht erhitzt wird, heißt das nicht, dass sie nicht heiß ist. Wenn der Strom durch die Kathode fließt, wird eine kleine Menge Energie in Wärme umgewandelt. Diese Wärme verbessert den Stromverbrauch der Kathode, macht aber auch das Gerät heißer. Während sich einige Kaltkathodengeräte immer kühl anfühlen, können andere so heiß werden wie herkömmliche Heißkathodengeräte.
Eine der Hauptanwendungen von Kaltkathoden ist die auf Gas basierende Beleuchtung, beispielsweise in Neonreklamen. Die zum Anregen der Gase erforderliche Spannung ist normalerweise niedriger als die für andere Beleuchtungsarten erforderliche Spannung. Dadurch kann die Kaltkathode mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden als eine Heißkathode und erzeugt weniger überschüssige Wärme.
Kaltkathoden sind auch der primäre Weg, um die Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristallbildschirme (LCD) herzustellen. In diesem Fall wird eine Kaltkathode hauptsächlich für die geringere Wärmeentwicklung und die stabile Spannungsnutzung verwendet. Dadurch können die meisten LCD-TVs ohne aktives Kühlsystem arbeiten.
Das Problem bei Kaltkathoden liegt in der Spannung, die erforderlich ist, um sie betriebsbereit zu halten. Heiße Kathoden können aufgrund der durch ihre Wärme erzeugten thermischen Induktion sehr leicht in variablen Spannungen arbeiten. Kaltkathoden können dies nicht, und Spannungseinbrüche führen dazu, dass die Kathode an Leistung verliert. Dies bedeutet, dass ein kaltes System eine höhere Spannung aufrechterhalten und mehr Strom verbrauchen muss als vergleichbare heiße Systeme.