Tlejivka

Tlejivka je nízkotlaková, plynom plnená výbojka so studenou katódou, pracujúca v oblasti samostatného tlejivého výboja (odtiaľ je odvodený aj jej názov). Sklenená banka tlejivky je plnená riedkym plynom (najčastejšie neón alebo ďalšie inertné plyny – hélium, argón, kryptón, xenón, prípadne ich zmesi, ale aj dusík, CO2) s tlakom rádovo desatiny kPa. Banka obsahuje dve elektródy, medzi ktorými vzniká výboj nezávislý od polarity priloženého napätia. Po pripojení tlejivky na zdroj jednosmerného prúdu žiari elektróda pripojená na záporný pól zdroja – katóda. Po pripojení na zdroj striedavého prúdu žiaria striedavo obe elektródy, každú polperiódu vždy tá, ktorá má momentálne záporný potenciál. Z pohľadu pozorovateľa tak žiaria obe elektródy.
Elektrické vlastnosti a zapojenie.
Tlejivka má výrazne nelinéarnu voltampérovú charakteristiku (závislosť veľkosti pretekajúceho prúdu na veľkosti priloženého napätia), pozri obrázok. Oblasť 0A charakteristiky sa nazýva oblasť "nesamostatného výboja". V tejto oblasti tlejivka prakticky nevedie prúd – jeho veľkosť je rádu jednotiek μA. V bode A charakteristiky dochádza k vzniku "samostatného výboja". Bod A sa preto označuje ako "zápalné napätie". Výška zápalného napätia závisí od konštrukcie tlejivky a použitého plynu, býva zväčša v rozsahu 80 – 150 V. Samostatný výboj sa udržiava aj pri napätí nižšom, než zápalné napätie. Na VA charakteristike mu zodpovedá úsek BC. Po zapálení tlejivky dôjde k zvýšeniu hodnoty tečúceho prúdu, ktorý by rástol ďalej a tlejivý výboj by prešiel do oblúkového, ktorý by spôsobil poškodenie elektród tlejivky. Do série s tlejivkou sa preto zaraďuje predradený rezistor, obmedzujúci veľkosť prúdu na rádovo jednotky mA.
Farba svetla.
Farba (vlnová dĺžka) svetla tlejivého výboja je pevne určená použitým plynom – jeho atómovou štruktúrou. Na získanie rôznych farieb vyžarovaného svetla je možné použiť rozličné zmesi inertných plynov s výbojom iných farieb než je pôvodná oranžová farba pri neóne.
Druhá možnosť ako získať svetlo inej farby je využitie fotoluminiscencie. Banka obsahuje plyn, žiariaci tlejivým výbojom v oblasti neviditeľného ultrafialového (UV) žiarenia. Vnútorné steny banky sú pokryté luminoforom, excitovaným UV žiarením a následne žiariacim vo viditeľnej oblasti. Týmto spôsobom je možné získať široké spektrum farieb vrátane bielej. Na rovnakom princípe sú založené aj bežné osvetľovacie žiarivky a kompaktné žiarivky.
Využitie.
"Signalizačné tlejivky" bývajú zväčša plnené neónom (resp. tzv. Penningovou zmesou – 99,5 % neón, 0,5 % argón – ktorá má nižšie zápalné napätie ako čistý neón) a vyžarujú oranžové svetlo. Zápalné napätie je dané aj materiálom elektród. Pri čisto železných je približne 150 V, s kysličníkovým povlakom je nižšie, 80 – 100 V. Vyrábajú sa buď v prevedení bez pätice – s drôtovými vývodmi, alebo s päticou – závitovou, bajonetovou, prípadne ako sufitka – s valcovou bankou s kontaktmi na oboch stranách.
"Tlejivkový stabilizátor napätia". Využíva sa úsek BC voltampérovej charakteristiky. Záťaž sa pripája paralelne k tlejivke. Pre správnou funkciu je potrebné, aby prúd, odoberaný zo stabilizátora záťažou, bol niekoľkonásobne menší než prúd tečúci tlejivkou. Toto použitie tlejivky bolo bežné v elektrónkovej ére, dnes je náhradou Zenerova dióda, resp. integrované stabilizátory napätia.
"Relaxačný oscilátor s tlejivkou". Ak paralelne k tlejivke pripojíme kondenzátor s predradeným rezistorom, nabíja sa kondenzátor cez rezistor až kým napätie na ňom nedosiahne úroveň zapaľovacieho napätia tlejivky (bod A na VA charakteristike). V tom okamihu nastane tlejivý výboj a kondenzátor sa začne cez tlejivku vybíjať (úsek AB charakteristiky). Napätie na kondenzátore klesá, ale výboj pretrváva. Po poklese napätia na úroveň zhášacieho výboj zanikne a celý proces sa znova opakuje. Takýto generátor, založený na princípe nabíjania kondenzátora po určitú prahovú úroveň a jeho následnom vybití sa nazýva "relaxačný oscilátor". Popísaný typ relaxačného oscilátora s tlejivkou sa v minulosti využíval napr. pri konštrukcii časových základní osciloskopov.