Pantallas de definición
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REVISTA DEDICADA AL NÍQUEL Y A SUS APLICACIONES |
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EN AÑOS RECIENTES, el mercado de tubos de rayos catódicos ha evolucionado más allá de las pantallas curvas
típicas a las pantallas planas. |
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DIMINUTOS AGUJEROS, DE CERCA DE 3 micrómetros de ancho son grabados sobre la aleación de níquel de baja
expansión K93600
para formar rejilla de sombras de un tubo de rayos catódicos. |
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LAS REJILLAS DE SOMBRAS ESTÁN FABRICADAS de aleaciones de níquel con baja expansión de tal manera que el
calor generado por la televisión no distorsiona la calidad de la imagen. |
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ESTE DIAGRAMA ILUSTRA como el haz de electrones pasa a través de los pequeños agujeros de la rejilla de
sombras hasta impactarse contra los puntos de fósforo correctos de la pantalla de la televisión para una
máxima calidad de imagen. |
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Ampliando nuestra perspectiva del mundo
Por Thom Loree
Revista de Níquel, Mayo 2006 -- A pesar del crecimiento de las nuevas tecnologías de pantallas de cristal líquido y plasma, la mayoría de los televisores en uso hoy en día utilizan un dispositivo conocido como tubo de rayos catódicos. En el 2005, aproximadamente 145 millones de los 175 millones de televisores embarcados mundialmente fueron productos basados en tubos de rayos catódicos, representando un valor aproximado de 120 billones de Euros comparados con 63 billones en el 2000. Claramente esta tecnología es aún demandada, y esto significa una mayor demanda de aleaciones de níquel, las cuales juegan un papel esencial en la tecnología de tubos de rayos catódicos.
De hecho, el reporte final del Grupo Weinberg sobre valor y usos – escenarios para el níquel, afirma que las aleaciones níquel-hierro son “irremplazables” en la industria de la televisión de tubos de rayos catódicos y contribuyen a la producción en masa de tubos de rayos catódicos de alta calidad.
La razón es que las aleaciones de níquel-hierro tienen un coeficiente de expansión térmica extremadamente bajo, y eso permite obtener una imagen sin distorsión independientemente de la temperatura del tubo de rayos catódicos, el cual aumenta su temperatura durante el uso. Esta familia de aleaciones con estas propiedades fue descubierta por C. E. Guillaume en Francia en el año 1896.
Cuando usted prende su televisión, el tubo de rayos catódicos convierte una señal eléctrica en una información visual usando un haz de electrones, el cual es desviado y modulado en intensidad para incidir sobre una superficie catodoluminiscente dentro de una envoltura de vidrio al vacío.
El tubo de rayos catódicos está compuesto de cuatro elementos principales: un panel de vidrio, una rejilla, tres fuentes de haz de electrones (una para cada color) y un tubo en forma de embudo. De estos, la rejilla es la que más depende de las aleaciones de níquel-hierro.
La rejilla se localiza directamente detrás de la pantalla y está grabada con muchos pequeños agujeros o ranuras montada sobre un marco metálico (véase dibujo anexo). La rejilla está moldeada de manera que se adapte al contorno de la superficie interior del panel de vidrio. El reporte Weinberg explica: Una propiedad importante de las aleaciones níquel-hierro es que coincida el comportamiento de expansión térmica de los materiales metálicos con el de varios tipos de vidrio y cerámica. Níquel-hierro es una aleación ideal para sellar, ya que permite crear excelente superficies de junta que se generan entre el vidrio o el material cerámico y el metal. Los tipos de vidrio y de aleaciones níquel-hierro pueden hacerse coincidir, de acuerdo a su comportamiento de expansión térmica, para ser utilizados en una variedad de aplicaciones.
El reporte continua diciendo que el uso de la aleación níquel-hierro en la rejilla permite mostrar en la pantalla blancos más puros y mejorar la reproducción del color y la resistencia al calor (comparado con rejillas de hierro). Al asegurarse que el haz de electrones incida sobre los puntos de fósforo correctos en la pantalla, la rejilla mantiene la integridad de la imagen.
Las aleaciones de níquel-hierro usados en la rejilla (y en otras partes del tubo de rayos catódicos) generalmente contienen entre 35% y 50% de níquel, lo cual provee un coeficiente de expansión térmica bajo y adaptado a las necesidades del cliente. Entre los principales productores europeos se encuentran ThyssenKruppVDM GmbH de Alemania y hasta inicios del 2006 a Imphy Alloys de Francia.
La aleación ThyssenKruppVDM’s Pernifer 36® es usada para rejillas y marcos de rejillas. “Para esta aplicación nosotros proveemos varios tipos de material los cuales se diferencian en el comportamiento de grabado – esto es, al grabar los pixeles en la rejilla” – dice el Dr. Bernd de Boer, gerente de Thyssenkrupp para aleaciones magnéticas y de expansión controlada.
Pernifer 36 contiene alrededor de 36% de níquel y cuenta con un coeficiente de expansión térmica extremadamente bajo entre los -250 y 200 °C. El coeficiente de expansión térmica de Pernifer 36 nMn® es aún más bajo debido a un menor contenido de manganeso y elementos residuales.
El rango de los tubos de rayos catódicos va desde “ancho” a “estrecho” incluyendo grandes dimensiones, pantallas planas y “listas para alta definición”. Invar® (K93600) la aleación níquel-hierro originalmente utilizada en bimetales y termostatos, así como versiones mejoradas tales como el Inovar®, permitieron a los fabricantes de tubos cumplir con varios retos técnicos. Más preciso, eran ideales para las rejillas ya que aseguraban una convergencia perfecta de los electrones para formar la imagen en la pantalla.
“Productos más económicos pueden utilizar metales mas baratos para los rejillas", dice la ex-gerente de comunicación de Imphy´s Sylvie Gindre. “Pero no permiten obtener una imagen de calidad aceptable para un formato mayor de 66 centímetros. Cuando aumenta la temperatura durante el tiempo de trabajo del aparato de televisión, la rejilla se expande generando lo que es conocido como un “abombamiento”. K93600 mantiene este fenómeno bajo control”.
Entre los tubos de rayos catódicos que actualmente se comercializan, están los denominados “tubos estrechos”, los cuales tienen solo dos tercios de la profundidad de los tradicionales. Estos magníficos tubos que están disponibles en grandes formatos y con especificaciones de alta calidad (100 Hz, listo para alta definición), no pueden ser producidos con otras rejillas que no sean las hechas con aleaciones de níquel como la K93600.
K93600 contiene aproximadamente un 36% de níquel y tiene un bajo coeficiente de expansión térmica entre los -100 y 200 °C. Todas las aleaciones mencionadas arriba se pueden soldar fácilmente.
Las aleaciones níquel-hierro son también utilizadas para muchas partes del tubo de rayos catódicos aparte de la rejilla, tales como los pernos (utilizados para montar la rejilla) y los ánodos (los electrones son negativos; el ánodo es positivo y así atrae a los electrones emitidos por el cátodo). Resortes bimetálicos son utilizados para compensar las tasas de expansión de estos materiales. Los bimetales son creados combinando o mezclando dos materiales con diferentes coeficientes de expansión térmica.
En años recientes, el mercado de tubos de rayos catódicos ha evolucionado más allá de la pantalla redondeada estándar, para incluir ahora pantallas planas. Mientras que en los tubos convencionales la rejilla es curva junto con la pantalla, en una televisión de pantalla plana debe ser sujetada a un marco sólido para mantener su forma. Por ello es necesario que el material del marco sea capaz de resistir el calor generado por el proceso de tratamiento y evite la expansión. Nuevamente, el bajo coeficiente de expansión térmica logrado por las aleaciones níquel-hierro evita que la rejilla se deforme y luego pierda tensión cuándo se enfríe.
Los fabricantes de nuevas tecnologías para pantallas tales como pantallas de emisión de luz orgánica también están buscando aleaciones de níquel de baja expansión para proveer un material estable para mallas de serigrafía y requerimientos similares. Dado que las aplicaciones en pantallas generalmente involucran calor generado por corriente eléctrica y requieren de una calidad estable, los productores naturalmente se están inclinando hacia las aleaciones de níquel de baja expansión como potenciales elementos constructivos.
Thom Loree is a Toronto-based freelance writer.
Crédito de la fotografía: ThysenKrupp VDM GmbH and Imphy Alloys
 Dr. Bernd de Boer |
