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延长电子管寿命三大方法

一般名厂的功率管如WE 300B、GEC KT88、RCA 2A3及TungSol 6550等价钱都十分昂贵，而且除了WE 300B外，其他的都已停产达20年以上，日趋罕有，正确使用这些管子以延长其寿命实在甚为必要。
    一只管子的工作期限与其工作环境如电路设计、电压供应及通风散热等有直接关系，厂方提出的10万工作小时寿命是指在正常且良好的情况下使用而言，同一只管子工作于设计不良的电路上，可以很快老化。单端机所使用的功率管耐用程度比甲乙类推挽机的功率管亦差一大截了。
    以下是笔者收集到的一些有关延长电子管寿命的方法，多是厂家提供的资料，供电子管机同好参考。
    分段灯丝供电处理法功率管的老化是指其电子发射力减少到不能达到设计上的最低要求，此时无论如何调校偏压也不能得到所需的屏流，基本上该管已难以在原来的扩音机上工作，勉强使用也只落得个衰声的效果。如果所用的管子是十分稀有，并且价值不菲的话，则一套略为麻烦但可以大大延长管子工作期限的方法是值得考虑采用的，这套方法称为分段灯丝供电处理法。
    分段灯丝供电处理法其实是控制灯丝(阴极)的温度，使之能够长时期保持一定的发射力。如图1所示，一套新管子装上扩音机时，最初的200工作小时是将灯丝电压调到管子的特定灯丝电压(100％)，例如KT88为6.3V或300B为5V。作用是令管子有足够的温度，使其集气环Getter收集管子在制造过程中留在各材料内的残余气体。过了200工作小时后，管子基本上已经稳定了，将灯丝供电调低到95％的值，即由6.3V调到5.9V或5V者则调到4.75V。大量的实际数据证明此时管子的工作期限会提高为其在100％灯丝电压时的2.2倍，即原本10万小时寿命的管子会变为22万小时。直至使用到管子不能提供最低要求的屏流时，将灯丝供电调回100％即6.3V或5V，灯丝电压高了，屏流会因发射力转强而上升，管子又可以再工作一段时期，然后屏流才再回落。此时再将灯丝电压调高0.5％，即调到6.7V或5.25V以增加灯丝温度，管子的发射力便会再度增强一段短时间才回落，至此管子才告功成身退。
    基本上一只采用此种分段调整灯丝电压法的管子，其工作寿命是会比一只采用正确灯丝电压(6.3V)的管子增加达3倍之多，即由10万小时变成30万小时，这是经过大量实际运作经验而得出的结论，很多电台的发射管是以这种方法使用的。
    灯丝电压对直热式管子的发射能力影响甚大，一只6.3V的管子可容许的电压范围只是5.8V至6.7V之间，当其长期工作在6.7V的灯丝供电时，10万小时的寿命会减为6万小时左右，这是由于发射力太活跃而加速了阴极的老化所致。有人会认为管子此时发声劲力十足，虽然是以短命为代价，也是值得的，此乃见仁见智了。
    相反地如灯丝供电电压太低时，同样会引起大问题，例如灯丝电压降到5.35V时，则一只原本能正常工作10万小时的新管便会缩短到只得2万小时左右，原因是管内的温度不足，反会使管中各结构材料内的残余气体大量释出，其中部分会依附到阴极表面，而阴极表面有残余气体依附的地方会引起物理变化，便永不再发射电子，这样阴极的发射面积便越来越小了，此乃著名的阴极中毒现象。久而久之，管子的发射力便告大降，换句话说，即是衰老了。
    灯丝的温度既然影响管子的性能是如此之大，准确的灯丝电压供应便十分重要的了。由于电源电压各地不同，以220V地区而言，就有香港的200V和U.K.的230V的分别，一般相差达10％是很平常的。厂机大部分都是设计以220V使用者，如此看来机内灯丝供电在不同地区的改变幅度会达±10％之多，这种情况对管子的耐用显然没有好处。灯丝电压的高低是机主自己的事，厂方是不理会的，扩音机厂只对声音质量有兴趣，笔者见过一台名厂扩音机的灯丝电压竟然高达7V，面对这种情形，机主如果不想年年换电子管，又怎么办呢?看来只有自行调节电压作为补救了。
    笔者建议给扩音机接驳一只500W的调压器用以调整输入电压，以便得到所需的灯丝电压，调校时应在管座上测量灯丝电压才能得出真正的数值，另外还要加装一个计时器(Hour Meter)以记录扩音机的工作时间(图2)。这种计时器在每次接通电源就开始计时，关上电源时读数保留着，直至再次加电时又再计时加在原来的读数上，如此就可以知道扩音机工作的总时间了。
    一套新管子上机时要记下其工作时间，再照上文的提示调校各段时期的灯丝电压，扩音机则要带着此调压器使用。这方法虽然有些不便，但一个500W的调压器及计时器十分便宜，比起一些将来有钱或许也买不到的经典功率管来说，这些不便的支出就微不足道了。
    扩音机的软起动法电子管的灯丝在冷却(室温)状态时的阻抗很低，红热时则呈较高阻抗，这种特性令在灯丝电源接通的瞬间流过灯丝的电流十分大，数秒钟后才回复正常，所以常见一些管子在开机的刹那间灯丝突然大亮，然后才慢慢转暗。日子一长，当然对灯丝的耐用没有好处，一般灯丝烧断多与此情形有关，犹幸并不常见。
    针对这一问题，有人提出一种扩音机的软起动法，原理是开机时减低灯丝电压20％到25％，数秒钟后才恢复正常，这样便可以避开开机时的大电流脉冲，保护了电子管。最简单的软起动法是用一个延时继电器(Delay On Timer)或电路，配以一只大瓦数电阻，如图3所示连接。延时只需3至5秒，绝对不宜太久，电阻则以能将220V降到175V左右为合适。一般80W的扩音机耗电流约1.5A，则电阻的功率要有80W才能完全使用。阻值约为30Ω。有种电阻有铝质散热壳，体积只有2英寸长及半英寸直径，十分细小，可是要装在散热器上工作，正适合这种用途，软起动法与上文的分段灯丝供电法没有冲突，两者可以一起使用。
    改善功率管的通风功率管所产生的热量大，工作时的温度很高，如想管子提供长期而可靠的服务，则管身的温度不能超过200℃。否则管子的结构将会受损。一般扩音机都是采用自然降温的，此时2只功率管的距离便不能太靠近，例如KT88等较大型的功率管，2管一起工作时，管座二个中心点的距离最少要有4英寸相隔，这是GEC电子管手册上列明的，可是很多采用KT88或是6550A作输出的名厂机，其管座间的距离竟有少过3英寸者，机内亦没有装置散热风扇，显然是于法不合的，有人会认为没有问题，因为这是设计大师的作品，阁下不相信吗?
    厂机有这种情形相信是基于几个原因：一、管子温度高使发射力强，声音较劲。二、扩音机的外观及体积所限，不能照足电子管厂的间隔距离要求办事。三、管子耐用与否并非扩音机厂家所关注的要点，最重要是声音质素。在以前各电子管厂仍在大量生产的时候，功率管的价钱都很便宜，而且不愁缺货，电子管的寿命长些短些不是大问题。
    现在靓电子管渐渐有钱也买不到，作为用家是有必要做些工夫以求管子耐用的，对功率管散热不足的扩音机，似乎只有自行在其旁边加装一个仪器用的超静小风扇。当然不能钻孔装在机壳上，以免破坏全机的价值，最好是可以移动而放在一旁的装置，使名贵的管子能在其可接受的温度下工作。
    结语:上述三招都是切实可行的延长管子寿命的方法，对扩音机的声音不会有丝毫的影响，即使只使出任何一招。其好处也是立竿见影的，正所谓投资小而收效大也。其中的分段灯丝供电处理法特别适合使用在300B及2A3等30年代设计的直热式功率管上，效果十分显著。对旁热式的管子如KT88等则只有益处而非可以延长三倍的工作寿命。所有三种方法都是使用外部独立装置，不用改机，即使换机时也可以继续在新机上使用。
    上述几种改善原理都是从EIMAC、GEC等电子管厂的技术资料中得来，虽然实行方式是笔者自己的设想，或许失之于粗糙简陋，但大方向是不会错的，值得向广大发烧友推介