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2020年9月 5日 (土)

音楽備忘録395 半導体 vs 真空管⑦

前回カーオーディオを生贄!?に考察する中「熱」が出て来たので、今回はこれにフォーカスさせて行ってみるずら
熱→熱いと来りゃ球の独壇場に相違無いが、実は欠点ばかりでは無いのから記してこう。

電気エネルギーで何かさせようとしたら、その効率が100%じゃ無い限り必ず発熱を伴うものだ。(至極当然だが暖房とか調理器具等の意図的なのは除く)
だから素子や方式がどんなのだろうと必ず熱対策は必要なんだが、現況一部の賢く作られたLED照明関係以外は石の対策はおざなり気味だ。

その原因はお仕事の準備段階での発熱量との差のせいで、石(半導体)はスタンバイ状態では発熱が極端に少ない。
故に仮にフル稼働の時間を瞬間的なものと想定すれば、石の方は熱対策を思い切りケチれるのである。

一方球の方はそもそも規定値まで熱くしないとマトモに動きもしないから、スタンバイ時の熱さや消費電力の非効率さは酷いってば酷いもんだ。
けどその代りフル稼働させたからって熱量の増加は石より割合的に全然少ないし、「熱いのが当り前」なのでこれに依る熱劣化は石と比べりゃ心配がとても少なく済む。

加えて球は石程大きな電流を流せる物なんて作れなかったので、アイドリングとフル稼働時の熱的落差も少なくなっている。
これ等から放熱方式やその量に違いが生じるが、その最たるのが所謂「ヒートシンク」(放熱板とかフィン)の要不要だ。

苦労して折角小型化出来た半導体でも半ば未解決なのがパワー系の放熱問題で、なまじ小柄なせいで却って本体だけでは必要な放熱性能が得られなくなってしまったのだ。
外からは見えなくてもPC用ATX電源もその出力段では例外では無く、冷却ファンを併設した分ケース内に収まる程度に小型されてるに過ぎない。

コレどんな烈風で煽ろうとも小さい→表面積不足は致命的だし、筐体の材質がそもそも高温に弱い。
んじゃなんで球みたいにガラスや鉄の入れ物にしないのかってば、それだと内部を封入・固定するのが困難だからだ。

耐衝撃性等でも樹脂より固いガラスは不利だし、加工性の良い金属だとその殆どは電気が流れてしまうから困る。
球で金属管でも平気なのは「中と外がくっ付いて無い」からで、入れ物に通す足だけその部分に電気的絶縁体を巻いてやりゃ済む。

又コストにしてもしかりだが、それ以上に造形性の事情もある。
球は内部がどんな形だろうと、収まりさえすりゃ入れ物の形は一定で構わない。

だが石は極小の複雑なのへ隙間無く密着させなきゃなんないし、パッキングする際に内部構造を変形させたりしてはならない。
それには中身は溶けないが外はって融点のじゃなきゃなんなくて、結果的に樹脂(プラスチック等)を用いるしか無くなっているのだ。

因みに樹脂にだって耐熱性の高いのも一部にはあるけれど、その手のは往々にして上記造形性に劣るのしか無い。
何れにしてもこれ等から結果的に耐熱限界温度が球表面で約250℃、石内部で150℃程度が相場となっている。

この値にしたって石の方は封入内部だから実計測がほぼ不可能だし、「使って無い時」のものなのだ。
豊富な体験からすると安全に連続運転させるには、石はその外部をギリギリ手で触れられる程度迄にしとかないと厳しい。

樹脂はガラス・金属等より熱伝導率が低いのもあって、内外の温度差が大きいからだろう。
仮にこれが平気だったとしても超小型の電気に依る発熱は瞬時であるから、外部でヤバイとハッキリ分かる頃にゃもう多分中はスッカリ溶けたり焼き切れちゃってるさ。

球だって全くこれが無くは無いが筐体がガラスだったら、内部のプレートが赤熱してるのなんかが目視出来る。
寿命や初期性能の維持にはそうならないのがベストだけど、内部が「真空」なだけに赤熱したからって途端に溶けて変形したり壊れたりはしない。

そもそもご先祖様の白熱電球なんか、わざとそうさせて光を得てる位なんだからね。
勿論そのせいでLEDより短寿命になっちゃいるが、元がそんなワイルドな構造なだけに耐入力電圧を1V超えたからって直にオシャカになるヤツなんて皆無だ。

しかし石の方は小型の為にある意味限界設計になってるが為に、基本的に「ルールは絶対」で融通は利かない。
それなら石だって「絶対壊れない範囲」でしか動作させられない様に作りゃ良いんだが、諸事情に依って大多数はそうされてないのが実情なのだ。

<つづく>

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