какое свечение дают вакуумно люминесцентные индикаторы

Вакуумно-люминесцентные индикаторы

В наше время появилось появилось много новых типов индикаторов, особенно сложных многоразрядных, а с дальнейшей миниатюризацией роль управляющих элементов стали нести специальные процессоры. Однако работу индикаторов все равно полезно знать и мастеру по ремонту электроники, и радиолюбителю. Проведем детальное разъяснение принципов работы вакуумно-люминесцентных индикаторы и методов управления ими.

Принцип работы вакуумно-люминесцентных индикаторов

Вакуумно-люминесцентные индикаторы (или ВЛИ) относятся к активным индикаторам, преобразующим электрическую энергию в световую. По виду отображаемой информации ВЛИ различают на единичные, цифровые, буквенно-цифровые, шкальные, мнемонические и графические; по виду информационного ноля — на сегментные и матричные одноразрядные и многоразрядные, а также матрицы без фиксированных знакомест.

К числу достоинств ВЛИ следует отнести: высокую яркость, обеспечивающую хорошую видимость воспроизводимых знаков, низкие рабочие напряжения, допускающие возможность их применения с формирователями на МОП-микросхемах, малое потребление энергии, что позволяет использовать их в устройствах, питаемых от батарей.

Необходимость использования источника питания накала индикатора может оказаться его недостатком. В ряде случаев трудно исключить мешающие восприятию изображения блики, создаваемые отражением света от стеклянных баллонов индикаторов.

ВЛИ используют для отображения информации в устройствах самого различного назначения: в микрокалькуляторах и больших ЭВМ, кассовых аппаратах и станках с числовым и программным управлением, электронных часах, электро- и радиоизмерительных приборах (цифровых, ампервольтомметрах, частотомерах), диспетчерских пультах управления энергетическими установками и воздушным движением, медицинских приборах и т. п.

Вакуумный люминесцентный индикатор представляет собой электронную диодную или триодную систему, в которой под воздействием электронной бомбардировки высвечиваются покрытые низковольтным катодолюминофором аноды-сегменты.

Конструктивная схема одноразрядного индикатора показана на рис. 2.1. Детали индикатора монтируются на керамической или стеклянной плате 1. Участки платы, на которые нанесен люминофор, образуют аноды-сегменты 2 ; под люминофором имеется токопроводящий слой. Каждый из анодов имеет определенный вывод 3. Источником электронов служит оксидный катод прямого наказа 4. Управление электронным потоком осуществляется сеткой 7. Электронный поток, высвечивающий сегменты, ограничивается экранирующим электродом-маской 8. Вся арматура индикатора заключена в стеклянный баллон 6, в котором создан вакуум. Штриховой линией показаны примерные траектории электронов. На внутреннюю поверхность баллона нанесено токопроводящее покрытие 5, прозрачное для всей области спектра излучения индикатора. Электрически оно соединено с отдельным выводом или катодом; покрытие обеспечивает стекание электрических зарядов с поверхности баллона, способных исказить траектории электронов.

Катод ВЛИ представляет собой отрезок вольфрамовой проволоки диаметром 6…60 мкм, покрытый тонким (несколько микрометров) слоем окислов щелочно-земельных металлов (оксидом). Рабочая температура катода выбирается по возможности низкой, с тем, чтобы нить, находящаяся по направлению наблюдения перед анодами, не мешала наблюдению светящихся символов. Понижение температуры катода способствует увеличению его срока службы и снижает нагрев люминофора, от которого исходит свечение. Условия эксплуатации катодов во ВЛИ можно считать экстремальными: катод работает при низкой температуре и высоком отборе тока; это обстоятельство в значительной мере определяет долговечность ВЛИ.

Сетка ВЛИ управляет электронным потоком. Поскольку сетка имеет положительный относительно катода потенциал, она рассеивает электроны и ускоряет их в направлении анодных сегментов. Рассеивающее действие сетки обеспечивает равномерность засветки поверхностей, покрытых люминофором.

Конструктивно сетка должна быть редкой, «прозрачной» для электронов с тем, чтобы уменьшить долю электронов, ею перехватываемых. В многоразрядных ВЛИ сетка также обеспечивает выбор разряда, работающего в заданный момент. Сетки изготовляются из полотна, «тканого» из вольфрамовой проволоки или электрохимическим фрезерованием тонкой никелевой фольги. В одноразрядных индикаторах форма излучающей поверхности анодов определяется металлической маской, электрически соединенной с управляющей сеткой. Изображение букв, цифр и других символов во ВЛИ формируется высвечиванием необходимой комбинации анодов-сегментов. Смена изображений достигается путем соответствующей коммутации анодов-сегментов.

Аноды-сегменты представляют собой покрытые люминофором слои токопроводящего материала заданной конфигурации, нанесенные на стеклянную или керамическую плату. В ряде ВЛИ токопроводящие слои получают напылением в вакууме тонких металлических пленок на всю поверхность платы, а форми­рование рисунков анодов — фотолитографией. После этой (первой) фотолитографии на платы напыляют диэлектрик и производят вторую фотолитографию, которая открывает в диэлектрике «окна» на местах анодов-сегментов, и в окна наносят люминофор. Возможно применение толстопленочной технологии, при которой на плату с помощью трафаретов наносятся проводящая паста и затем люминофор. Аноды-сегменты выполнены в виде точек или протяженных участков различной формы, символов и трафаретов. Количество, конфигурация и взаимное расположение сегментов образует структурный рисунок индикатора, по которому различают цифровые, буквенно-цифровые, матричные и шкальные индикаторы.

У многоразрядных индикаторов одноименные аноды-сегменты соединяются внутри баллона параллельно, что позволяет резко сократить число выводов.

Так, например, 14-разрядный индикатор ИВ-27 имеет 24 вывода (два вывода шкала, 14 выводов сеток и восемь выводов от параллельно соединенных анодов-сегментов). Если создать 14-разрядный индикатор с раздельными выводами каждого анода-сегмента, то он имел бы 128 выводов (два вывода накала, 8Х14 поводов анодов-сегментов, 14 выводов сеток). Очевидно, что такое конструктивное решение оказалось бы трудновыполнимым.

Конструктивно многоразрядные индикаторы выпускают со статическим и мультиплексным управлением.

Люминофор включенных сегментов, т. е. имеющих в данный момент положительный относительно катода потенциал, светится под воздействием попадающего на них электронного потока. Ток катода индикатора и токи сегментов практически не зависят, от числа включенных сегментов. Электроны, попадаю­щие на включенные сегменты, заряжают их отрицательно и отражаются. Вторичные электроны так же, как электроны, не участвующие в высвечивании определенного знака, перехватываются экранирующим электродом.

Для подавления нежелательного свечения люминофора в исходном состоянии на сетку подается отрицательное напряжение смещения — несколько вольт по отношению к катоду. Экранирующий электрод, имеющий потенциал управляющей сетки, также улучшает условия запирания электронного потока.

гдe j — плотность тока, поступающего на излучающую поверхность люминофора; А — постоянная, характеризующая используемый кристаллофосфор.

При НВК-люминесценции возбуждение светового излучения бомбардирующими люминофор электронами происходит всего лишь в нескольких его приповерхностных слоях. При высоковольтном возбуждении, например в электронно-лучевых трубках, быстрые электроны возбуждают свечение в объеме кристалла люминофора. В ВЛИ в качестве люминофора широко используется окись цинка, активированная цинком (ZnO; Zn), обеспечивающая интенсивное сине-зеленое свечение. Применяя светофильтры, можно получить цвета символов от синего до красного при условии, что яркость исходного свечения достаточно велика (около 1000 кд/м 2 ). Кроме того, существует достаточно широкая номенклатура люминофоров, имеющих различные цвета свечения (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Цветные люминофоры для вакуумно-люминесцентных индикаторов

Длина волны, соответствующая максимуму спектральной характеристики, мкм

Источник

Во всех системах, где требуется представить информацию в форме,

удобной для визуального восприятия человеком, применяются средства

отображения информации (СОИ). Одной из основных частей СОИ является

индикатор — электронный прибор для преобразования электрических сигналов в

пространственное распределение яркости (контраста). Свойства и

характеристики индикатора определяют важнейшие параметры СОИ —

информационную емкость, надежность и др. Мы рассмотрим один из видов

индикаторов — вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ).

2. Принцип действия.

Принцип действия ВЛИ основан на использовании явления люминесценции,

возникающей в катодолюминофорах при возбуждении их электронным пучком. В

отличие от высоковольтной катодолюминесценции, используемой в ЭЛП, в ВЛИ

имеет место низковольтная люминесценция. Этим устраняется один из главных

недостатков ЭЛП — высокое ускоряющее напряжение.

Катодолюминесценция возникает при достижении электронами вполне

У большинства материалов, образующих группу высоковольтных

котодолюминафоров, применяемых в ЭЛП, UL исчисляется сотнями вольт.

Более 40 лет назад был обнаружен ряд веществ, у которых потенциал

начала катодолюминесценции составляет единицы вольт (для ZnS = 6—7 B, для

Zn, CdS = 4—5 B). Однако отсутствие практической потребности в таких

материалах долгие годы не стимулировало детального изучения низковольтной

Люминофор для ВЛИ должен удовлетворять ряду требований:

1. Ширина запрещенной зоны dW — не более 3—4 эВ. В противном случае

условный квантовый выход становится слишком малым.

2. Высокая электропроводность. Согласно оценкам сопротивление слоя не

должно превышать единиц килоом. Именно по этой причине большинство

люминофоров применяемых в ЭЛП не годится для ВЛИ, поскольку они являются

или изоляторами, или полностью компенсированными полупроводниками.

Необходимое значение электропроводности можно обеспечить

использованием люминофоров на проводящей основе (ZnO:Zn; SnO2:Eu; (Zn1-x,

Cdx)S : Ag, Al); смешанных люминофоров (ZnS : Ag+In2O3 ; ZnS:Cu+ZnO;

Y2O2S. Eu+SnO2) и легированных люминофоров ZnS : Ag, Zn, Al.

3. Низкий потенциал начала катодолюминесценции. Даже при малом

сопротивлении слоя люминофора он оказывается непригодным для использования

во ВЛИ, ели UL = 10—12 В.

4. Низкая светоотдача. В ходе исследования свойств смесей с

проводящими порошками было обнаружено, что цвет свечения многих таких

композиций зависит от анодного напряжения. Например, у смеси SnO2 : Eu и

ZnS:Cl, Al цвет свечения при изменении U от 20 до 60 В меняется с

оранжевого на желто-зеленый. Определенное влияние имеет соотношение масс

При длительной бомбардировке люминофора яркость его свечения

изменяется, причем в этом процессе можно выделить три этапа : начальное

изменение, этап стабильной яркости и этап выраженного старения.

Первый этап вызван установлением стационарного состояния поверхности

люминофора. Критерием длительности второго этапа является снижение яркости

до 50—70% от начального значения. Яркость свечения на этом этапе

уменьшается в связи с действием различных химических процессов в

люминофоре, приводящих, в частности, к восстановлению ZnO до металлического

Факторы, обуславливающие этап выраженного старения, таковы: изменение

поверхностных потенциальных барьеров и электропроводности слоя, химическое

воздействие напыленных материалов, возникновение безызлучательных центров,

поглощение излучения в почерневшем поверхностном слое люминофора. Особенно

быстро чернеет поверхность люминофора при повышении температуры катода.

3. Устройство, параметры и характеристики.

Вакуумные люминесцентные индикаторы выпускаются в цилиндрических и

плоских баллонах. Первые бывают так одноразрядными, так и многоразрядными,

вторые — только многоразрядными.

Основа одноразрядного ВЛИ — стеклянная или керамическая плата, на

которой закреплены все остальные детали индикатора (рис. 1). В углублениях

платы, выполненных в виде сегментов, находится проводящий слой, соединенный

с контактами. Каждый сегмент имеет отдельный вывод. Проводящие слои

сегментов полностью покрыты люминофором. На передней стороне платы в

направлении считывания устанавливается плоский металлический электрод.

Отверстия в этом электроде расположены напротив соответствующих сегментов,

покрытых люминофором. На небольшом расстоянии от экранирующего электрода

натянута управляющая сетка. В свою очередь на малом расстоянии от плоскости

сетки, примерно параллельно оси лампы, расположен прямоканальный оксидный

катод. Вся эта система помещена в цилиндрическую стеклянную колбу, которая

изнутри покрыта прозрачным проводящим слоем.

В исходном состоянии для надежного запирания электронного тока и

предотвращения нежелательного свечения люминофора к сетке прикладывается

отрицательное напряжение смешения — несколько вольт по отношению к катоду.

При положительном напряжении на управляющей сетке электроны

ускоряются в направлении анодных сегментов. Задача управляющей сетки

состоит еще в том, чтобы обеспечивать возможно более равномерное

распределение плотности потока электронов на поверхности анода индикатора.

Экранирующий электрод имеет тот же потенциал, что и управляющая сетка.

Электроны попадают на сегменты, имеющие в данный момент положительный

потенциал; возникает низковольтная катодолюминесценция — нанесенный на анод

сегмент люминофор начинает светится. Яркость свечения в зависит-

мости от применяемого люминофора достигает значений 300—700 кд/м2 и более.

Развитием цилиндрического ВЛИ явилась конструкция индикатора в

плоском баллоне (рис. 2).

Кроме 7-сегментных плоских ВЛИ разработанны также 14-сегментные

индикаторы — ВЛИ, знакоместо которого выполнено в виде точечной матрицы 5*7

или 7*12 элементов, матричные, аналоговые и цифро-аналоговые.

Первые два типа индикаторов обеспечивают представление всех букв,

цифр и большого числа символов. Матричные ВЛИ состоят из большого числа

светоизлучающих элементов. Такой индикатор позволяет отображать буквенно-

цифровые сообщения, графики и даже несложные движущиеся изображения.

Обычно в матричном индикаторе одна сетка покрывает один столбец

светоизлучательных элементов (рис 3, а ). Управление индикатором

осуществляется по сеточным цепям. При работе яркость свечения не постоянна

меньше электронов, чем на центральную часть элемента. В этом проявляется

влияние соседних сеток, имеющих отрицательный потенциал. С целью устранения

этого недостатка разработанна усовершенствованная конструкция матричного

ВЛИ. В нем каждая сетка покрывает 2 столбца излучающих элементов (рис. 4, а

). Управление осуществляется как по сеточным, так и по анодным цепям.

Такая структура особенно успешно применяется при высокой внешней

освещенности индикатора. Управляющее положительное напряжение подается на

две соединенные сетки и два расположенных под ними анода. В результате

яркость свечения элементов оказывается равномерной (рис. 4, б ).

Другие достоинства этой конструкции состоят в том, что число управляющих

сеток уменьшено на половину и обеспечивается большая яркость за счет

одновременного излучения света двумя столбцами элементов.

Перспективным является использование ВЛИ для создания индикаторов

коллективного пользования как одноцветных, так и полицветных. Для этих

целей применяются индикаторы следующих типов: матричный “столбик”, т. е.

диод, имеющий прямоканальный катод и семь светоизлучающих элементов-анодов.

Из таких “столбиков” может быть набрана матричная строка высотой 7

элементов и любой длинны; матричное “знакоместо” формата 5*7 элементов,

предназначенное для сборки строк. Таки индикаторы могут быть двух- и

трехцветными, при этом светоизлучающие элементы различных цветов

располагаются парами или триадами, сохраняя общий формат знакоместа;

“элемент матричного поля”, т. е. ВЛИ цилиндрической формы с торцевым

выходом излучения, из которых формируется уже не строка, а матричное поле

любого размер. Отдельные индикаторы могут быть одноцветными (с различным

цветом свечения, располагаемые парами или триадами) или двух- трехцветными.

[pic]Несмотря на широкое применение цифровой индикации, в целом отдавалось

и отдается предпочтение аппаратуре с аналоговой индикацией. Для этого

используются аналоговые ВЛИ, основными конструктивными типами которых

являются линейно-полосовой и концентрически полосовой. Такие индикаторы

имеют дискретный анод, состоящий из большого числа отдельных элементов

(штрихов), расположенных вдоль прямой линии или по окружности. В последние

годы наблюдается тенденция сочетать цифровую и аналоговую формы индикации,

что обусловило появление цифро-аналоговых ВЛИ.

Наиболее удобный в работе и одновременно дешевый люминофор — это

окись цинка, активированная цинком ZnO:Zn, дающий интенсивное сине-зеленое

свечение. Для повышения контраста целесообразно покрывать ВЛИ нейтральными

Светофильтр, близкий к оптимальному для ВЛИ, который сохраняет

доминирующую длину волны излучения и увеличивает насыщенность цвета без

существенного снижения яркости, должен удовлетворять следующим требованиям:

Источник

Принцип работы вакуумных люминесцентных индикаторов

Во всех системах, где требуется представить информацию в форме, удобной для визуального восприятия человеком, применяются средства отображения информации (СОИ). Одной из основных частей СОИ является индикатор — электронный прибор для преобразования электрических сигналов в пространственное распределение яркости (контраста). Свойства и характеристики индикатора определяют важнейшие параметры СОИ — информационную емкость, надежность и др. Мы рассмотрим один из видов индикаторов — вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ).

2. Принцип действия.

Принцип действия ВЛИ основан на использовании явления люминесценции, возникающей в катодолюминофорах при возбуждении их электронным пучком. В отличие от высоковольтной катодолюминесценции, используемой в ЭЛП, в ВЛИ имеет место низковольтная люминесценция. Этим устраняется один из главных недостатков ЭЛП — высокое ускоряющее напряжение.

Более 40 лет назад был обнаружен ряд веществ, у которых потенциал начала катодолюминесценции составляет единицы вольт (для ZnS = 6—7 B, для Zn, CdS = 4—5 B). Однако отсутствие практической потребности в таких материалах долгие годы не стимулировало детального изучения низковольтной катодолюминесценции.

Люминофор для ВЛИ должен удовлетворять ряду требований:

1. Ширина запрещенной зоны dW — не более 3—4 эВ. В противном случае условный квантовый выход становится слишком малым.

2. Высокая электропроводность. Согласно оценкам сопротивление слоя не должно превышать единиц килоом. Именно по этой причине большинство люминофоров применяемых в ЭЛП не годится для ВЛИ, поскольку они являются или изоляторами, или полностью компенсированными полупроводниками.

Необходимое значение электропроводности можно обеспечить использованием люминофоров на проводящей основе (ZnO:Zn; SnO₂:Eu; (Zn_1-x, Cd_x)S : Ag, Al); смешанных люминофоров (ZnS : Ag+In₂O₃ ; ZnS:Cu+ZnO; Y₂O₂S. Eu+SnO₂) и легированных люминофоров ZnS : Ag, Zn, Al.

3. Низкий потенциал начала катодолюминесценции. Даже при малом сопротивлении слоя люминофора он оказывается непригодным для использования во ВЛИ, ели U_L = 10—12 В.

4. Низкая светоотдача. В ходе исследования свойств смесей с проводящими порошками было обнаружено, что цвет свечения многих таких композиций зависит от анодного напряжения. Например, у смеси SnO₂ : Eu и ZnS:Cl, Al цвет свечения при изменении U от 20 до 60 В меняется с оранжевого на желто-зеленый. Определенное влияние имеет соотношение масс компонент.

При длительной бомбардировке люминофора яркость его свечения изменяется, причем в этом процессе можно выделить три этапа : начальное изменение, этап стабильной яркости и этап выраженного старения.

Первый этап вызван установлением стационарного состояния поверхности люминофора. Критерием длительности второго этапа является снижение яркости до 50—70% от начального значения. Яркость свечения на этом этапе уменьшается в связи с действием различных химических процессов в люминофоре, приводящих, в частности, к восстановлению ZnO до металлического Zn.

Факторы, обуславливающие этап выраженного старения, таковы: изменение поверхностных потенциальных барьеров и электропроводности слоя, химическое воздействие напыленных материалов, возникновение безызлучательных центров, поглощение излучения в почерневшем поверхностном слое люминофора. Особенно быстро чернеет поверхность люминофора при повышении температуры катода.

3. Устройство, параметры и характеристики.

Вакуумные люминесцентные индикаторы выпускаются в цилиндрических и плоских баллонах. Первые бывают так одноразрядными, так и многоразрядными, вторые — только многоразрядными.

Основа одноразрядного ВЛИ — стеклянная или керамическая плата, на которой закреплены все остальные детали индикатора (рис. 1). В углублениях платы, выполненных в виде сегментов, находится проводящий слой, соединенный с контактами. Каждый сегмент имеет отдельный вывод. Проводящие слои сегментов полностью покрыты люминофором. На передней стороне платы в направлении считывания устанавливается плоский металлический электрод. Отверстия в этом электроде расположены напротив соответствующих сегментов, покрытых люминофором. На небольшом расстоянии от экранирующего электрода натянута управляющая сетка. В свою очередь на малом расстоянии от плоскости сетки, примерно параллельно оси лампы, расположен прямоканальный оксидный катод. Вся эта система помещена в цилиндрическую стеклянную колбу, которая изнутри покрыта прозрачным проводящим слоем.

В исходном состоянии для надежного запирания электронного тока и предотвращения нежелательного свечения люминофора к сетке прикладывается отрицательное напряжение смешения — несколько вольт по отношению к катоду.

При положительном напряжении на управляющей сетке электроны ускоряются в направлении анодных сегментов. Задача управляющей сетки состоит еще в том, чтобы обеспечивать возможно более равномерное распределение плотности потока электронов на поверхности анода индикатора. Экранирующий электрод имеет тот же потенциал, что и управляющая сетка. Электроны попадают на сегменты, имеющие в данный момент положительный потенциал; возникает низковольтная катодолюминесценция — нанесенный на анод сегмент люминофор начинает светится. Яркость свечения в зависимости от применяемого люминофора достигает значений 300—700 кд/м 2 и более.

Развитием цилиндрического ВЛИ явилась конструкция индикатора в плоском баллоне (рис. 2).

Кроме 7-сегментных плоских ВЛИ разработаны также 14-сегментные индикаторы — ВЛИ, знакоместо которого выполнено в виде точечной матрицы 5*7 или 7*12 элементов, матричные, аналоговые и цифро-аналоговые.

Первые два типа индикаторов обеспечивают представление всех букв, цифр и большого числа символов. Матричные ВЛИ состоят из большого числа светоизлучающих элементов. Такой индикатор позволяет отображать буквенно-цифровые сообщения, графики и даже несложные движущиеся изображения.

В этом проявляется влияние соседних сеток, имеющих отрицательный потенциал. С целью устранения этого недостатка разработана усовершенствованная конструкция матричного ВЛИ. В нем каждая сетка покрывает 2 столбца излучающих элементов (рис. 4, а ). Управление осуществляется как по сеточным, так и по анодным цепям.

Такая структура особенно успешно применяется при высокой внешней освещенности индикатора. Управляющее положительное напряжение подается на две соединенные сетки и два расположенных под ними анода. В результате яркость свечения элементов оказывается равномерной (рис. 4, б ).

1 — катод; 2 — траектории электронов; 3 — сетки; 4 — светоизлучающие элементы.

Другие достоинства этой конструкции состоят в том, что число управляющих сеток уменьшено на половину и обеспечивается большая яркость за счет одновременного излучения света двумя столбцами элементов.

Перспективным является использование ВЛИ для создания индикаторов коллективного пользования как одноцветных, так и полицветных. Для этих целей применяются индикаторы следующих типов: матричный “столбик”, т. е. диод, имеющий прямоканальный катод и семь светоизлучающих элементов-анодов. Из таких “столбиков” может быть набрана матричная строка высотой 7 элементов и любой длинны; матричное “знакоместо” формата 5*7 элементов, предназначенное для сборки строк. Таки индикаторы могут быть двух- и трехцветными, при этом светоизлучающие элементы различных цветов располагаются парами или триадами, сохраняя общий формат знакоместа; “элемент матричного поля”, т. е. ВЛИ цилиндрической формы с торцевым выходом излучения, из которых формируется уже не строка, а матричное поле любого размер. Отдельные индикаторы могут быть одноцветными (с различным цветом свечения, располагаемые парами или триадами) или двух- трехцветными.

Несмотря на широкое применение цифровой индикации, в целом отдавалось и отдается предпочтение аппаратуре с аналоговой индикацией. Для этого используются аналоговые ВЛИ, основными конструктивными типами которых являются линейно-полосовой и концентрически полосовой. Такие индикаторы имеют дискретный анод, состоящий из большого числа отдельных элементов (штрихов), расположенных вдоль прямой линии или по окружности. В последние годы наблюдается тенденция сочетать цифровую и аналоговую формы индикации, что обусловило появление цифро-аналоговых ВЛИ.

Наиболее удобный в работе и одновременно дешевый люминофор — это окись цинка, активированная цинком ZnO:Zn, дающий интенсивное сине-зеленое свечение. Для повышения контраста целесообразно покрывать ВЛИ нейтральными фильтрами.

Каковы возможности создания ВЛИ с иным, кроме сине-зеленого, цветом свечения?

Характеристики цветных люминофоров для ВЛИ.

Например, двухцветный индикатор можно получить, если удвоить число Сегментов и покрыть их люминофорами выбранных цветов (рис. 5, а ). Правда, при этом увеличивается число выводов, а символ при изменении цвета смещается. Управление осуществляется по анодной цепи.

Полицветный индикатор с сеточным управлением несколько отличается расположением светоизлучающих элементов (рис. 5, б ). Однако конструкция его сложнее, поскольку кроме общей сетки в прибор еще вводятся сетки, соответствующие светоизлучающим элементам каждого из цветов. Изменением потенциалов сеток можно менять цвет свечения. Очевидно, что упомянутыми способами реально создать трехцветные индикаторы, особенно если одновременно необходимо обеспечить высокую разрешающую способность. Наконец, как уже отмечалось, цвет свечения ряда люминофоров зависит от анодного напряжения, что позволяет создать полицветные ВЛИ простой конструкции с электрическим переключением цветов.

1, 2 — люминофоры различных цветов.

Завершая рассмотрение люминофоров разных цветов, отмечаем, что ZnO:Zn и сейчас остается единственным люминофором, обеспечивающим высокую яркость по сравнению с другими. Однако необходимости добиваться непременного равенства яркости свечения люминофоров разных цветов нет. Это объясняется особенностью зрения, заключающиеся в том, что глаз воспринимает как равнояркие излучения синего L_В, красного L_R, и зеленого L_G люминофоров при соотношении яркостей: L_B:L_R:L_G=0.54:0.65:1.0.

Что касается выбора режимов работы ВЛИ, то они определяются в основном требованием к яркости свечения индикатора и допустимыми значениями токов, напряжений, длительности импульсов, подаваемых на анод и сетку.

Возможность дальнейшего повышения разрешаюшей способности матричных и аналоговых ВЛИ определяется главным образом технологией нанесения светоизлучающих элементов на стеклянную или керамическую плату. Некоторые прогнозируют достижение разрешающей способности до 25 эл/см на матрице размером около 250*250 мм.

Кроме повышения разрешающей способности разработчики ВЛИ стремятся решить еще несколько задач.

В настоящее время выпускается значительное количество типов ВЛИ: одноразрядные, многоразрядные, сегментные в цилиндрических и плоских баллонах, матричные, аналоговые и др.

Большинство индикаторов выпускается вместе с хорошо организованной схемой управления и питания. Например еще в 1979 г. была выпущена серия из 17 типов полностью укомплектованных алфавитно-цифровых модулей: 9 типов однострочных с матрицей 5*7 и 10, 16, 20, 32, 40 знакоместами, 6 типов однострочных, 14 сегментных индикаторов с 10, 20, 32 знакоместами и 2 типа модулей с 2 и 6 строками по 40 знакомест формата 5*7.

Потребляемая мощность у 10-разрядного ВЛИ 1.33 Вт, у 40-разрядного 2.66 Вт, высота знаков — от 5 до 15 мм, среднее время наработки на отказ 10·10 4 ч, ударная прочность 100 g, цвет свечения — сине-зеленый, изменяющийся до синего, зеленого или желтого с помощью ацетатных или акриловых фильтров. На основе матричных ВЛИ также разработаны и выпускаются модули.

Для управления индикатором использовалась матрица из полевых МДП-транзисторов. В этом же устройстве, по-видимому, впервые для ВЛИ был реализован режим с внутренней памятью. Использовалась хорошо известная схема, содержащая для каждого светоизлучающего элемента два транзистора и конденсатор. Такая схема позволяет сохранить на низком уровне как площадь элемента изображения, так и потребляемую управляющей схемой мощность. Была достигнута яркость до 17000 кд/м 2 при U_a=30 В. Получение таких огромных яркостей открывает возможность создания малого проекционного индикатора, работающего при низких напряжениях.

Отечественная промышленность выпускает более 50 типов ВЛИ: одно- и многоразрядные сегментные, аналоговые, аналого-цифровые, матричные, зеленого цвета свечения и полицветные. Дальнейшее совершенствование ВЛИ должно идти по пути создания полицветных ВЛИ разных типов, мнемонических и, главное, матричных индикаторов с большим числом светоизлучающих элементов (или знакомест). Особо выделены разработки, направленные на создание ВЛИ, совмещенных со схемой управления, которые, как предполагается, будут преобладать в следующем поколении таких индикаторов.

1. Ю. А. Быстров, И. И. Литвак, Г. М. Персианов “Электронные приборы для отображения информации”. Москва “Радио и связь”, 1985 г.

2. Ф. М. Яблонский Ю. В. Троицкий “Средства отображения информации”. Москва “Высшая школа” 1985 г.

Источник