Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - Вакуумно-люминесцентный индикатор

Вакуумно-люминесцентный индикатор, также катодолюминесцентный индикатор, англ. vacuum fluorescent display, нем. Digitron либо Fluoreszenzanzeige — электровакуумный прибор, элемент индикации, работающий по принципу электронной лампы. Несмотря на то, что такой индикатор является, по сути, радиолампой, он не считается устаревшим радиоэлементом, продолжает производиться и сегодня, и применяется в современной радиоаппаратуре, в том числе и вновь разрабатываемой. Как и другие индикаторы, ВЛИ могут быть сегментными, точечно-матричными, мнемоническими, комбинированными.

Устройство и принцип действия

Индикатор ИВ-3А

Вакуумно-люминесцентный индикатор представляет собой электровакуумный триод прямого накала с множеством покрытых люминофором анодов. Параметры лампы подобраны таким образом, чтобы она могла работать при низких анодных напряжениях — от 9 до 27 В. Более детально принцип действия ВЛИ рассмотрен в , основные типы отечественных индикаторов — в и . Ниже приведено более подробное описание электродов и других деталей лампы.

Катод

Представляет собой катод прямого накала из вольфрама с добавлением 2 % тория для облегчения эмиссии при сравнительно небольшой температуре. Несмотря на то, что торий является радиоактивным элементом, вакуумно-люминесцентный индикатор совершенно не представляет опасности для оператора, поскольку, во-первых, процент тория в нити очень невелик, а во-вторых, большая часть атомов тория расположена в толще нити, и её излучение задерживается вольфрамом. При поднесении к индикатору дозиметра он не регистрирует какого-либо превышения уровня радиации над естественным фоном. А вот если индикатор разбился, его нить не рекомендуется подвергать нагреву во избежание попадания тория в воздух. Основная же опасность ложится на сотрудников заводов, где производят индикаторы, но и там, при соблюдении необходимых мер безопасности, они не подвергаются воздействию каких-либо опасных факторов.

В зависимости от высоты индикатора, применяют либо одну, либо несколько параллельно соединённых нитей диаметром меньше человеческого волоса. Для их натяжения применены небольшие плоские пружины. Напряжение накала, в зависимости от длины индикатора, составляет от 0,8 до 5 В. Если оно неизвестно, необходимо в полной темноте плавно повышать напряжение накала от нуля, пока не появится едва заметное красное свечение. Именно при такой температуре нити она способна чрезвычайно долго не перегорать. При большем напряжении, когда свечение катода хорошо заметно, риск перегорания возрастает. Разогрев занимает доли секунды и иногда сопровождается характерным акустическим «звоном» по причине температурных деформаций.

Чтобы улучшить равномерность свечения у многоразрядных индикаторов, их накал питают переменным током. Анодные и сеточные напряжения на индикатор при этом подают относительно средней точки накальной обмотки силового трансформатора. Другой приём, используемый в ВЛИ для дополнительного повышения равномерности свечения — напыление на стекло с обратной стороны прозрачного слоя металла, соединённого ещё одной плоской пружиной с одним из выводов нити накала.

Сетки

В отличие от сеток приёмно-усилительных радиоламп, являющихся цилиндрическими, сетки ВЛИ — плоские. Количество сеток обычно равно количеству знакомест индикатора. Назначение сеток — двоякое: во-первых, они уменьшают напряжение, достаточное для того, чтобы индикатор светился ярко, а во-вторых, обеспечивают возможность коммутации разрядов при динамической индикации, превращая многоразрядный индикатор в своего рода матрицу электровакуумных логических элементов «И».

Для того, чтобы «включить» разряд, на сетку подают положительное смещение, напряжение которого равно анодному. При небольших анодных напряжениях положительное смещение безвредно для лампы. Она работает в режиме с сеточным током.

Аноды

Аноды покрыты люминофором с небольшой энергией возбуждения, составляющей всего несколько электронвольт. Именно этот факт и позволяет лампе работать при низком анодном напряжении, так как люминофор хорошо возбуждается электронами низкой энергии. Светятся сегменты и при освещении лампой чёрного света, энергия фотонов которой при длине волны в 380 нм составляет всего 3,27 эВ:

Аноды обычно находятся на плоской пластине из керамики либо стекла, на которой методом фотолитографии образована своеобразная печатная плата. В некоторых индикаторах, с целью повышения контрастности изображения и обеспечения возможности применения анодов неточной формы, между сетками и анодами размещена чёрная металлическая маска с отверстиями. В многоразрядных индикаторах соединение одноимённых анодов между собой, необходимое для динамической индикации, сделано прямо на пластине-плате, что позволяет сократить количество выводов у лампы. Если устройство динамической индикации собирается из множества дискретных одноразрядных индикаторов, такие соединения выполняются снаружи.

Именно износ люминофора, а вовсе не потеря эмиссии катода, вызывает постепенное уменьшение яркости свечения индикатора. Это доказывается тем фактом, что редко используемые сегменты на одном и том же индикаторе могут светиться заметно ярче часто используемых, в то время, как при потере эмиссии катода они бы теряли яркость равномерно. С целью значительного замедления данного процесса, рекомендуется подавать на аноды-сегменты напряжение не выше 12 В. На практике, однако, это требование нередко игнорируется, и индикаторы эксплуатируются при анодном напряжении в 27 В, отчего теряют яркость в течение нескольких лет.

В основном в ВЛИ применяется люминофор с широкополосным спектром свечения, пик которого приходится на сине-зелёный цвет. В основном такие индикаторы закрывают зелёными светофильтрами, однако, широкополосность такого люминофора позволяет, используя другие светофильтры, получать и иные цвета свечения. Так, в таймере «Сигнал-201» используется жёлтый светофильтр, а в аналогичном по конструкции приборе «Электроника 21-10» — синий. Жёлтые светофильтры применены и в целом ряде видеомагнитофонов середины девяностых годов. Некоторые экземпляры первичных часов ПЧК-3 содержат красные светофильтры. Во всех указанных случаях, благодаря широкополосности спектра излучения люминофора, знаки на индикаторе «окрашиваются» в соответствующий цвет. Следует, однако, отметить, что светофильтры, цвет которых отличен от зелёного, способны заметно снижать общий кпд системы «индикатор-светофильтр».

Применяются в ВЛИ и люминофоры иных цветов свечения. Ими выделяют отдельные сегменты на фоне остальных, покрытых упомянутым выше широкополосным люминофором. Спектр излучения этих люминофоров более узкополосный, и светофильтр изменить цвет сегментов, покрытых ими, не способен. Поэтому совместно с индикаторами, имеющими многоцветные сегменты, обычно применяют нейтральные светофильтры. Следует отметить, что некоторые из таких люминофоров имеют ещё более низкую энергию возбуждения — так, красные сегменты индикаторов способны светиться не только под лампой чёрного света, но и под синим светодиодом.

Геттер

Геттер, аналогичный геттеру обычных радиоламп и распыляемый аналогичным образом, расположен в баллоне индикатора на специальном держателе сбоку, таким образом, чтобы не мешать выходу из него светового излучения.