Вакуумные люминесцентные индикаторы

Страница 2

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.

Светофильтр, близкий к оптимальному для ВЛИ, который сохраняет доминирующую длину волны излучения и увеличивает насыщенность цвета без существенного снижения яркости, должен удовлетворять следующим требованиям: цветность 0.2<x<0.35; 0.57<y<0.75; максимальный коэффициент пропускания в диапазоне длин волн 0.526— 0.542 мкм, 30—35% при L=250— 500 кд/м2.

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

Во-первых, с помощью светофильтров можно получить цвет от синего до красного при использовании ZnO:Zn. Яркость этих цветов оказывается достаточной, если яркость исходного свечения составляет приблизительно 1000 кд/дм2. Во-вторых, использованием люминофоров других цветов свечения (табл. 1). Таким образом, можно создать ВЛИ с различным, но одним цветом свечения. Полицветный индикатор реализуют за счет конструктивных изменений и специфических способов управления.

Таблица 1.

Характеристики цветных люминофоров для ВЛИ.

Цвет свечения	Состав люминофора	Длина волны соответствующая максимуму спектральной характеристики, мкм	Цветовые координаты X Y
Синий	ZnS : Ag+In2O3	0.4500	0.16	0.12
Сине-зеленый	ZnO : Zn	0.5100	0.25	0.44
Зеленый	(Zn, Cd)S : Ag	0.5250	0.28	0.59
	ZnS : Cu	0.5300	0.33	0.60
Лимонный	ZnS : Au, Al+In2O3	0.5500	0.39	0.56
Желтый	ZnS : Mn+ In2O3	0.5850	0.52	0.47
Красный	(Zn, Cd)S : Ag+ In2O3	0.6260	0.67	0.33

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, ка уже отмечалось, цвет свечения ряда люминофоров зависит от анодного напряжения, что позволяет создать полицветные ВЛИ простой конструкции с электрическим переключением 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 LВ, красного LR, и зеленого LG люминофоров при соотношении яркостей: LB:LR:LG=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 10·104 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.

Развитием этих устройств является ряд универсальных модулей с индикаторами различных размеров, наибольшие из которых имеют 256*256 элементов, что обеспечивает индикацию на площади 167.5*167.5 мм2. Способ управления такими индикаторами хотя и предполагает увеличение числа выводов, управляющих напряжений, он одновременно позволяет повысить яркость до 700 кд/м2 и светоотдачу люминофора до 5.2 лм/Вт. Наконец существует матричный ВЛИ, на котором удалось получить телевизионное изображение удовлетворительного качества.

Для управления индикатором использовалась матрица из полевых МДП-транзисторов. В этом же устройстве, повидимому, 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/м2 при Ua=30 В. Получение таких огромных яркостей открывает возможность создания малого проекционного индикатора, работающего при низких напряжениях.