21 Вакуумные люминцентные индикаторы

21.1 Введение

Вакуумным люминесцентным знакосинтезирующим индикатором (ВЛИ) называют активный электровакуумный прибор с термокатодом диодного или триодного типа, содержащий управляющую сетку и набор анодов- сегментов, покрытых катодолюминофором, причем знаки, отображающие информацию, образуются путем синтезирования изображения из отдельных анодов – сегментов.

Конструктивно ВЛИ представляют собой стеклянный баллон, в котором размещены все элементы. Аноды-сегменты выполняют в виде углублений в плоском керамическом основании, и каждый сегмент соединяют с выводом ножки баллона. На дно углубления наносят токопроводящий слой, а на него сверху – низковольтный катодолюминоформ. Конфигурация анодов-сегментов может быть различной: от дискретных точек в матрице до прямых линий в цифровых приборах или символов в мнемонических индикаторах. Расположение знака по отношению к баллону может быть прямым или иметь наклон вправо до 810⁰. Оксидный катод прямого наклона представляет собой одну или несколько тонких прямых нитей из вольфрама, закрепленных на специальных держателях и расположенных параллельно анодам-сегментам. Управляющая сетка индикатора плоская, мелкоструктурная, с крупной ячейкой и минимальным диаметром провода. Сетка находится под положительным потенциалом и служит для равномерного распределения потока электронов по всей поверхности анодов-сегментов. Электродная система заключена в стеклянный вакуумный баллон цилиндрической, прямоугольной или плоской формы. На внутренней поверхности баллона нанесена прозрачная токопроводящая пленка, которая соединена с катодом и служит для устранения эффекта электризации поверхности баллона. Выводы электродов выполняют проволочными гибкими луженными или в виде коротких жестких штырей.

Источником электронной эмиссии в ВЛИ служит катод прямого накала, к выводам которого подают напряжение 0,85 – 5 В. На аноды-сегменты и управляющую сетку подают напряжения: 20 – 30 В в статическом или до 50 – 70 В в импульсном режиме работы. Раскаленный катод испускает электроны, которые под воздействием положительного электрического поля управляющей сетки и анода двигаются к аноду. Поток электронов, ускоряясь, пролетает по инерции сквозь редкую сетку, попадает в поле притяжения анода и продолжает движение только к тем анодам-сегментам, на которые в этот момент времени подано рабочее напряжение. Таким образом, положительная сетка рассасывает заряд у катода и формирует электронный поток. В конечном итоге равномерный поток электронов, ударяясь о катодолюминоформ, нанесенный на аноды-сегменты, вызывает их свечение. Схема управления обеспечивает отсутствие напряжения на неработающих анодах-сегментах, что исключает явление свечения катодолюминофоров, применяемых в ВЛИ, возникает примерно с 3 В, а яркость свечения в рабочем режиме достигает 500 кд/м² и выше. Причем яркость свечения линейно зависит как от напряжения на аноде, так и от тока анода. Серийно выпускаемые цифровые ВЛИ имеют зеленый или красный цвет свечения; мнемонические и матричные ВЛИ могут иметь в одном баллоне несколько разных цветов свечения. По виду отображаемой информации ВЛИ могут быть: цифровые и буквенно-цифровые (одно- и многоразрядные), шкальные, матричные и мнемонические.

Конструктивно мнемонические индикаторы представляют собой приборы плоской формы, а аноды-сегменты выполнены в виде тех знаков, символов, диаграмм и т.д., которые необходимо отобразить в данном приборе, устройстве.

Для управления ВЛИ применяют два основных способа: статический и динамический. При статическом способе управления смена информации происходит достаточно редко и число соединений между индикатором и схемой управления равно числу выводов от всех управляемых анодов-сегментов, один сеточный вывод и два вывода от катода. Статический способ удобен при небольшом числе (6 – 20) управляемых элементов. Если число коммутируемых элементов составляет несколько десятков, то схема управления становится сложной и менее надежной. Кроме того, статическая адресация не в состоянии обеспечить всевозможные виды изображений (при адресации матрицы), поскольку она должна удовлетворять требованиям выборки всех элементов индикатора одновременно. Эти проблемы решаются достаточно просто при использовании мультиплексного динамического управления. В этом случае каждому из n каналов управления в течение такта Т предоставляется время Т/n.

При мультиплексном управлении каждый знак должен иметь отдельную сетку, а общие сегменты анодов должны быть соединены внутри индикатора, что значительно сокращает число выводов ВЛИ. В свою очередь, мультиплексное управление разделяют на два основных способа. Первый способ основан на использовании сеточной развертки. При этом отображаемые знаки поочередно синтезируются на каждом знакоместе. Возбуждение анодов-сегментов происходит со скважностью Q, равной числу знакомест, и средняя (видимая) яркость свечения анодов-сегментов индикатора соответственно в Q раз меньше мгновенной яркости свечения этих анодов-сегментов.

Второй способ основан на использовании анодной развертки. В этом случае напряжения возбуждения поочередно подаются на одноименные аноды-сегменты, участвующие в формировании отображаемых знаков, а положительные напряжения на сетке знакомест поступают в те фазы периода анодной развертки, которые соответствуют синтезируемой информации в данном знакоместе.