Вакуумные люминесцентные индикаторы (далее как ВЛИ) преобразуют электрическую энергию в световую. По виду отображения информации они бывают единичные, цифровые, буквенные, шкальные, мнемонические и графические, а по исполнению могут быть одноразрядными, многоразрядными, а так же без фиксированных знакомест.
Главное достоинство таких индикаторов это: высокая яркость, низкое рабочее напряжение, малое энергопотребление.
Недостатком использования ВЛИ является необходимость использования дополнительного источника питания накала индикатора, а так же блики отраженного света от стеклянной колбы лампы.
ВЛИ используют в широком спектре аппаратуры — электронные часы, измерительные приборы и тд.
ВЛИ представляют собой диодную или триодную лампу, в которой под воздействием электронной бомбардировки высвечиваются покрытые низковольтным катодолюминофором сегменты индикатора. Детали индикатора как правило монтируются на керамической или стеклянной плате, участки платы на которые нанесли люминофор называют анодами-сегментами. Под самим люминофором имеется токопроводящий слой, каждый анод имеет свой вывод. Источником электронов в ВЛИ служит оксидный катод прямого накала. Управление электронным потоком осуществляется при помощи сетки, а сам электронный поток ограничивает экранирующая электродная маска. В лампе индикаторе для нормальной ее работы создан вакуум.
Катод ламы представляет собой отрезок вольфрамовой проволоки диаметром 6…60 мкм, который покрытым тонким слое окислов щелочно-земельных металлов. Рабочая температура катода как правило очень низкая, имея очень маленький накал, для того чтобы ее свечение не мешало отображению символов индикатора. Помимо всего, низкая температура катода приводит к значительному увеличению срока службы лампы.
Сетка ВЛИ которая управляет электронным потоком имеет относительно катода отрицательный потенциал. Она рассеивает и ускоряет электроны направляя их на анодные сегменты. Конструктивно сетка выполнена прозрачной для электронов. Так же сетка в многоразрядных индикаторах используется для выбора разряда работающего в данных момент. Сетки как правило изготавливают из тканного полотна вольфрамовой проволоки или из тонкой никелевой фольги которая подверглась электрохимическому фрезерованию.
Изображение букв, цифр или других элементов в индикаторе формируется высвечиванием необходимой комбинации анодов-сегментов, смена изображения достигается путем коммутации соответствующего анода-сегмента.
Аноды-сегменты представляют собой покрытые люминофором слои тонкого проводящего материала с заданной конфигурацией, аноды-сегменты нанесены на стеклянную или керамическую плату. В разряде индикатора токопроводящие слои получают напылением в вакууме тонких металлических пленок на всю поверхность платы, а форма сегмента индикатора формируются при помощи фотолитографии. После первой фотолитографии на платы напыляют диэлектрик и производят вторую фотолитографию, которая открывает в диэлектрике окна на местах анодов-сегментов, потом в эти окна наносят люминофор. Так же имеются другие методы изготовления анодов-сегментов, например при помощи толстопленочной технологии.
В многоразрядных индикаторах одноименные аноды-сегменты соединены внутри баллона параллельно, что позволяет сократить кол-во выводом.
Люминофор включенных сегментов 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 как и первичные электроны не участвующие в высвечивании определенного знака или сегмента перехватываются экранирующим электродом. Экранирующий электрод имеет потенциал управляющий сетки.
Яркость ВЛИ достигает 500 кд/м² и более. В ВЛИ используется явление низковольтной катодолюминесценции (НВК), в котором свет излучается кристаллофосфором.
При НВК люминесценции возбуждение светового потока происходит в поверхностных слоях. В ВЛИ в качестве люминофора широко используют окись цинка. Применяя светофильтры можно получить цвета от синего до красного при условии большой яркости свечения люминофора.
Старение люминофора проявляется в уменьшении яркости свечения, но тем менее после начального спада яркости (10-20%) на первом этапе работы индикатора, дальше следует довольно длительный (десятки тысяч часов) этап времени при котором яркость практически уже не меняется.
В основном срок службы индикатора определяется долговечностью катода. Рабочая температура катода выбирается такой чтобы обеспечить его максимальную долговечность. При этом любое отклонение температуры от оптимального приводит к быстрому сокращению срока службы лампы. Поэтому допустимое отклонение напряжение накала ВЛИ не должно превышать 10%. Так же напряжение накала по величине составляет заметную долю напряжения запирания, напряжения сетки анода, поэтому при питании цепи накала индикатора постоянным током условия запирания и реальные значения напряжения анодов и сеток за счет падения напряжения на нити накала для отдельных разрядов могут существенно отличатся. Поэтому цепи накала рекомендуют питать переменный током. Но можно питать цепи накала и постоянным током, но при условии что напряжение не превышает 5% напряжения анодов и сетов.
Загрузка...