Vakuový fluorescenční indikátor ( VLI ) nebo katodoluminiscenční indikátor ( CLI ) (vakuový fluorescenční displej ( VFD ), německy Digitron nebo Fluoreszenzanzeige ) je elektrovakuové zařízení , indikační prvek , který pracuje na principu vakuové trubice .
VLI mohou být segmentové , maticové , mnemotechnické, kombinované.
Vakuový fluorescenční indikátor je přímo vyhřívaná elektrovakuová trioda s mnoha anodami potaženými fosforem . Parametry lampy jsou zvoleny tak, aby mohla pracovat při nízkém anodovém napětí - od 9 do 27 V.
Jedná se o přímo vyhřívanou wolframovou katodu s přídavkem 2% thoria pro usnadnění emise při relativně nízké teplotě. Navzdory skutečnosti, že thorium je radioaktivní prvek, vakuový luminiscenční indikátor nepředstavuje pro obsluhu vůbec žádné nebezpečí, protože za prvé procento thoria v niti je velmi malé a za druhé je většina atomů thoria umístěna v tloušťce závitu a jeho vyzařování je zdržováno wolframem. Po přivedení na indikátor dozimetru neregistruje žádné překročení úrovně radiace nad přirozené pozadí. Pokud je však indikátor rozbitý, nedoporučuje se vystavovat jeho závit teplu, aby se zabránilo vniknutí thoria do vzduchu. Hlavní nebezpečí hrozí zaměstnancům továren, kde se indikátory vyrábějí, ale ani tam nejsou, při dodržení nezbytných bezpečnostních opatření, vystaveni žádným nebezpečným faktorům.
V závislosti na výšce indikátoru se používá buď jeden nebo několik paralelně zapojených vláken s průměrem menším než lidský vlas. K jejich napnutí se používají malé ploché pružiny. Napětí vlákna se v závislosti na délce indikátoru pohybuje od 0,8 do 5 V. Pokud není známo, je nutné postupně zvyšovat napětí vlákna od nuly v úplné tmě, dokud se neobjeví sotva znatelná červená záře. Právě při této teplotě závitu je schopno extrémně dlouho nevyhořet. Při vyšším napětí, kdy je jasně viditelná záře katody, se zvyšuje riziko vyhoření. Zahřátí trvá zlomek vteřiny a někdy je doprovázeno charakteristickým akustickým „zvoněním“ v důsledku teplotních deformací.
Pro zlepšení rovnoměrnosti záře vícemístných indikátorů je jejich záře napájena střídavým proudem. Anodová a síťová napětí jsou aplikována na indikátor vzhledem ke středu vinutí vlákna výkonového transformátoru [1] . Pro snížení nerovnoměrnosti záře spojené s vlivem vnějších elektrických polí a nábojů akumulujících se na skle ( dielektrikum ) je na vnitřní povrch žárovky nanesen povlak v podobě průhledné vrstvy kovu spojené další plochou pružinou k jednomu z vodičů vlákna.
Na rozdíl od mřížek přijímacích-zesilovacích rádiových elektronek, které jsou válcové, jsou mřížky VLI ploché. Počet mřížek se obvykle rovná počtu známosti indikátoru. Účel mřížek je dvojí: za prvé snižují napětí dostatečné k tomu, aby indikátor jasně svítil, a za druhé poskytují možnost spínat výboje při dynamické indikaci , otáčením vícemístného indikátoru (nebo sady několika jedno- číslicové indikátory, stejnojmenné anody zapojené paralelně ) do jakési matice elektrovakuových logických prvků " AND ".
Za účelem „zapnutí“ výboje je na mřížku aplikováno kladné předpětí, jehož napětí se rovná anodovému. Při nízkém anodovém napětí je kladné předpětí pro lampu neškodné. Pracuje v režimu síťového proudu.
Anody jsou potaženy fosforem s nízkou excitační energií pouze několik elektronvoltů. Právě tato skutečnost umožňuje lampě pracovat při nízkém anodovém napětí, protože fosfor je dobře buzen elektrony s nízkou energií. Segmenty také září, když jsou osvětleny černou světelnou lampou , jejíž fotonová energie je při vlnové délce 380 nm pouze 3,27 eV:
Anody bývají umístěny na ploché keramické nebo skleněné desce, na které je fotolitografií vytvořena jakási deska s plošnými spoji. U některých indikátorů je pro zvýšení kontrastu obrazu a umožnění použití nepřesně tvarovaných anod mezi mřížky a anody umístěna černěná kovová maska s otvory. U vícemístných indikátorů je vzájemné spojení stejnojmenných anod, které je nezbytné pro dynamickou indikaci, provedeno přímo na desce desky, což umožňuje snížit počet výstupů pro lampu. Pokud je dynamické zobrazovací zařízení sestaveno z množství diskrétních jednomístných indikátorů, jsou taková spojení provedena externě.
Postupný pokles jasu indikátoru způsobuje opotřebení luminoforu a vůbec ne ztráta emise katody (protože thoriované wolframové katody jsou velmi odolné). Dokazuje to skutečnost, že málo používané segmenty na stejném indikátoru mohou svítit mnohem jasněji než často používané, zatímco při ztrátě emise katody by ztrácely jas rovnoměrně. Pro výrazné zpomalení tohoto procesu se doporučuje přivést na segmentové anody napětí maximálně 12 V. V praxi je však tento požadavek často ignorován a indikátory jsou provozovány při anodovém napětí 27 V , což je důvod, proč ztrácejí jas na několik let.
VLI v podstatě používá fosfor se širokopásmovým emisním spektrem, jehož vrchol připadá na modrozelenou barvu. V zásadě jsou takové indikátory pokryty zelenými světelnými filtry, ale širokopásmový takový fosfor umožňuje pomocí jiných světelných filtrů získat jiné barvy záře. Takže v časovači "Signal-201" se používá filtr žlutého světla a v zařízení podobného designu "Electronics 21-10" - modrý. Žluté filtry byly také použity v řadě videorekordérů poloviny devadesátých let. Některé kopie primárních hodin PCHK-3 (bez indexu písmen "M") obsahují filtry červeného světla. Ve všech těchto případech jsou díky širokopásmovému emisnímu spektru luminoforu znaky na indikátoru „namalovány“ příslušnou barvou. Je však třeba poznamenat, že světelné filtry, jejichž barva je odlišná od zelené, mohou výrazně snížit celkovou účinnost systému „filtr indikátor-světlo“.
Používají se ve VLI a fosforech jiných barev luminiscence. Rozlišují jednotlivé segmenty na pozadí zbytku, pokrytého výše zmíněným širokopásmovým fosforem. Emisní spektrum těchto luminoforů je úzkopásmové a světelný filtr není schopen měnit barvu jimi pokrytých segmentů (ale je schopen je pouze učinit téměř nebo zcela neviditelnými). Proto se spolu s indikátory s vícebarevnými segmenty obvykle používají filtry s neutrální hustotou. Je třeba poznamenat, že některé z těchto fosforů mají ještě nižší excitační energii - například červené segmenty indikátorů mohou svítit nejen pod černou lampou, ale také pod modrou LED .
Getr , podobně jako getr běžných radioelektronek, je umístěn v indikátorové lahvičce na speciálním držáku na boku, aby nerušil výstup světelného záření z něj, nebo je vyroben ve formě kovového povlaku na žárovka. Pokud je těsnost porušena, vakuum se přeruší a getr zbělá (viz obr.), což může sloužit jako způsob kontroly integrity indikátoru.
Předpoklady pro vytvoření vakuových fluorescenčních indikátorů v 60. letech byly:
V SSSR byl VLI poprvé použit pro kalkulačku s názvem EKVM "24-71" , tato kalkulačka byla funkční kopií podobného japonského modelu Sharp QT-8D . Když v roce 1971 zadávali technické požadavky závodu Reflektor, vývojáři se obávali, že závod nestihne vyrobit indikátory do stanoveného termínu. Aby bylo možné je pojistit a rychle je vyměnit za japonské protějšky, tvar a uspořádání prvků bylo také podobné japonskému modelu. Závod se však s úkolem vyrovnal a vyrobil indikátory, které se později staly známými jako IV-1 a IV-2. Ten, kromě kalkulátoru 24-71 a jeho analogu "Electronics C3-07", nebyl nikde jinde použit.
Vakuové luminiscenční indikátory se vyráběly v SSSR , NDR a Japonsku . V současné době jsou vyráběny v Japonsku, v malých množstvích jsou vyráběny v Rusku a na Ukrajině. Všechny vakuové fluorescenční indikátory, které kdy byly na světě uvedeny, lze rozdělit do tří generací :
U VLI první generace jsou nevýhody: složitost výroby, obtížnost ručního určení pinutu, nepohodlnost instalace, nebezpečí rozbití desky s anodami při mechanickém namáhání. To hrozí uzavřením vlákna s ostatními elektrodami a při negramotně navržených napájecích a řídicích obvodech i jejich selháním. Tyto nedostatky donutily výrobce vyvinout indikátory následujících generací.
U VLI druhé a třetí generace jsou první a poslední závěry vždy závěry vlákna. Závěry mřížek lze snadno určit vizuálně a korespondence závěrů anody se segmenty v nepřítomnosti referenčního listu se určí empiricky uvedením indikátoru do provozního režimu a přepnutím jeho anod. Je třeba mít na paměti, že i když u takových indikátorů může dojít ke zkratu vlákna k jiným elektrodám pouze tehdy, když vyhoří, což se stává velmi zřídka, napájecí a řídicí obvody indikátoru by měly být stále navrženy s ohledem na vzít v úvahu možnost této situace.
Mezi speciální indikátory patří indikátory, které se designem liší od tradičních.
Umožňují zlepšit viditelnost obrazu na indikátoru, jsou však nuceni opustit dynamickou indikaci a mírně zvýšit anodové napětí. Příklady takových zařízení jsou lineární indikátor IV-26 používaný v hodinkách Elektronika 7 a také segmentové indikátory Sylvania - 8843 a 8894.
Vakuový luminiscenční indikátor IV-26 je schopen zobrazit sedm bodů uspořádaných v řadě. Na rozdíl od jiných vakuových fluorescenčních indikátorů nemá mřížku. To vylučuje možnost jeho použití v dynamických indikačních systémech a vyžaduje napájet jeho anody poněkud nadhodnoceným napětím. Existují tři varianty indikátoru IV-26, které se od sebe liší pinoutem ("typ 1", "typ 2", "typ 3"). Indikátor "typ 1" zobrazuje kontakty všech sedmi bodů; indikátor "typ 2" má kombinované závěry 1-2, 3-4-5, 6-7 bodů; indikátor „typu 3“ má kombinované závěry 2–3 a 5–6 bodů. Kombinací výstupů je tedy možné připojit indikátor „typ 1“ místo „typ 2“ nebo „typ 3“, nikoli však naopak.
Mají komplexní elektrodový systém, který se skládá z následujících „vrstev“ (uvedených ve směru od pozorovatele): desky s „předními“ segmentovými anodami (které jsou průhledné), „přední“ sada mřížek, katoda, „ zadní" sada mřížek a "zadní" desky se segmentovými anodami. Umožňují vytvořit obraz ve dvou rovinách umístěných za sebou. Našel uplatnění v řadě hudebních center poloviny devadesátých let. Výrobci je rychle opustili kvůli složitosti výroby.
V nich jsou katoda a deska s anodami jakoby přeskupeny a mřížky jsou ponechány uprostřed. Anody jsou aplikovány na přední sklo. Mřížky nebrání pozorovateli, aby je viděl.
Používají technologii podobnou té, která se používá u některých LCD . Použití bezobalového CMOS IC, umístěného uvnitř žárovky, umožňuje drasticky snížit počet vodičů na lampě, nicméně indikátor je citlivý na statickou elektřinu. Příkladem takového zařízení je indikátor domácí váhy typu IVLSHU1-11/2.
Nepoužívají technologii chip on glass, nicméně za indikátorem je deska, kde jsou umístěny řídicí IO (obvykle kompatibilní s protokolem HD44780 , RS-232 nebo paralelní port ) a převodník napětí, který umožňuje napájet modul jedním napětí (obvykle 5 AT). Takové zobrazovací moduly se často používají jako součást POS terminálů nazývaných "zákaznický displej" a menších, které nemají vlastní pouzdro - v kopírkách, serverech a dalších zařízeních. Některé z moderních zákaznických displejů jsou vyrobeny místo VLI na barevných TFT matricích a kombinují funkce digitálního fotorámečku pro zobrazování reklamy a virtuálního „VLI“ se stejným písmem ve spodní části obrazovky. Z hlediska způsobů ovládání se tyto moduly neliší od běžných.
Protože VLI jsou elektronky, lze je použít k zesílení elektrických signálů [2] . Zároveň je třeba se smířit s výskytem mikrofonního efektu (protože VLI nebyly původně určeny pro použití jako zesilovací rádiové elektronky, nepřijaly opatření k odstranění takového efektu). Záře v takových zesilovacích stupních, aby se zabránilo vzhledu pozadí, je napájena stejnosměrným proudem.
| Technologie displeje | |
|---|---|
| Zobrazí se video |
|
| Bez videa |
|
| 3D displeje |
|
| Statický |
|
| viz také |
|
| Vakuová elektronická zařízení (kromě katodového paprsku ) | ||
|---|---|---|
| Generátor a zesilovací lampy | ||
| jiný | ||
| Druhy výkonů |
| |
| Konstrukční prvky |
| |