§ 3.9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Полупроводниковые приборы, предназначенные для отображения информации, основаны на использовании свойств светоизлучающего -перехода (см. гл. 2). Это приборы, в которых требуемая конфигурация свечения обеспечивается за счет выполнения соответствующих участков в виде единого -перехода (набора ). Часть эффекта свечения зоны обеспечивается за счет отражения света от специально созданных отражающих поверхностей. С точки зрения потребителя готовых компонентов полупроводниковые ЗСИ представляют собой группу полупроводниковых светодиодов, включение которых в электрическую цепь позволяет получить свечение отдельных областей.

Промышленностью выпускаются отдельные светодиоды (индикаторы единичные), с помощью которых можно высветить точку; сегментные ЗСИ (индикаторы цифровые, буквенноцифровые), с помощью которых можно высветить требуемую букву или цифру; матричные ЗСИ (индикаторы графические), обеспечивающие высвечивание цифр, букв, символов, графиков; механические ЗСИ, с помощью которых получают светящиеся мнемосхемы. Цвет свечения обычно красный или зеленый. Возможно создание ЗСИ с изменяющимся цветом свечения (см. § 3.2).

В сегментных ЗСИ каждый сегмент выполнен в виде отдельного светодиода (рис. 3.40,а). В одноразрядных — на корпус выведены выводы всех сегментов (рис. 3.40, б). В многоразрядных ЗСИ одноименные сегменты всех разрядов обычно электрически соединены между собой. Индикация осуществляется в динамическом режиме, в котором последовательно высвечивается каждый разряд. Для этого к электрической цепи последовательно подключаются катоды светодиодов, общие для отдельного разряда, и на высвечиваемые сегменты подается электрическое напряжение.

Для ограничения тока последовательно со светодиодом часто включают резистор, значение которого определяется из уравнения

где - напряжение питания; ; — прямое падение напряжения и средний ток светодиода.

Рис. 3.40. Семисегментный одноразрядный полупроводниковый ЗСИ (а); его условное обозначение соединение выводов сегментов в многоразрядном индикаторе (в); обозначение матричного ЗСИ (г)

В матричном ЗСИ высвечивание определенного элемента осуществляется при приложении электрического напряжения к шинам соответствующих строки и столбца.

Падение напряжения на светящемся элементе , ток сегмента . При динамическом управлении, когда каждый элемент высвечивается на малый промежуток времени, потребляемая мощность существенно уменьшается.

Преимущества полупроводниковых ЗСИ — высокое быстродействие, надежность и долговечность; хорошая устойчивость к механическим воздействиям; малые габариты и масса; возможность регулировки яркости и цвета электрическим путем. Недостатки — повышенные энергопотребление и стоимость.

В электролюминесцентных ЗСИ используется свечение, возникающее в люминофорах, помещенных в сильное электрическое поле (см. § 3.2). Конструктивно они представляют собой группу конденсаторов, у которых одна из обкладок выполнена прозрачной, а другая — непрозрачной. Между обкладками помещен люминофор. При приложении электрического напряжения к обкладкам люминофор начинает светиться. Если один из электродов (прозрачный) выполнить определенной формы, то зона свечения люминофора повторит ее. Совокупность светящихся участков создает требуемое изображение. Цвет свечения зависит от состава люминофора. Конфигурация излучающих сегментов, элементов и организация их управления в принципе не отличаются от полупроводниковых ЗСИ. Однако при их применении следует учитывать, что управляющим сигналом является напряжение.

Яркость свечения зависит от его значения и частоты изменения. Для источника питания элект ролюминесцентный ЗСИ представляет собой конденсатор с потерями. Полная мощность, потребляемая им,

где U - действующее значение приложенного напряжения; - активная и емкостная составляющие тока.

При эксплуатации напряжение питания выбирают исходя из требуемой яркости. В большинстве случаев применяют приборы, питаемые переменным напряжением 160—250 В, частотой 300—4000 Гц, потребляющие мощность в сотые -десятые доли , обеспечивающие яркость .

Преимущества люминесцентных ЗСИ — возможность создания информационных полей большой площади; равномерность яркости свечения элементов; возможность создания многоцветных приборов; малая потребляемая мощность; возможность регулировки яркости электрическим путем; отсутствие разогрева во время работы; механическая прочность. Недостатки — высокое напряжение и частота источника питания, снижение яркости в процессе работы.