Меню

Что такое флуоресцентной подсветкой дисплея

Флуоресцентный дисплей

Флуоресцентный дисплей ( VFD для вакуумного флуоресцентного дисплея ) представляет собой устройство отображения используется в бытовой электронике , такие как видеомагнитофон , автомобильные радиоприемники и микроволновые печи . В отличие от ЖК-экранов , флуоресцентный дисплей излучает очень интенсивный свет, имеет высокую контрастность и может содержать элементы разных цветов. Эта технология связана как с электронно-лучевой трубкой, так и с трубкой Никси .

Этот компонент состоит из нагретого катода ( нити ), анодов ( фосфор ) и решеток, запечатанных в стеклянной оболочке в высоком вакууме. Катод изготовлен из тонких вольфрамовых проволок, окруженных оксидами щелочноземельных металлов, которые испускают электроны при нагревании за счет прохождения электрического тока. Эти электроны контролируются и рассеиваются решетками из тонких металлических проволок. Если электроны попадают на поверхность, покрытую фосфором, они флуоресцируют . В отличие от традиционных катодов для электронных ламп, которые излучают оранжевый ореол, катоды флуоресцентных дисплеев предназначены для эффективного излучения при гораздо более низких температурах, поэтому они почти полностью невидимы.

Принцип работы такой же, как у вакуумной лампы триодного типа . Электроны могут достигать («зажигать») поверхность фосфора, только если и сетка, и поверхность имеют положительный потенциал по отношению к катоду. Это позволяет организовать дисплеи в мультиплексной форме: сетки и поверхности образуют матрицу, что позволяет свести к минимуму количество команд, подаваемых на нее. В примере с дисплеем видеомагнитофона справа сетки организованы таким образом, что одновременно горит только один номер. Все аналогичные поверхности каждой цифры (например, нижний левый сегмент) соединяются параллельно. Управляющий микропроцессор активирует цифры одну за другой, подавая положительное напряжение на сетку этой цифры, а затем положительное напряжение на требуемые поверхности. Поток электронов через сетку этого рисунка ударяется о поверхности, на которые подается положительный потенциал. Микропроцессор перемещается от цифры к цифре со скоростью, достаточной для того, чтобы человеческий глаз поверил, что все цифры включены одновременно.

Дополнительные индикации (в примере «VCR», «Hi-Fi», «STEREO», «SAP» и т. Д.) Подключаются, как если бы они были сегментами из одной или двух дополнительных цифр, или многих дополнительных сегментов, прикрепленных к числа. Поэтому они включаются тем же способом, что и числа. В некоторых из этих показаний может использоваться фосфор, который дает другой цвет, например оранжевый.

Цвет, излучаемый большинством флуоресцентных дисплеев, содержит много цветов и часто может быть отфильтрован для получения более насыщенных оттенков: темно-синий, темно-зеленый и т. Д., В зависимости от пожеланий дизайнеров.

использовать

Помимо яркости, флуоресцентные дисплеи прочные, недорогие и легко адаптируемые для отображения самых разных сообщений. В отличие от ЖК-дисплеев, большинство флуоресцентных дисплеев могут работать при отрицательных температурах, что делает их хорошо подходящими для использования на открытом воздухе в холодных странах. Изначально их основным недостатком было то, что они потребляли намного больше энергии (0,2 Вт), чем ЖК-дисплеи. Этот дефект был особенно проблематичным для портативных устройств с батарейным питанием, таких как калькуляторы. Вот почему флуоресцентные дисплеи были ограничены устройствами, подключенными к сети или оснащенными аккумуляторами большой емкости.

Читайте также:  Клавиатура мембранная с подсветкой hyperx

В 1980-х годах на автомобильном рынке появились флуоресцентные дисплеи, особенно для цифровых версий спидометров и одометров . Они хорошо подходят для этого типа приложений из-за своей яркости. Таким образом, в начале 1980-х им оснащались топовые модели Subaru . В настоящее время Renault Scenic и Espace используют флуоресцентные дисплеи для отображения всех функций приборной панели, включая экран автомобиль, радио и дисплей с несколькими сообщениями. Эти дисплеи достаточно яркие, чтобы их можно было читать под прямыми солнечными лучами, а их яркость можно уменьшить ночью. Используемые Renault модели имеют четыре цвета: синий / зеленый, темно-синий, красный и желто-оранжевый.

Флуоресцентные дисплеи также использовались с 1979 до середины 1980- х годов в портативных видеоиграх. В этих играх были яркие и четкие экраны, но нельзя было сделать очень большие дисплеи, поэтому линзы Френеля часто использовались для увеличения. В первых играх этого типа использовались прозрачные фильтры для изменения цвета света, излучаемого фосфоресцирующими поверхностями (обычно зеленого); таким образом они достигли цветовых эффектов. Затем появились модели с цветными трубками. ЖК-дисплеи заменили флуоресцентные дисплеи, потому что они были дешевле, потребляли меньше электроэнергии и были менее громоздкими. С конца 1990-х годов цветные ЖК-дисплеи с активной матрицей с задней подсветкой могут генерировать цветные изображения с меньшими затратами, что является значительным преимуществом по сравнению с флуоресцентными дисплеями с фиксированными цветами и формами. Это одна из основных причин упадка флуоресцентных дисплеев, хотя они все еще производятся.

С середины 1980-х годов флуоресцентные дисплеи использовались в приложениях, которым требовались небольшие, очень яркие дисплеи. В настоящее время в этом секторе преобладают OLED- экраны .

Старение

Иногда происходит ослабление яркости из-за старения люминесцентных дисплеев: уменьшается количество испускаемых электронов, а также эффективность люминофора. Это явление более или менее быстрое в зависимости от условий производства и использования дисплея. Некоторые устройства больше нельзя использовать, когда дисплей больше не читается.

Эмиссию обычно можно восстановить, увеличив натяжение нитей. Увеличение на 33% может компенсировать умеренный дебафф, а увеличение на 66% — более значительный дебафф. Тем не менее, это может сделать нити видимыми во время работы, хотя зелено-синий фильтр, которым обычно оснащены дисплеи, значительно снижает оранжевый свет от нити накала.

Источник

Подсветка LCD-дисплеев

Жидкокристаллические дисплеи (LCD) являются пассивными устройствами отображения информации. Для того чтобы сформированное изображение воспринималось глазом человека, его необходимо освещать, в простейшем случае — естественным внешним светом. При недостаточном естественном освещении или его отсутствии для дисплея может быть использован искусственный источник света.

Большинство современных LCD работают в одном из трех режимов отображения: в режиме полного отражения, при котором внешний свет отражается от рефлектора, расположенного позади дисплея (рис. 1, а); в режиме полуотражения, при котором рефлектор отражает внешний свет, но способен пропускать свет от источника света, расположенного позади него (рис. 1, б); в режиме подсвечивания, при котором рефлектор, отражаю- щий внешний свет, отсутствует и для подсветки изображения используется специальный источник света (рис. 1, в).

Читайте также:  Подсветка номера газель некст цельнометаллическая

Прием, при котором используется специальный источник света, получил название «подсветка» (backlight). Для реализации подсветки используется несколько технологий, которые будут рассмотрены ниже.

Электролюминесцентная (EL) подсветка

Электролюминесцентная подсветка обеспечивает равномерное освещение и выполняется в тонком и легком конструктиве (рис. 2).

Такая подсветка обеспечивает получение различных цветов, в том числе белого, чаще всего используемого в LCD. Потребление при электролюминесцентной подсветке относительно мало, однако для ее организации необходим источник переменного напряжения 80…100 В частотой около 400 Гц (типовое значение). В качестве такого источника используют преобразователи DC/DC, трансформирующие напряжение постоянного тока 5, 12 или 24 В в переменное напряжение требуемой величины. Это наиболее экономичный с точки зрения потребления тип подсветки, и он чаще всего используется в устройствах с батарейным питанием. Срок жизни электролюминесцентной подсветки (снижение яркости наполовину от исходной) составляет порядка 3…5 тыс. часов и зависит от установленной яркости свечения (рис. 3).


Отличительные особенности электролюминесцентной подсветки:

  • плоский источник света с максимальной толщиной 1,3 мм (1,5 мм с учетом выводов) обеспечивает равномерную подсветку большой площади;
  • широкий диапазон напряжений питания переменного тока (максимальное значение 150 В) частотой 60…1000 Гц. При наличии повышающих преобразователей возможно питание от одной батареи с напряжением 1,5 В;
  • цвет свечения: зелено-голубой, желто-зеленый и белый;
  • рабочие характеристики типовых модулей питания: выходное напряжение 110 В частотой 400 Гц; ток нагрузки 8 мА (при Ta = 20 °C и относительной влажности 60 %);
  • диапазон рабочих температур — от 0 до 50 °C;
  • диапазон температур хранения от — от –20 до 60 °C.

Светодиодная (LED) подсветка

Светодиодная подсветка характеризуется самым длительным сроком службы — минимум 50 тыс. часов — и большей, чем у EL-подсветки, яркостью. Подсветка обеспечивается твердотельными приборами и, следовательно, может работать непосредственно от источника напряжения 5 В без использования преобразователей. Однако для ограничения тока через LED необходима установка токоограничительных резисторов. Цепочка светодиодов располагается вдоль боковых поверхностей дисплея или в виде матрицы под диффузором (рассеивателем) и обеспечивает яркую равномерную подсветку (рис. 4, а, б).

Боковая подсветка используется в модулях с количеством знакомест в строке до 20. При количестве знакомест свыше 20 в центре LCD образуется более темная, чем на краях, область. Для устранения этого недостатка применяют специальные меры, например дополнительную подсветку сверху.

Матричная LED-подсветка обеспечивает более яркий и равномерный свет. При разработке такой подсветки определяющим фактором является потребление. Не рекомендуется ее использовать в устройствах с батарейным питанием, в которых требуется постоянно включенная подсветка.

Светодиоды LED-подсветки работают при напряжении питания 4,2 В (типовое значение). Потребление подсветки определяется количеством включенных светодиодов, и, следовательно, с увеличением размера дисплея растет потребление, составляющее от 30 до 200 мА и более.

Читайте также:  Разноцветная подсветка 10 часов

Цвет LED-подсветки может быть разным, в том числе и белым, но чаще всего используется желто-зеленая подсветка. Ее светоизлучение выше, чем у EL-подсветки. Возможно управление яркостью свечения посредством потенциометра или ШИМ-регулятора.

Принимая во внимание стоимость преобразователей, используемых с EL, применение LED-подсветки более экономично. Толщина модуля с LED-подсветкой на 2–4 мм больше, чем у модуля с EL-подсветкой или без подсветки.


Отличительные особенности светодиодной подсветки:

  • низкое напряжение питания, нет необходимости использовать специальные преобразователи;
  • длительный жизненный цикл — в среднем свыше 100 тыс. часов;
  • возможность подсветки красного, зеленого, оранжевого и белого цветов или многоцветной подсветки (с переключением);
  • боковая или матричная подсветка;
  • типовое напряжение питания — 4,2 В; потребление 30 до — 200 мА и выше; яркость — 250 кд/м;
  • отсутствие генерации шумов.

Подсветка флуоресцентными лампами с холодным катодом (CCFL)

Для CCFL-подсветки характерны относительно малое потребление и очень яркий белый свет. Используются две технологии: прямая и боковая подсветки (рис 5, а, б).

В обоих случаях источником света являются флуоресцентные лампы с холодным катодом (источники локального светового пятна), свет от которых по всей площади экрана распределяется диффузорами (diffuser) и световодами (light guide). Боковая подсветка позволяет реализовать модули малой толщины и с меньшим потреблением. CCFL-подсветка используется в первую очередь в графических LCD, и срок службы СCFL-подсветки выше, чем у EL-подсветки — до 10–15 тыс. часов.

Посредством CCFL обеспечивается подсветка больших поверхностей, поэтому она используется преимущественно в больших плоскопанельных дисплеях. Большим достоинством CCFL является возможность получения бумажно-белого цвета, что делает CCFL практически единственным источником подсветки цветных дисплеев. Для работы флуоресцентных ламп необходимы преобразователи с выходным напряжением переменного тока от 270 до 300 В.


Отличительные особенности подсветки флуоресцентными лампами с холодным катодом (CCFL):

  • высокая яркость;
  • долговечность;
  • малое потребление;
  • излучение белого цвета;
  • прямая и боковая подсветка;
  • используется с многоцветными и/или точечно-матричными модулями ЖК-дисплеев.

    В табл. 1–3 приводятся характеристики флуоресцентных ламп с холодным катодом.

    Параметр Условия измерения Значение параметра
    Потребляемый ток, мА fl: 40 кГц Ta: 25 °C 6
    Потребляемая мощность, Вт fl: 40 кГц Ta: 25 °C 1,5
    Параметр Та, °C Значение параметра
    Напряжение зажигания, В 600
    Напряжение зажигания, В 25 375
    Рабочее напряжение, В 25 250
    Рабочий потребляемый ток, мА 25 5
    Частота преобразователя напряжения питания, кГц 25 40
    Параметр Условия измерения Минимальное Типовое Максимальное
    Средняя яркость, кд/м2 Выходной ток инвертора = 5 мА 400 450
    Равномерность яркости 70%
    Хроматичность по оси X 0,30 0,32 0,34
    Хроматичность по оси Y 0,36 0,38 0,40

    В приведенной ниже табл. 4 даны сравнительные характеристики трех основных типов подсветки и их основные области применения.

    Источник