Неоновые лампы

Накальные индикаторы.

В лампах накаливания используется световое излучение вольфрама, нагретого до температуры 2400 °С. Стеклянную колбу с вольфрамовой нитью наполняют инертным газом или создают в ней вакуум.

Для пультов управления изготовляют сверх­миниатюрные лампы накаливания диаметром 2 мм, длиной 9мм, рассчитанные на напряжение 1,2-12 В.

Накальные индикаторы серии ИВ применяются в ИМС. Внутри лампы на фоне изоляционной пластинки черного цвета натянуто несколько нитей накаливания. Все нити имеют общий вывод, а вторые концы выведены на отдельные электроды (рис. 1). Различные сочетания включенных нитей образуют изображение буквы или цифры.

Рис. 41

Достоинства: просты в эксплуатации, большой срок службы, низкое напряжение, низкая стоимость, высокая яркость.

Недостатки: большая инерционность и высокая потребляемая мощность.

Неоновые лампы.

Это электровакуумные приборы самостоятельного тлеющего разряда. При подаче на электроды лампы напряжения зажигания U_з происходит ионизация газа и возникает нормальный тлеющий разряд с понижением напряжения до U_г, сопровождаемый свечением газа.

Рис. 42

Габаритные размеры: диаметр 4,5—56 мм, длина 20—94 мм и электрические параметры: U_з = 30 ÷ 550 В, I_г=0,15 ÷ 30 мА.

Специально для отображения знаковой информации предназначены газоразрядные индикаторные лампы серии ИН-14, ИН-16, ИН-18.

Лампы наполнены разреженным неоном. В баллоне размещены холодные катоды, выполненные из нихромовой проволоки в виде цифр, букв или знаков, и один или два анода из тонкой сетки (рис.42). При подаче напряжения между анодом и одним из катодов вокруг катода возникает свечение, позволяющее прочитать соответствующий знак. Напряжение зажигания U_з=170 ÷ 200 В, напряжение горения U_r = 105 ÷ 150 В.

Достоинства: яркое и контрастное изображение, потребляют малую мощность и обладают высокой надежностью.

Недостатки: небольшой угол наблюдения (≤60°), искажения знаков и высокое рабочее напряжение.

3. Электролюминесцентные индикаторы(серии ИЭЛ).

В них используется явление электролюминесценции — свечение некоторых кристаллических веществ (люминофоров) при возбуждении их электрическим полем. Это плоский конденсатор, одна из обкладок которого выполнена в виде стеклянной пластины 1 с нанесенной на нее электропроводящей прозрачной пленкой 2 (рис. 45, а). Диэлектриком служит слой органической смолы 3, наполненной кристаллами люминофора. Второй обкладкой является металличе­ская пластина 4. Прозрачная пленка первой обкладки может иметь форму любого символа или состоять из нескольких сегментов, позволяющих высвечивать условные цифры. Выводы от общей обкладки 4 и отдельных частей обкладки 2 выводят наружу, а весь индикатор герметизируется (рис.45, б). К обкладкам прикладывается переменное напряжение порядка 220 В с частотой 400 или 1200 Гц (в зависимости от цвета свечения).

Рис. 45

4. Светодиоды.

Светодиод является источником некогерентного излучения. Он преобразует энергию электрического поля в оптическое излучение. Условное графическое обозначение светодиодов показано на рис. 46, а. Их изготавливают из арсенида галлия (GaAs), фосфида галлия (GaP), карбида кремния (SiC).

Рис. 46

Светодиоды содержат p-n -переход, смещённый в прямом направлении. При прохождении через диод тока в прилежа­щих к переходу областях полупроводника происходит интенсивная рекомбинация носителей зарядов — электронов и дырок.

При этом электрон переходит с высокого энергетического уровня на энергетический уровень с меньшим запасом энергии. Так как у германия и кремния ширина запрещенной зоны сравнительно невелика (соответственно 0,72 и 1,12 эВ), то выделяемая при протекании рекомбинационных процессов энергия поглощается кристаллической решеткой полупроводника. А полупроводниковые материалы светодиодов имеют большую ширину запрещенной зоны (GaAs DЕ = 1,38 эВ). Поэтому в них часть освобождающейся энергии поглощается объемом полупроводника, а избыток излучается в виде квантов света.

Цвет свечения зависит от длины волны светового потока.

Переходы из фосфида галлия и карбида кремния излучают видимый свет в диапазоне от голубого до красного цвета. Светодиоды применяют для индикации и вывода информации в ИМС. Светодиодные индикаторы с несколькими светящимися полями позволяют воспроизводить цифры от 0 до 9.

5. Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ).

В ЖКИ используют органические жидкости с сильно вытянутыми (нитевидными) молекулами, которым свойственна ориентация в одном направлении, при этом жидкость прозрачна. Эта ориентация легко изменяется под влиянием внешнего электрического поля, т.к. молекулы ориентируются поперек поля, жидкость при этом темнеет.

ЖКИ выполняют в виде плоских стеклянных обкладок с нанесенными на них прозрачными электродами. Промежуток между электродами, заполненный жидкими кристаллами, делают очень малым, что позволяет уменьшить управляющее напряжение до единиц вольт

ЖКИ работают как в проходящем, так и в отраженном свете. На рис. 10 показано устройство ЖКИ, работающего в проходящем свете.

Между двумя стеклянными пластинками находится тонкий (10—20 мкм) слой жидкого кристалла 4. Под индикатором размещен источник света 6 и матово - черный экран 5.

На внутреннюю поверхность одной из пластин нанесен сплошной прозрачный электрод 3, а на другой — фигурные электроды (сегменты) 2. Для получения изображения между сплошным электродом и нужными сегментами прикладывается напряжение (15-50 В). При этом прозрачность жидкости между ними уменьшается и в проходящем свете формируется темный знак. Токи фигурных электродов столь малы (5-100 нА), что потребляемая мощность на индикацию знака не превышает 50 мкВт.

Рис. 47

Достоинства: допускают большие размеры, малая потребляемая мощность, низкое рабочее напряжение.

Недостатки: не очень яркое изображение, большая инерционность, необходим источник света.

ЖКИ применяются устройствах с ограниченным запасом питания: наручные электронные часы, микрокалькуляторы и др.