Напівпровідникові індикатори

У напівпровідникових (твердотільних) індикаторах широке застосування знаходять світлодіоди, що володіють високою яскравістю свічення, великою швидкодією і довговічністю. Індикатори на світлодіодах виготовляються двох типів; сегментні (цифрові) і матричні (універсальні). Сегментні цифрові індикатори є комбінацією певного числа світлодіодів, розташованих таким чином, що при подачі напруги на відповідні виводи висвічуються цифри 0...9. Один індикатор, що містить сім діодів прямокутної форми, здатний висвічувати всі цифри і деякі букви.

Мал. 22.6. Габарити і цоколівка світлодіодного цифрового індикатора

Мал. 22.7. Структура світлодіодних індикаторів:

а, б - семисегментного цифрового індикатора і його типології, в - матричного цифробуквенного індикатора

Індикатор, що містить шістнадцять діодів, дозволяє відтворювати практично необмежене число знаків.

Габарити і цоколівка типового світлодіодного цифрового індикатора (КЛ104) показані на мал. 22.6. Індикатор оформлений в металевому корпусі, забезпеченому дев'ятьма штирьовими ніжками для підключення живлячої напруги. Маса приладу - не більше 7 р. Максимальний кут (щодо оптичної осі), при якому можливо неспотворене прочитування данних індикатора, рівний 60°. Колір свічення - жовтий.

Розміри робочого кристала світлодіода малі - близько 400 х 400 мкм. Тому випромінюючий кристал - це крапка, що світиться. Символи і цифри не повинні бути менше 3 мм. Для збільшення масштабу світловипромінюючого кристала застосовують лінзи, рефлектори, конічні призми (фокони).

Структура сегментного цифрового індикатора показана на мал. 22.7, а. Цей індикатор дозволяє відтворювати всі десять цифр і крапку. Схема розміщення діодів і їх з'єднань на платі (топологія) показана на мал. 22.7, б (світлодіод, що зображає крапку, обведений кружком).

Матричний індикатор (мал. 22.7, е) містить 35 діодів (7 х 5) і дозволяє відтворювати всі цифри, букви і знаки стандартного коду для обміну інформацією.

Управління світлодіодами в індикаторах здійснюється за допомогою ключових схем. Приклад такої схеми для випадку управління десятирозрядним цифровим семисегментним дисплеєм приведений на мал. 22.8.

Мал. 22.8 - Структурна схема управління десятирозрядним семисегментним дисплеєм

У цій схемі катоди (n-області) світлодіодів однойменних сегментів всіх розрядів сполучені між собою. Тому для їх підключення потрібно всього сім зовнішніх виводів. Так само сполучені між собою аноди семи сегментів кожного розряду. В результаті повне число зовнішніх виводів десятирозрядного дисплея не перевищує 17. Матрична структура управління не дозволяє одночасно включати всі рядки (розряди), якщо цифри (набори сегментів) відрізняються один від одного. Тому схема управління передбачає тимчасове розділення включення кожному з рядків. За допомогою розподільника в кожен даний момент до джерела струму підключається тільки один розряд індикатора. Одночасно на іншу координату матриці подають інформацію, що підлягає відображенню, у вигляді двійково-десяткового або якого-небудь іншого коду. У схемі дешифратора відбувається перетворення вхідного коду, в позиційний (сегментний), тобто підключення вибраного сегменту до джерела струму. Порозрядне включення матриці здійснюється безперервно. Тому в кожному циклі включення через вибрані сегменти кожного розряду протікає імпульс струму, якому відповідає і імпульс висвічення відповідного світлодіода. Принципові електричні схеми розподільника і дешифратора містять транзисторні ключі, схеми, що дозволяють здійснювати безконтактну швидкодіючу комутацію.

В даний час розроблені світлодіоди з перебудовуваним кольором свічення. Зміна кольору досягнута завдяки формуванню в одному приладі двох р-п переходів, один з яких дозволяє отримати зелене свічення, а другий - червоне. При одночасному збудженні обох переходів випромінюється жовте світло. Регулюючи по величині струми через переходи, можна змінювати колір свічення від зеленувато-жовтого до червонувато-жовтого. За допомогою подібних світлодіодів можна створити кольорові пристрої відображення інформації, замінити кінескопи телевізорів чималими плоскими екранами, що дозволяють отримувати кольорове зображення.

Контрольні запитання:

1. Яке призначення мають буквено-цифрові індикатори?

2. Будова та принцип дії газорозрядних індикаторів?

3. Будова та принцип дії вакуумних електролюмінесцентних і розжарювальних індикаторів?

4. Напівпровідникові індикатори, призначення та їх будова?