Narzędzia i urządzenia wyświetlające

Urządzenia wskazujące lub elementy wyświetlające są podstawą urządzeń wyświetlających informacje przeznaczonych do przekształcania sygnału elektrycznego w postać widzialną.

Wskaźniki świetlne - użyj blasku żarowego żarnika ogrzewanego prądem elektrycznym. Są to miniaturowe lampki z żarnikiem, oświetlające kolorowe obudowy (filtry) wskaźników i przycisków lub określone obrazy, znaki, symbole.

Wskaźniki elektroluminescencyjne - blask niektórych substancji jest używany pod wpływem pola elektrycznego. Na przykład próżniowe wskaźniki fluorescencyjne. Są to lampy wieloanodowe z katodą, emitujące elektrony oraz siatkę kontrolującą prąd wskaźnika. Anody wykonane są w postaci segmentów syntetyzujących pokrytych fosforem. Kiedy elektrony zderzają się z powierzchnią anod, luminofor o wymaganym kolorze świeci. Do każdej anody przykładane jest oddzielne napięcie zasilania.

Stosowane wcześniej powszechnie wypierane są przez inne rodzaje wskaźników. Pozwalają uzyskać dużą liczbę elementów i znaków o zróżnicowanej kolorystyce i dużej jasności.

Urządzenia wykorzystujące wiązkę elektronów — oparte na blasku luminoforów bombardowanych elektronami.

Najwybitniejszymi przedstawicielami urządzeń kineskopowych są kineskopy (CRT). CRT to elektroniczne urządzenie próżniowe, które wykorzystuje wiązkę elektronów skupioną w postaci wiązki sterowanej polem elektrycznym i/lub magnetycznym i tworzy widzialny obraz na specjalnym ekranie (ryc. 1).

Stosowane są w oscyloskopach — do monitorowania procesów elektronicznych, w telewizji (kineskopach) — do przetwarzania sygnału elektrycznego zawierającego informacje o jasności i barwie transmitowanego obrazu, w urządzeniach radarowych — do przetwarzania sygnałów elektrycznych zawierających informacje o otaczającej przestrzeni w widoczny obraz.

Rysunek 1 — Budowa lampy z wiązką elektronów

Intensywnie wypierają je wskaźniki ciekłokrystaliczne: zaprzestaje się produkcji monitorów CRT, spada liczba telewizorów CRT.

Urządzenia do wyładowań gazowych (jonowych) — Blask gazu służy do wyładowań elektrycznych.

Składają się z zamkniętego cylindra z wlutowanymi w niego elektrodami (w najprostszym przypadku anoda i katoda — lampa neonowa) i wypełnionymi gazami obojętnymi (neon, hel, argon, krypton) pod niskim ciśnieniem. Po przyłożeniu napięcia obserwuje się świecenie gazu. Kolor poświaty zależy od składu gazu wypełniającego. Używane do oznaczania napięć AC lub DC.

Obecnie do produkcji wykorzystywane są panele plazmowe urządzeń wyładowczych.

Panel plazmowy PDP (plazma display panel) to matryca komórek zamknięta pomiędzy dwiema taflami szkła. Każda komórka pokryta jest luminoforem (sąsiadujące ze sobą komórki tworzą triady trzech kolorów — czerwonego, zielonego i niebieskiego R, G, B) i wypełniona gazem obojętnym — neonem lub ksenonem (ryc. 2).Kiedy prąd elektryczny jest przykładany do elektrod ogniwa, gaz przechodzi w stan plazmy i powoduje świecenie luminoforu.

Rysunek 2 — Projekt ogniw panelu plazmowego

Główną zaletą paneli plazmowych są duże rozmiary ekranu — zwykle od 42 do 65 cali. Dodatkowo z pojedynczych paneli można zestawiać w duże ekrany do wykorzystania w salach koncertowych, stadionach, placach itp.

Panele plazmowe charakteryzują się wysokim współczynnikiem kontrastu (różnica między czernią a bielą), szerokim kątem widzenia oraz szerokim zakresem temperatur pracy.

Oprócz zalet są też wady: tylko duże rozmiary paneli, stopniowe „wypalanie” luminoforu, stosunkowo duże zużycie energii.

Wskaźniki półprzewodnikowe - zasada działania opiera się na emisji kwantów światła w rejonie złącza p-n, do którego przyłożone jest napięcie.

Wyróżnić:

— dyskretne (punktowe) wskaźniki półprzewodnikowe — diody LED;

— wskaźniki znaków — do wyświetlania cyfr i liter;

— matryce LED.

Diody LED lub diody elektroluminescencyjne (LED — Light Emission Diodes) stały się powszechne ze względu na swoją zwartość, możliwość odbioru dowolnego koloru emisji, brak kruchej szklanej bańki, niskie napięcie zasilania i łatwość przełączania.

Dioda LED składa się z jednego lub więcej kryształów (ryc. 3) emitujących promieniowanie i umieszczonych w tej samej obudowie z soczewką i odbłyśnikiem, który tworzy ukierunkowaną wiązkę światła w widzialnej lub podczerwonej (niewidzialnej) części widma.

Rysunek 3 — Budowa diody LED

Przykład. Rysunek 4 przedstawia schemat przełączania diody LED na zasilanie 12 V.Spadek napięcia na diodzie przy bezpośrednim podłączeniu wynosi około 2,5 V, dlatego konieczne jest szeregowe włączenie rezystora gaszącego. Aby zapewnić wystarczającą jasność, prąd diody powinien być rzędu 20 mA. Konieczne jest określenie rezystancji rezystora tłumiącego R.

Rysunek 4 — Schemat włączania diody LED

Aby to zrobić, określamy napięcie, które musi spaść (wyłączyć się) na rezystorze: UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Aby zapewnić określony prąd w obwodzie przy zadanym napięciu, zgodnie z Prawo Ohma określamy wartość rezystancji rezystora: R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

Następnie wybierana jest najbliższa większa standardowa wartość rezystora. W tym przykładzie możesz wybrać najbliższą wartość 470 omów.

Mocne diody LED są stosowane jako źródła światła w oświetleniu wewnętrznym i zewnętrznym, naświetlaczach, sygnalizacji świetlnej i reflektorach samochodowych. Wydajność bezwładności sprawia, że ​​diody LED są niezastąpione, gdy wymagana jest wysoka wydajność.

Połączenie siedmiu diod LED w jednej obudowie pozwala na stworzenie siedmiosegmentowego wskaźnika znakowego, który pozwala na wyświetlenie 10 cyfr i niektórych liter. We wskaźniku pokazanym na schemacie (ryc. 5) anoda jest wspólna dla diod, doprowadzane jest do niej napięcie zasilania, a katody są podłączone do przełączników elektronicznych (tranzystorów), które łączą je ze skrzynką. Zwykle wskaźnik postaci jest kontrolowany przez mikroukład.

Rysunek 5 — Kultowy wskaźnik półprzewodnikowy

Matryce LED (moduły) — pewna liczba diod LED wykonana w postaci kompletnego bloku i obwodu sterującego. Do produkcji używane są matryce Ekrany LED (wyświetlacze LED).

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) — oparte na zmianie właściwości optycznych ciekłych kryształów pod wpływem pola elektrycznego.

Ciekłe kryształy (LC) to ciecze organiczne o uporządkowanym układzie cząsteczek charakterystycznym dla kryształów. Ciekłe kryształy są przezroczyste dla promieni świetlnych, ale pod wpływem pola elektrycznego ich struktura zostaje zaburzona, cząsteczki układają się losowo, a ciecz staje się nieprzezroczysta.

Zgodnie z zasadą działania wyróżnia się wyświetlacze LCD, które pracują w świetle przechodzącym (poprzez transmisję) tworzonym przez źródło podświetlenia (lampy wyładowcze lub diody LED) oraz w świetle dowolnego źródła (sztucznego lub naturalnego) odbitego od wskaźnika (do odbicia ) . Praca na świetle wykorzystywana jest w monitorach, wyświetlaczach telefonów komórkowych. Odblaskowe wskaźniki można znaleźć w licznikach, zegarach, kalkulatorach, wyświetlaczach urządzeń gospodarstwa domowego i nie tylko.

Ponadto zastosowano szereg wskaźników z przełączanym podświetleniem w jasnych warunkach i z podświetleniem włączonym przy słabym oświetleniu w celu zmniejszenia zużycia energii.

Rysunek 6 — Ciekłokrystaliczny wskaźnik odbicia

Rysunek 6 przedstawia odblaskowy wyświetlacz LCD. Pomiędzy dwiema przezroczystymi płytkami znajduje się warstwa ciekłego kryształu (grubość warstwy 10 — 20 µm). Górna płyta posiada przezroczyste elektrody w postaci segmentów, cyfr lub liter.

Jeśli nie ma napięcia na elektrodach, to wyświetlacz LCD jest przezroczysty, promienie światła zewnętrznego naturalnego światła przechodzą przez niego, odbijają się od dolnej elektrody lustrzanej i wychodzą z powrotem — widzimy pusty ekran.Po przyłożeniu napięcia do dowolnej elektrody wyświetlacz LCD pod tą elektrodą staje się nieprzezroczysty, promienie świetlne nie przechodzą przez tę część cieczy, a następnie na ekranie widzimy segment, cyfrę, literę, znak itp.

Wskaźniki ciekłokrystaliczne mają szereg zalet, wśród których można wymienić bardzo niski pobór mocy, trwałość i kompaktowość.

Obecnie monitory LCD (monitory LCD — wyświetlacze ciekłokrystaliczne — monitory ciekłokrystaliczne, monitory TFT — matryca LCD wykorzystująca tranzystory cienkowarstwowe) są głównym typem monitorów i odbiorników telewizyjnych.