真空荧光显示屏(VFD屏)原理
真空荧光显示屏(VFD屏)原理,详细透彻
真空荧光显示屏（VFD屏）原理
gto汽车 一、什么是VFD
真空荧光显示屏（VACUUM __CENT __）是从真空电子管发展而来的显示器件，由发射电子的阴极（直热式，统称灯丝）、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的阳极及栅网和玻盖构成。它利用电子撞击荧光粉，使荧光粉发光，是一种自身发光显示器件。由于它可以做多彩显示，亮度高，又可以用低电压来驱动，易与集成电路配套，所以被广泛应用在家用电器、办公自动化设备、工业仪器仪表及汽车等各种领域中。 VFD根据结构一般可分为2极管和3极管两种；根据显示内容可分为：数字显示、字符显示、图案显示、点阵显示；根据驱动方式可分为：静态驱动（直流）和动态驱动（脉冲）。
二、VFD的结构及工作原理
VFD种类繁多，以其中最被广泛应用的3极管构造为例说明其基本构造与原理。
图1是VFD结构的分解斜视图，图2为剖面图，其构造以玻盖和基板形成一真空容器，在真空容器内以阴极__（灯丝__T）、栅极GRID及阳极ANODE为基本电极，还有一些其它的零件（如消气剂等）。
真空荧光显示屏(VFD屏)原理,详细透彻
图1.VFD的分解斜视图
图2.VFD的剖面图
灯丝：～ +3.2V
栅极：每个栅极对应着若干个个图形。
凌志lx470 阳极：对应值图形中的最小的每一段
真空荧光显示屏(VFD屏)原理,详细透彻
图3.VFD的基本工作原理
灯丝是在不妨碍显示的极细钨丝蕊线上，涂覆上钡（Ba）、锶（Sr）、钙（Ca）的氧化物（三元碳酸盐），再以适当的张力安装在灯丝支架（固定端）与弹簧支架（可动端）之间，在两端加上规定
0的灯丝电压，使阴极温度达到600C左右而放射热电子。
栅极也是在不妨碍显示的原则下，将不锈钢等的薄板予以光刻蚀（PHOTO-ETHING）后成型的金属网格（MESH），在其上加上正电压，可加速并扩散自灯丝所放射出来的电子，将之导向阳极；相反地，如果加上负电压，则能拦阻游向阳极的电子，使阳极消光。
阳极是指在形成大致显示图案的石墨等导体上，依显示图案的形状印刷荧光粉，於其上加上正电压后，因前述栅极的作用而加速，扩散的电子将会互相冲击而激发荧光粉，使之发光。图3即表示其基本工作原理。发光为绿（峰值波长505nm），低工作电压的氧化锌：锌(ZnO：Zn)荧光粉则是目前最被广为使用的荧光粉。
另外，通过改变荧光粉种类，可以获得自红橙到蓝的各种不同颜。
除了以上3种基本电极之外，如图2所示，在玻璃盖内表面形成透明导电膜（NESA），
并且接上灯丝电位或正电位，形成静电屏蔽层可以防止因外部的静电影响而降低显示品质。
图1的消气剂（GETTER）是维持真空的重要零件。在排气工程的最后阶段，可利用高频产生的涡流损耗对消气剂加热，在玻璃盖的内表面形成钡的蒸发膜，可用来进一步吸收管内的残留气体（GAS）。
三、灯丝及驱动方法
3.1.灯丝
灯丝电压与灯丝电流的关系如图4所示。图5则是灯丝电压与栅极及阳极电流的关系。其与亮度的关系则如图6所示。在此例中，灯丝电压标准值是3.0Vac，灯丝电压值的设定，对保证显示品质及寿命有重要的影响。如果灯丝电压过高，电流或亮度并不随之增加，反而因阴极温度上升，而加速钨丝蕊线上氧化物的蒸发，同时也会污染荧光粉表面，使发光效率及亮度提早下降，而缩短寿命。相反，如果灯丝电压过低，因阴极温度下降，便无法获得充分而稳定的热电子发射，致使显示品质劣化或灯丝电压变动而使亮度不稳定。其次，灯丝长时间在低的电压条件下使用，会引起可靠性下降，必须特别留意。
因此，重要的是灯丝电压设定应在标准值±10%的范围内使用。
在实际使用中，绝对不可只着重在图6的特性而用调整灯丝电压来调整亮度。
四、栅极与阳极
4.1. 栅极与阳极
真空荧光显示屏(VFD屏)原理,详细透彻
图13.动态驱动方式荧光显示屏的电极连接
栅极和阳极的内部电极连接与导线的引出因驱动方式而异，在此先做简单的说明。 图13和图14所示是动态驱动方式和静态驱动方式荧光显示屏的基本电极连接图。图13可以清楚看到动态驱动是每个栅极各自独立引出，阳极则是每个栅极所对应的笔划共同连接、共同引出，因此即使位数多，阳极引出脚也无须随之增加。在多位数显示时，一边对各栅极加上栅极扫描电压（Gird-scan），同时也适时地对选择各阳极施加ON（正）或OFF（负）的脉冲电压，以快到肉眼无法觉察其间断的扫描速度，进行分时的动态驱动。
花都东风日产
另一方面，静态驱动用则如图14所示，栅极是电气性的单独引出，与位数多少无关，阳极则是除了同时显示的笔段以外，应分别单独引出。一般而言，栅极可始终施加直流正电压，而阳极则根据显示要求分别加上直流正或负电压，以显示指定的笔段。
图14.静态驱动方式荧光显示屏的笔划电极连接
如上所述，驱动方式不同电极连接及施加电压波形也不一样，但在正常显示下，无论何种方式，都是对阳极与栅极施加上正电压，以下即就其特性做说明。
4.2.栅极与阳极的特性
真空荧光显示屏(VFD屏)原理,详细透彻
图15及图16是阳极与栅极电压对电流特性图，图17及图18则是亮度特性图。工作时间阳极及栅极几乎使用同一电压，故阳极、栅极的电流特性可参照2极管的特性。
简而言之，阳极电流ib的计算式如下：
）/（1+K）。（1）表示 ib=（Ge
e400
哈飞汽车报价 G：电子管电导系数（__CE）（依据电极间尺寸所决定的系数）
e：阳极（栅极）电压
n：≈1.7
K：电流分配率（ic/ib）
而阳极、栅极电压与亮度的关系则为阳极的消耗功率乘以发光效率η及占空比（Du）之积，亮度L的计算式如下：
u/（1+K）=Ae L=ηeGeDnn+1nDu。（2）（A：常数）
如前所述n值约为1.7左右，如果Du值固定，则无论采用何种驱动方式，荧光显示屏的亮度将与阳极、栅极电压呈2.7次方的关系（参照图17，18）实拍
发布评论