ВАКУУМНЫЙ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ИНДИКАТОР Российский патент 2001 года по МПК H01J31/12 H01J29/08 H01J29/18 H01J17/48 H01J19/32 H01J1/36 

Изобретение относится к индикаторной технике и может быть использовано для создания вакуумных люминесцентных индикаторов (ВЛИ), отображающих текстовую и графическую информацию.

Известны вакуумные люминесцентные индикаторы для отображения информации, которые содержат заключенные в прозрачную вакуумную оболочку покрытые люминофором аноды и прямонакальные катоды. Аноды и катоды имеют внешние выводы (см. Б. И.Горфинкель, Б.В.Абалдуев, Р.С.Медведев, А.П.Логинов Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы. М.: Радио и связь, 1983, стр.30).

Недостатком данной конструкции ВЛИ является их низкая информационная емкость вследствие трудности организации матричной выборки анодов для возбуждения люминофора.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является ВЛИ, содержащие внутри прозрачной вакуумной оболочки покрытые люминофором аноды, управляющие электроды - сетки и прямонакальные катоды. Аноды, управляющие электроды и катоды имеют внешние выводы (см. Б.И.Горфинкель, Б.В.Абалдуев, Р.С. Медведев, А. П. Логинов Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы. М.: Радио и связь, 1983, стр. 31 - прототип).

Недостатком данной конструкции ВЛИ является невысокое качество отображения информации вследствие недостаточной равномерности свечения люминофора. Это обусловлено тем, что трудно поддерживать одинаковую плотность тока анодов в различных участках информационного поля, так как для этого необходимо точно поддерживать соотношения напряжений на управляющих электродах и анодах, причем величины этих напряжений и их соотношения зависят от анодного напряжения. Так, в индикаторе ИЛМ1-12МВ (П782) при анодном напряжении 30 вольт и напряжении на управляющих электродах меньше 12 вольт яркость свечения люминофора под катодами заметно выше, чем яркость свечения люминофора, который расположен между катодами, а при напряжении на управляющих электродах выше 14 вольт яркость свечения люминофора между катодами превышает яркость люминофора под катодами. Если в этом индикаторе установить анодное напряжение, равное 50 вольтам, то при напряжении на управляющих электродах меньше 15 вольт яркость свечения люминофора под катодами больше яркости свечения люминофора, расположенного между катодами, а при напряжении на управляющих электродах более 16 вольт максимум яркости смещается в зону между катодами. Для повышения равномерности свечения люминофора приходится увеличивать число катодов, вследствие чего растет непроизводительное потребление мощности для их накала, так как более 80% эмиссионного тока отбирается с той половины поверхности катода, которая обращена к анодам.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в улучшении качества отображения информации за счет повышения равномерности свечения люминофора, которым покрыты аноды ВЛИ, путем обеспечения высокой однородности электронного облучения анодов и уменьшения потребляемой ВЛИ мощности для накала катодов за счет уменьшения их числа путем более полного использования их эмиссионной возможности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в вакуумном люминесцентном индикаторе, содержащем прозрачную вакуумную оболочку с анодной платой, на которой размещены покрытые люминофором аноды с внешними выводами, внутри вакуумной оболочки размещены катоды с внешними выводами и управляющие электроды с внешними выводами, на анодной плате дополнительно размещены не покрытые люминофором аноды с внешними выводами, причем одни участки дополнительных анодов расположены под катодами, а другие участки дополнительных анодов расположены между катодами.

Кроме того, в вакуумный люминесцентный индикатор дополнительно введены управляющие электроды в виде тонких проводников, причем дополнительные управляющие электроды размещены между катодами и параллельно им, при этом дополнительные управляющие электроды имеют внешний вывод.

Размещение на анодной плате индикатора дополнительных, не покрытых люминофором анодов с внешними выводами, причем одни участки дополнительных анодов располагаются под катодами, а другие - между катодами, позволяет вести постоянный контроль текущей величины тока различных участков информационного поля, сравнивать эти величины между собой и по результатам сравнения автоматически устанавливать и точно поддерживать оптимальные напряжения на управляющих электродах для достижения максимального сближения величин плотности тока на различных участках информационного поля, что повышает равномерность свечения люминофора и качество отображения информации.

Введение в конструкцию индикатора между катодами и параллельно им дополнительных управляющих электродов в виде тонких проводников, при этом дополнительные управляющие электроды имеют внешний вывод, позволяет при подаче на него положительного напряжения увеличить использование эмиссионной поверхности катодов, расширить площадь информационного поля, облучаемую электронами, вследствие чего повышается равномерность свечения люминофора и качество отображения информации, а также уменьшается число катодов и соответственно снижается потребляемая ВЛИ мощность для накала катодов.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид конструкции ВЛИ, например с одиннадцатью покрытыми люминофором анодами, двумя управляющими электродами, двумя дополнительными не покрытыми люминофором анодами, участок одного из которых расположен под катодом, а участок другого - между катодами, двумя дополнительными электродами в виде тонких проводников и тремя катодами.

На фиг. 2 изображен поперечный разрез А-А данного ВЛИ.

На фиг. 3 изображена блок-схема включения данного ВЛИ.

На чертежах введены следующие обозначения:
1 - вакуумный люминесцентный индикатор,
2 - прозрачная вакуумная оболочка,
3 - катоды,
4 - внешние выводы катодов,
5 - первый управляющий электрод,
6 - внешний вывод первого управляющего электрода,
7 - второй управляющий электрод,
8 - внешний вывод второго управляющего электрода,
9 - анодная плата,
10 - люминофор,
11 - аноды, покрытые люминофором,
12 - внешние выводы анодов,
13 - первый дополнительный анод, не покрытый люминофором,
14 - внешний вывод первого дополнительного анода,
15 - участок первого дополнительного анода, расположенный под катодом,
16 - второй дополнительный анод, не покрытый люминофором,
17 - внешний вывод второго дополнительного анода,
18 - участок второго дополнительного анода, расположенный между катодами,
19 - дополнительные управляющие электроды в виде тонких проводников, расположенных между катодами и параллельно им,
20 - внешний вывод дополнительных управляющих электродов,
21 - устройство катодного питания,
22 - выходы первого драйвера,
23 - первый драйвер,
24 - питающие выводы первого драйвера,
25 - первый источник питания положительной полярности,
26 - общая точка схемы,
27 - выходы второго драйвера,
28 - второй драйвер,
29 - питающие выводы второго драйвера,
30 - второй источник питания положительной полярности,
31 - источник питания отрицательной полярности,
32 - третий источник питания положительной полярности,
33 - инвертирующий вход дифференциального усилителя,
34 - дифференциальный усилитель,
35 - первый вывод первого резистора,
36 - первый резистор,
37 - неинвертирующий вход дифференциального усилителя,
38 - первый вывод второго резистора,
39 - второй резистор,
40 - вторые выводы резисторов,
41 - выход дифференциального усилителя,
42 - управляющий вход второго источника питания положительной полярности.

В соответствии с настоящим изобретением вакуумный люминесцентный индикатор 1 содержит прозрачную вакуумную оболочку 2, внутри которой расположены катоды 3 с внешними выводами 4, первый управляющий электрод 5 с внешним выводом 6, второй управляющий электрод 7 с внешним выводом 8 и анодную плату 9 (фиг. 1 и фиг. 2). На анодной плате 9 размещены покрытые люминофором 10 аноды 11 с внешними выводами 12, а также первый не покрытый люминофором 10 дополнительный анод 13 с внешним выводом 14 и участком 15, расположенным под катодом 3, второй не покрытый люминофором 10 дополнительный анод 16 с внешним выводом 17 и участком 18, расположенным между катодами 3. В индикаторе 1 между катодами 3 и параллельно им также размещены дополнительные управляющие электроды 19 с внешним выводом 20.

Устройство работает следующим образом (см. фиг. 3).

На внешние выводы 4 катодов 3 от устройства катодного питания 21 подаются напряжения, которые обеспечивают как температурный режим эмиссии электронов, так и нулевой потенциал во время отображения информации. Внешние выводы 12 анодов 11 соединены с выходами 22 первого драйвера 23, питающие выводы 24 которого соединены с первым источником питания положительной полярности 25 и общей точкой схемы 26. Внешние выводы 6, 8 управляющих электродов 5, 7 соединены с выходами 27 второго драйвера 28, питающие выводы 29 которого соединены со вторым источником питания положительной полярности 30 и с источником питания отрицательной полярности 31. Внешний вывод 20 дополнительных управляющих электродов 19 соединен с третьим источником питания положительной полярности 32. Внешний вывод 14 первого дополнительного анода 13 соединен с инвертирующим входом 33 дифференциального усилителя 34 и с первым выводом 35 первого резистора 36. Внешний вывод 17 второго дополнительного анода 16 соединен с неинвертирующим входом 37 дифференциального усилителя 34 и с первым выводом 38 второго резистора 39. Вторые выводы 40 резисторов 36, 39 соединены с первым источником питания положительной полярности 25. Величины сопротивлений резисторов 36 и 39 равны. Выход 41 дифференциального усилителя 34 соединен с управляющим входом 42 второго источника питания положительной полярности 30. В первый момент времени через второй драйвер 28 на внешний вывод 6 первого управляющего электрода 5 подается положительное напряжение выборки от второго источника питания положительной полярности 30, а на внешний вывод 8 второго управляющего электрода 7 через второй драйвер 28 подается отрицательное напряжение отсечки от источника питания отрицательной полярности 31. В соответствии с отображаемой информацией через первый драйвер 23 положительное напряжение от первого источника питания положительной полярности 25 или нулевой потенциал общей точки схемы 26 подается на внешние выводы 12 покрытых люминофором 10 анодов 11. При этом светится люминофор 10 тех анодов 11, которые имеют положительный потенциал. В это же время на выходе 41 дифференциального усилителя 34 возникнет напряжение V, пропорциональное R(I_a1-I_a2), где R - величина сопротивления резисторов 36 и 39, I_a1 и I_а2 - токи, протекающие соответственно через первый дополнительный анод 13 и второй дополнительный анод 16. Если I_a1>I_a2, то напряжение V увеличивается, что является командой для повышения напряжения второго источника питания положительной полярности 30. Повышение напряжения на первом управляющем электроде 5 приведет к уменьшению тока I_a1 и увеличению тока I_a2. Если I_a1<I_a2, то напряжение V уменьшается и величина напряжения второго источника питания 30 понижается, и соответственно I_a1 повысится, а I_a2 понизится. Таким образом, произойдет выравнивание токов I_a1 и I_a2 и, соответственно, яркости свечения люминофора 10 анодов 11 в индикаторе 1 также будут выравниваться. Напряжение третьего источника питания положительной полярности 32, подаваемое на дополнительные управляющие электроды 19, расположенные между катодами 3 и параллельно им, создает дополнительное электрическое поле, вытягивающее электроны из области пространственного заряда катодов 3. Последнее обеспечивает более равномерное облучение электронами информационного поля и, соответственно, более равномерное свечение люминофора 10 анодов 11. Во второй момент времени через второй драйвер 28 на внешний вывод 8 второго управляющего электрода 7 подается положительное напряжение выборки от второго источника питания положительной полярности 30. На внешний вывод 6 первого управляющего электрода 5 через второй драйвер 28 подается отрицательное напряжение отсечки от источника питания отрицательной полярности 31 и аналогично выше описанному происходит свечение люминофора 10 анодов 11 под вторым управляющим электродом 7.

Использование описываемой конструкции обеспечивает по сравнению с известными конструкциями ВЛИ повышение качества отображаемой информации путем повышения равномерности свечения люминофора анодов за счет точного поддержания режимов управления и снижение потребляемой ВЛИ мощности для накала катодов за счет более полного использования эмиссионных возможностей катодов.

Изобретение относится к индикаторной технике и может быть использовано для создания вакуумных люминесцентных индикаторов (ВЛИ), отображающих текстовую и графическую информацию. Технический результат - улучшение качества отображения информации за счет повышения равномерности свечения люминофора, которым покрыты аноды ВЛИ, путем обеспечения высокой однородности облучения анодов и уменьшения потребляемой ВЛИ мощности для накала катодов за счет уменьшения их числа путем более полного использования их эмиссионной возможности. Данный технический результат достигается тем, что в вакуумном люминесцентном индикаторе, содержащем прозрачную вакуумную оболочку с анодной платой, на которой размещены покрытые люминофором аноды с внешними выводами, внутри вакуумной оболочки размещены катоды с внешними выводами и управляющие электроды с внешними выводами, на анодной плате дополнительно размещены не покрытые люминофором аноды с внешними выводами, причем одни участки дополнительных анодов расположены под катодами, а другие участки дополнительных анодов расположены между катодами. Кроме того, в вакуумном люминесцентном индикаторе дополнительно введены управляющие электроды в виде тонких проводников, причем дополнительные управляющие электроды размещены между катодами и параллельно им, при этом дополнительные управляющие электроды имеют внешний вывод. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вакуумный люминесцентный индикатор, содержащий прозрачную вакуумную оболочку с анодной платой, на которой размещены покрытые люминофором аноды с внешними выводами, внутри вакуумной оболочки размещены катоды с внешними выводами и управляющие электроды с внешними выводами, отличающийся тем, что на анодной плате дополнительно размещены не покрытые люминофором аноды с внешними выводами, причем одни участки дополнительных анодов расположены под катодами, а другие участки дополнительных анодов расположены между катодами. 2. Вакуумный люминесцентный индикатор по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введены управляющие электроды в виде тонких проводников, причем дополнительные управляющие электроды размещены между катодами и параллельно им, при этом дополнительные управляющие электроды имеют внешний вывод.