5.2 Основные параметры элементов индикации
Основные параметры элементов индикации подразделяются на эргономические и светотехнические параметры. К эргономическим параметрам относятся:
допустимое расстояние наблюдения;
высота элемента;
угол обзора;
внешняя освещенность.
К светотехническим параметрам относятся:
световой поток Ф0 – это мощность излучения, измеряется в люменах;
сила света характеризует пространственное распределение светового потока в данном направлении, измеряется в канделях (кд)
,
где Ω – пространственный угол;
яркость – это величина, определяемая силой света, излучаемого единицей поверхности светящегося тела в заданном направлении, измеряется в канделях на квадратный метр – кд/м2
В = I0 / S0;
светоотдача – это отношение излучаемой мощности к затраченной, (измеряется в люменах на Ватт – лм/Вт)
;
эффективность индикатора – это отношение излучаемой световой мощности к полным затратам мощности на формирование изображения
G = PИЗЛ/РПОТР;
коэффициент контрастности – это отношение самого светлого участка изображения к яркости самого темного его участка
КК = Вmax / Bmin;
яркостный контраст определяет соотношение яркостей элемента УОИ В и фона ВФ. Темное изображение на белом фоне характеризуется коэффициентом прямого яркостного контраста
КПР
=
.
Светлое изображение на темном фоне характеризуется коэффициентом обратного яркостного контраста
КОБР
=
.
Для пассивных элементов индикации:
освещенность характеризуется световым потоком, падающим на единицу площади, измеряется в люксах (лк)
Е = Ф0 / S;
коэффициент отражения – отраженная от объекта часть светового потока
ρОТР = ФОТР / Ф0.
5.3 Активные элементы индикации
При конструировании РЭА широко используются такие активные ЭИ, как электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), лампы накаливания, вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ), светоизлучающие диоды (СИД), газоразрядные, волоконно-оптические и лазерные индикаторы.
5.3.1 Электронно-лучевые трубки
Широкое распространение в технике отображения информации получили ЭЛТ. В настоящее время разработаны новые их типы, работающие в качестве специальных индикаторов-дисплеев или экранных пультов.
Появление микропроцессоров способствовало дальнейшему развитию индикаторов на ЭЛТ. Сейчас создаются цветные ЭЛТ с индексацией положения луча, в которых для модуляции луча по фазе (цвету или цветовому тону) и амплитуде (насыщенности цвета и яркости) в соответствии с его положением на экране используется ЭВМ с высокостабильными преобразующими схемами.
5.3.2 Лампы накаливания
Наиболее известными из активных элементов индикации являются также лампы накаливания, предназначенные для работы в разнообразных устройствах отображения информации. Разработаны и применяются лампы накаливания различных видов: от сверхминиатюрных с баллоном менее 1,5 мм и световым потоком свыше 350 лм до больших с баллоном 350 мм и световым потоком, превышающим 25000 лм.
5.3.3 Вакуумные люминесцентные индикаторы
Промышленностью освоен широкий спектр вакуумных люминесцентных индикаторов. Они применяются в микрокалькуляторах и микроЭВМ в качестве отсчетных устройств в РЭА. Достоинство вакуумных люминесцентных индикаторов – сопрягаемость с микроэлектроникой, технологическое совмещение на одной плате индикатора со схемами управления, высокая яркость свечения и большая долговечность. С помощью таких индикаторов можно отобразить информацию в виде букв, символов, получая практически любые размеры информационного поля. В основу их работы положен эффект люминесценции – излучения, возникающего под действием каких-либо источников энергии. Вакуумная или катодолюминесценция широко применяется в таких ЭИ, как осциллографические трубки, кинескопы и т. п. В зависимости от энергии, приобретаемой электронами при прохождении вакуумного промежутка и затем передаваемой кристаллофосфору, катодолюминесценция делится на высоковольтную (порядка 10 кэВ) и низковольтную (от 10 до 100 эВ). Работа катодолюминесцентных индикаторов основана на эффекте низковольтной катодолюминесценции (способности некоторых кристаллофосфоров светиться при бомбардировке их электронами с энергией в несколько электрон-вольт). Проявляется эффект в экстремальных условиях, когда энергия возбуждающих электронов мала и сопоставима с энергией квантов люминесценции, а средняя плотность потока электронов, попадающих на экран, на несколько порядков больше, чем в электронно-лучевых высоковольтных приборах.
Расчет эффективности люминесценции для ряда катодолюминофоров приведен в табл. 5.1. Условная квантовая эффективность, указанная в таблице, – это число квантов света, излучаемых экраном, в пересчете на один бомбардирующий электрон.
Таблица 5.1
Цвет свечения люминофора |
Энергия квантового излучения, эВ |
Напряжение на экране, В |
Яркость свечения, кд/м2 |
Светоотдача, кд/м2Вт |
Условная квантовая эффективность, 10-2квант/элект. |
Голубой |
2,68 |
25 |
200 |
0,19 |
9 |
Зеленый |
2,45 |
20 |
1200 |
1,65 |
15 |
Желтый |
2,1 |
25 |
400 |
0,38 |
3 |
Красный |
1,94 |
25 |
250 |
0,25 |
9 |
Конструктивно ВЛИ представляют собой вакуумный прибор, имеющий два или три электрода. Наиболее распространенной: является триодная конструкция индикаторов, состоящая из катода прямого накала, сетки и нескольких анодов, покрытых низковольтным люминофором и расположенных в одной плоскости. Элементы конструкции одноразрядного цилиндрического индикатора приведены на рис. 5.2.
1
– керамическая или стеклянная плата,
2 – катод прямого накала,
3 – аноды в виде отдельных сегментов,
4 – стеклянный баллон,
5 – управляющий сектор,
6 – внешние выводы.
При подаче напряжения накала на катод электроны под воздействием полей сетки и анодов устремляются по различным траекториям на аноды, покрытые слоем люминофора. Коммутируя тем или иным способом напряжение анодов-элементов (от 20 до 27 В), можно обеспечить отображение требуемой информации.
В многоразрядных элементах индикации имеется несколько плат с анодами и можно отобразить целое слово одновременно или несколько цифр.