Как проверить люминесцентный дисплей
В наше время появилось появилось много новых типов индикаторов, особенно сложных многоразрядных, а с дальнейшей миниатюризацией роль управляющих элементов стали нести специальные процессоры. Однако работу индикаторов все равно полезно знать и мастеру по ремонту электроники, и радиолюбителю. Проведем детальное разъяснение принципов работы вакуумно-люминесцентных индикаторы и методов управления ими.
Принцип работы вакуумно-люминесцентных индикаторов
Вакуумно-люминесцентные индикаторы (или ВЛИ) относятся к активным индикаторам, преобразующим электрическую энергию в световую. По виду отображаемой информации ВЛИ различают на единичные, цифровые, буквенно-цифровые, шкальные, мнемонические и графические; по виду информационного ноля — на сегментные и матричные одноразрядные и многоразрядные, а также матрицы без фиксированных знакомест.
К числу достоинств ВЛИ следует отнести: высокую яркость, обеспечивающую хорошую видимость воспроизводимых знаков, низкие рабочие напряжения, допускающие возможность их применения с формирователями на МОП-микросхемах, малое потребление энергии, что позволяет использовать их в устройствах, питаемых от батарей.
Необходимость использования источника питания накала индикатора может оказаться его недостатком. В ряде случаев трудно исключить мешающие восприятию изображения блики, создаваемые отражением света от стеклянных баллонов индикаторов.
ВЛИ используют для отображения информации в устройствах самого различного назначения: в микрокалькуляторах и больших ЭВМ, кассовых аппаратах и станках с числовым и программным управлением, электронных часах, электро- и радиоизмерительных приборах (цифровых, ампервольтомметрах, частотомерах), диспетчерских пультах управления энергетическими установками и воздушным движением, медицинских приборах и т. п.
Вакуумный люминесцентный индикатор представляет собой электронную диодную или триодную систему, в которой под воздействием электронной бомбардировки высвечиваются покрытые низковольтным катодолюминофором аноды-сегменты.
Конструктивная схема одноразрядного индикатора показана на рис. 2.1. Детали индикатора монтируются на керамической или стеклянной плате 1. Участки платы, на которые нанесен люминофор, образуют аноды-сегменты 2 ; под люминофором имеется токопроводящий слой. Каждый из анодов имеет определенный вывод 3. Источником электронов служит оксидный катод прямого наказа 4. Управление электронным потоком осуществляется сеткой 7. Электронный поток, высвечивающий сегменты, ограничивается экранирующим электродом-маской 8. Вся арматура индикатора заключена в стеклянный баллон 6, в котором создан вакуум. Штриховой линией показаны примерные траектории электронов. На внутреннюю поверхность баллона нанесено токопроводящее покрытие 5, прозрачное для всей области спектра излучения индикатора. Электрически оно соединено с отдельным выводом или катодом; покрытие обеспечивает стекание электрических зарядов с поверхности баллона, способных исказить траектории электронов.
Катод ВЛИ представляет собой отрезок вольфрамовой проволоки диаметром 6…60 мкм, покрытый тонким (несколько микрометров) слоем окислов щелочно-земельных металлов (оксидом). Рабочая температура катода выбирается по возможности низкой, с тем, чтобы нить, находящаяся по направлению наблюдения перед анодами, не мешала наблюдению светящихся символов. Понижение температуры катода способствует увеличению его срока службы и снижает нагрев люминофора, от которого исходит свечение. Условия эксплуатации катодов во ВЛИ можно считать экстремальными: катод работает при низкой температуре и высоком отборе тока; это обстоятельство в значительной мере определяет долговечность ВЛИ.
Сетка ВЛИ управляет электронным потоком. Поскольку сетка имеет положительный относительно катода потенциал, она рассеивает электроны и ускоряет их в направлении анодных сегментов. Рассеивающее действие сетки обеспечивает равномерность засветки поверхностей, покрытых люминофором.
Конструктивно сетка должна быть редкой, «прозрачной» для электронов с тем, чтобы уменьшить долю электронов, ею перехватываемых. В многоразрядных ВЛИ сетка также обеспечивает выбор разряда, работающего в заданный момент. Сетки изготовляются из полотна, «тканого» из вольфрамовой проволоки или электрохимическим фрезерованием тонкой никелевой фольги. В одноразрядных индикаторах форма излучающей поверхности анодов определяется металлической маской, электрически соединенной с управляющей сеткой. Изображение букв, цифр и других символов во ВЛИ формируется высвечиванием необходимой комбинации анодов-сегментов. Смена изображений достигается путем соответствующей коммутации анодов-сегментов.
Аноды-сегменты представляют собой покрытые люминофором слои токопроводящего материала заданной конфигурации, нанесенные на стеклянную или керамическую плату. В ряде ВЛИ токопроводящие слои получают напылением в вакууме тонких металлических пленок на всю поверхность платы, а формирование рисунков анодов — фотолитографией. После этой (первой) фотолитографии на платы напыляют диэлектрик и производят вторую фотолитографию, которая открывает в диэлектрике «окна» на местах анодов-сегментов, и в окна наносят люминофор. Возможно применение толстопленочной технологии, при которой на плату с помощью трафаретов наносятся проводящая паста и затем люминофор. Аноды-сегменты выполнены в виде точек или протяженных участков различной формы, символов и трафаретов. Количество, конфигурация и взаимное расположение сегментов образует структурный рисунок индикатора, по которому различают цифровые, буквенно-цифровые, матричные и шкальные индикаторы.
У многоразрядных индикаторов одноименные аноды-сегменты соединяются внутри баллона параллельно, что позволяет резко сократить число выводов.
Так, например, 14-разрядный индикатор ИВ-27 имеет 24 вывода (два вывода шкала, 14 выводов сеток и восемь выводов от параллельно соединенных анодов-сегментов). Если создать 14-разрядный индикатор с раздельными выводами каждого анода-сегмента, то он имел бы 128 выводов (два вывода накала, 8Х14 поводов анодов-сегментов, 14 выводов сеток). Очевидно, что такое конструктивное решение оказалось бы трудновыполнимым.
Конструктивно многоразрядные индикаторы выпускают со статическим и мультиплексным управлением.
Люминофор включенных сегментов, т. е. имеющих в данный момент положительный относительно катода потенциал, светится под воздействием попадающего на них электронного потока. Ток катода индикатора и токи сегментов практически не зависят, от числа включенных сегментов. Электроны, попадающие на включенные сегменты, заряжают их отрицательно и отражаются. Вторичные электроны так же, как электроны, не участвующие в высвечивании определенного знака, перехватываются экранирующим электродом.
Для подавления нежелательного свечения люминофора в исходном состоянии на сетку подается отрицательное напряжение смещения — несколько вольт по отношению к катоду. Экранирующий электрод, имеющий потенциал управляющей сетки, также улучшает условия запирания электронного потока.
Изображение вакуумно-люминесцентных индикаторов высококонтрастное, яркость достигает 500 кд/м 2 и более; для сравнения можно напомнить, что яркость экрана современного цветного кинескопа не превышает 300 кд/м 2 . В ВЛИ используется явление низковольтной катодолюминесценции (НВК), при котором свет излучается кристаллофосфором, бомбардируемым электронами с относительно низкой энергией (около 10. 100 эВ). Для веществ, у которых наблюдается этот эффект, потенциал начала НВК составляет всего несколько вольт. При потенциале экрана, соответствующем энергии электронов eU>10 эВ, яркость свечения экрана практически определяется соотношением
гдe j — плотность тока, поступающего на излучающую поверхность люминофора; А — постоянная, характеризующая используемый кристаллофосфор.
При НВК-люминесценции возбуждение светового излучения бомбардирующими люминофор электронами происходит всего лишь в нескольких его приповерхностных слоях. При высоковольтном возбуждении, например в электронно-лучевых трубках, быстрые электроны возбуждают свечение в объеме кристалла люминофора. В ВЛИ в качестве люминофора широко используется окись цинка, активированная цинком (ZnO; Zn), обеспечивающая интенсивное сине-зеленое свечение. Применяя светофильтры, можно получить цвета символов от синего до красного при условии, что яркость исходного свечения достаточно велика (около 1000 кд/м 2 ). Кроме того, существует достаточно широкая номенклатура люминофоров, имеющих различные цвета свечения (табл. 2.1).
Всем доброго, на прошлой неделе прикупил новенький ВЛИ от кассетной деки забугорного бренда.
Документации на данное изделие в интернете нет совсем ни какой.
Подсвечиваю его УФ светильником и убеждаюсь в том, что вакуум на месте, мера излишняя, ибо о наличии вакуума можно судить по цвету геттера - черное, слегка зеркальное пятно в правом нижнем углу. Если нарушена герметичность и вовнутрь попал воздух, химический состав пятна меняется и оно, пятно, белеет.
Визуально не сложно определить на какие ножки заведены концы катода прямого накала. В данном случае это 1 и 31я ножки, как и в других подобных приборах - первая и последняя.
Подаем на эти ножки напряжение от регулируемого источника напряжения и при неярком освещении в комнате, постепенно, начиная с 2В увеличиваем напряжение. Нити накала должны слегка покраснеть - далее увеличивать напряжение не стоит, на увеличение яркости это почти ни как не повлияет, а вот на износ катода и потерю эмиссии еще как повлияет. Запоминаем напряжение и считаем его оптимальным, в этом индикаторе оно равно 3В при токе 70мА.
После определения напряжения накала, визуально определяем выводы сеток, в этом индикаторе, как и в большинстве стерео-индикаторов, сетки две, каждая для своей шкалы. Определить эти выводы совсем не сложно проследив цепи проводников.
Далее подаю на сетки +20В относительно катода - от того к какому именно краю катода прицепляется минус 20ти вольтового источника, зависит яркость свечения сегментов, а так - же уровень паразитной засветки "ненужных" сегментов.
После подачи сеточного питания, вторым проводом от плюса этого же источника тыкаю в ножки и засвечиваю сегменты. Листаем галерею.
Кстати, 20В вовсе не правило, сегменты начинают светится уже от 9В, просто приемлемая яркость получается именно при 20В, при дальнейшем увеличении напряжения, яркость практически не растет.
Теперь нужно просто записать удобным для каждого способом принадлежность ножек прибора и сохранить, либо в бабушкином комоде, либо в файле на компьютере.
Ниже видео демонстрация баловства с этой трубкой.
Разработка схемы драйвера для этого ВЛИ уже начата. В обозримом будущем будет статья, не отписывайтесь.
Всем спасибо и до встречи в комментариях.
AKAI GX-R99 не светится дисплей (Вакуумно-люминесцентный индикатор, VFD)
Всем привет.
В ремонте AKAI GX-R99.
Не светится дисплей VFD типа (Вакуумно-люминесцентный индикатор).
Был сгоревший предохранитель 630мА на накал индикатора, замена которого не спасла положение.
В индикаторе 10 нитей накала, все целые, сопротивление 2Ом.
Красного подсвета нитей нет, даже еле видимого.
При подключении от внешнего БП и доведении напряжения до 7V с током более 2А, подсвета нитей так же не наблюдалось,
индикатор при этом разогревался очень сильно, 14 Ватт рассеиваемой мощности всё таки.
В схеме напряжение накала на БП указано в двух местах:
- 2 контакта на разъёме подписаны "AC 6.8V",
- около трансформатора после предохранителя нарисованы стрелки от провода к проводу, подписано 3.5VAC.
С трансформатора выходит:
- без нагрузки - 5.40V,
- под нагрузкой - 4.8V.
После предохранителя - 4.46V.
На выводах дисплея - 3.42V.
Смещение постоянкой 5.2V на накале имеется.
На сетках индикатора:
- размах импульсов 36V,
- постоянка 8.6V.
На сегментах счётчика:
- размах импульсов 37V
- постоянка 32V.
На выводах накала:
- постоянка 5.2V,
- размах 3.5V.
Друг утверждает что это потеря вакуума.
Меня же терзают смутные сомнения, т.к. в обычной лампочке при попадании кислорода нить накаливания сгорает моментально.
Здесь же нити целые, ровненькие как струночки, одно но - вообще не хотят подсвечиваться.
От БП больше 7V побоялся давать по двум причинам:
- во первых бессмысленно, нити уже должны были засветиться,
- во вторых, если какое то КЗ внутри индикатора и оно оборвётся, то нити пыхнут в момент.
Сталкивался кто с подобным? Прошу помощи зала, т.к. у самого уже голова кругом.
Питающие напряжения в норме.
Схемы блока индикации и блока питания прикладываю.
Как и любые другие типы индикаторов, вакуумные люминесцентные имеют свои достоинства и недостатки. Одним из недостатков можно считать достаточно сложную, на первый взгляд, схему подключения, которая отпугивает начинающего электронщика. Но если разобраться, ничего сложного во включении таких приборов нет – было бы желание.
По сути люминесцентный индикатор является обычной электронной лампой с таким же накалом, катодом, сеткой и анодом. Именно анод и является тем, что светится во время индикации. Для примера возьмем достаточно распространенный индикатор ИВ-3А.
Люминесцентный индикатор ИВ-3А
Общее электрическое обозначение люминесцентного индикатора
Это одноразрядный индикатор, способный отображать стилизованные цифры от 0 до 9 и десятичную точку. Цифра «собирается» из сегментов, которых всего 7 – этого числа как раз достаточно для отображения любой цифры. Здесь стоит добавить, что существуют индикаторы и с девятью (ИВ-3) и даже с двадцатью (ИВ-17) сегментами. Каждый сегмент – анод в форме «палочки» с нанесенным на него люминофором. Располагаются аноды специальным образом и на схемах обозначаются латинской буквой:
Как работает такая «лампа»? Подаем на нее напряжение накала, а относительно катода положительное напряжение на нужные нам аноды и сетку. Теоретически все, но на практике есть некоторые «хитрости», которые нужно соблюсти. Прежде всего, накал. Очень рекомендуется питать его переменным напряжением, хотя допускается и постоянное или пульсирующее, но в этом случае нить накала будет неравномерно «изнашиваться». Тем не менее, питание постоянным током допускается.
По поводу катода. Электрически он соединен с одним из выводов накала. Именно этот вывод накала нужно использовать в качестве катода:
Питание накала постоянным напряжением
Питание накала переменным напряжением со средней точкой
Или, что тоже не редкость, используют делитель на резисторах:
Питание накала переменным напряжением с искусственной средней точкой
Аноды и сетка питаются постоянным или пульсирующим напряжением, во втором случае, чтобы не наблюдалось мерцание сегмента, частота пульсирующего напряжения не должна быть ниже 40 Гц при скважности не более 5.
В данном посте, я бы хотел рассмотреть такую болячку LCD мониторов, как вышедшие из строя лампы подсветки, попытаться разобраться почему это происходит, ну и соответственно поменять их. Заинтересовавшихся прошу проследовать за зелёным человечком.
P.S.
Под катом содержится 27 фото
-Ещё, хочу заметить, что мониторы по своему принципиальному устройству не сильно различаются, так что не пугайтесь, если вдруг не обнаружите винтиков аль ещё чего в том месте, что показано меня на фото, они где-то рядом…
Итак, имеется у нас монитор, работающий практически в романтичных, красно-розовых тонах. Время работы такого монитора непредсказуемо… но как правило не превышает 2-3-х часов, после чего вашим глазам даётся время на передышку, а мозгу на обдумывание вопросов бытия.
Проблема заключается в вышедшей из строя лампе подсветки матрицы монитора, но почему же это произошло?
Причин возникновения такой ситуации достаточно много:
— производственный брак,
— замыкание металлических частей лампы на металлическую рамку матрицы,
— физическое повреждение и т.д
Но давайте все же немножко вникнем в теорию.
ЖК-матрицы работают на просвет, то есть у монитора должен работать источник света, который насквозь просвечивает матрицу. От источника света качество монитора зависит довольно существенно. Для стационарных ЖК-дисплеев и телевизоров обычно используют прямую подсветку, когда источники света (лампы или светодиоды) распределены по всей площади панели. ©
Но почему же он тогда продолжает работать? и столь короткий промежуток времени?
Все просто.
Стоит отметить, что в мониторах чаще всего используется 2 блока по 2 лампы (сверху и снизу монитора), которые равномерно должны распределять свет по световоду под матрицей.
При выходе из строя одной или нескольких ламп, остальные продолжают работать. Но инвертор (который запитывает их) штука умная, и если он «видит» что с одной или несколькими его подопечными что-то не так, то решает прекратить свою работу, дабы не навредить.
Ну что же, преступим к разборке?
Начинаем мы с того, что отсоединяем все шлейфы от блока инвертора и контроллера монитора,
Далее берём в руки отвертку и начинаем тыкаться ей во все возможные винтики, располагающиеся по периметру нашего, ещё целого монитора. Раскручиваем их!
снимаем заднюю панель с блоком питания и контроллером
Сняли? отлично… Что мы видим, цифрой 1 у нас отмечены провода питания, идущие к заветным лампам.
2 — шлейф, идущий к нашей матрице.
Звёздочками отмечены места, которые необходимо подковырнуть, дабы можно было продолжить разборку
Панель слева мы пока что убираем, она нам сейчас не нужна
И вновь разбираем нашу «матрёшку»
Отлично, практически пол пути прошли,
теперь поясним:
5-наша матрица (та самая штуковина с цифрами 640х480
1920х1080)
6-дешифратор сигналов соединённый с матрицей линией данных строк\столбцов
7-световод со светофильтрами
Далее мы вновь углубляемся в «дебри монитора» и снимаем пластиковую рамку по периметру…
Теперь вынимаем большую акриловую штуку (10) и наконец таки можем лицезреть виновников торжества…
Тех засранцев из-за которых мы проделали такой путь (11)
Господа. Представляю вашему вниманию поломатые неисправные лампы подсветки!
Кстате о лампах.
А знаете ли вы:
что в ЖК панелях применяются CCFL лампы, что на русском означает флуоресцентная лампа с холодным катодом. Принцип ее почти такой же, как и горячей (в простонародье «лампы дневного света»). Отличие лишь в том, что для получения плазмы в горячей используется первоначальный разогрев катодов, а в холодной плазма получается за счет высокого напряжения прикладываемое к катодам. Дальше плазма, имеющая ультрафиолетовый спектр излучения попадает на люминофор, белое покрытие которое вы видите через колбу, и преобразуется последним в видимое излучение (белый свет) ©
Как мы видим, они действительно перегорели. (об этом нам намекают «чёрные метки» вокруг катодов)
Выкручиваем их, предварительно вытащив светоотражающую подложку (а может, в вашем мониторе и не придётся это делать)
Далее, мы берём заведомо исправные, рабочие лампы…
… и меняем их местами (хочу заметить, что стоит быть аккуратными, ибо они довольно хрупкие. Так же советую надёжно закреплять провода и бдить, дабы не было пробоя в дальнейшем. Изолируем все по максимуму!)
Теперь мы вернём наши лампы на место, прикрутим их, вернём светоотражающую штуковину и уложим световод на место.
Подключаем — все работает! (До этого тоже работало, но не корректно, горели лишь 1.5 лампы, запечатлеть сие действие в разобранном виде я не удосужился. Каюсь)
Ну чтож… самое сложное позади, осталось все собрать обратно.
Приступаем.
Возвращаем плёнки на место, закрываем их пластиковой рамкой и укладываем сверху нашу матрицу, фиксируем её металлической рамкой.
(Тут не стоит забывать о такой штуке как пыль… прежде чем все собрать, стоит продуть воздухом все составляющие монитора, времени займет не долго, а на качество изображения повлияет)
Переворачиваем и возвращаем на место последнюю «деталь»
Подключаем к «стенду» и радуемся!
Все работает, следов неравномерной подсветки не замечено,
Fin.
_______________________________________________________________________________
Что хочется сказать в заключении.
0.Заменить лампы самому оказывается не так уж и сложно, было бы желание.
Так же можно поэкспериментировать, и заменить лампы на светодиодную ленту. Но нужно помнить, что светодиодная лента не совсем равномерный свет дает + ко всему очень даже может быть что у вас перегорит\станет чуть более тускло светить 1 или более светодиодов, и тогда подсветка станет неравномерной. Так же не стоит забывать про цветовую температуру светодиодов
1.При замене ламп необходимо точно знать их размеры, я ориентировался по данной таблице.
2. Почему я решил написать данную статью?
Столкнувшись с ремонтом монитора впервые, я полез в «некий поисковик», и не увидел подробных инструкций…
нееет, я не говорю что я их не нашел, они были, но мне они показались не полными, потому и было решено собрать данный материал и разместить тут. Мало ли, кому пригодится…
Читайте также: