工具和显示设备

指示设备或显示元件是信息显示设备的基础，旨在将电信号转换为可见形式。

指示灯 - 使用电流加热的白炽灯丝发出的光。它们是带有白炽灯丝的微型灯，照亮指示器和按钮或某些图像、标志、符号的彩色外壳（过滤器）。

电致发光指示器——某些物质在电场影响下发出的光。例如真空荧光指示剂。它们是带有阴极的多阳极灯，发射电子，以及控制指示器电流的栅极。阳极以覆盖有磷的合成段的形式制成。当电子与阳极表面碰撞时，所需颜色的荧光粉就会发光。将单独的电源电压施加到每个阳极。

它们以前被广泛使用，现在正被其他类型的指标所取代。它们允许获得大量具有不同颜色和高亮度的元素和字符。

电子束装置——基于电子轰击时磷光体的发光。

阴极射线器件最突出的代表是阴极射线管（CRT）。 CRT 是一种电子真空设备，它使用以电场和/或磁场控制的电子束形式集中的电子束，并在特殊屏幕上创建可见图像（图 1）。

它们被用于示波器——用于监控电子过程，用于电视（显像管）——用于转换包含有关传输图像的亮度和颜色信息的电信号，用于雷达成像设备——用于将包含有关周围空间信息的电信号转换为可见图像。

图 1 — 电子束管的构造

它们被液晶显示器大量取代：CRT 显示器停产，CRT 电视正在衰退。

气体放电（离子）装置 - 气体辉光用于放电。

它们由一个密封的圆柱体组成，电极焊接在其中（在最简单的情况下，阳极和阴极 - 氖灯），并在低压下填充惰性气体（氖气，氦气，氩气，氪气）。当施加电压时，观察到气体辉光。辉光的颜色由填充气体的成分决定。用于表示交流或直流电压。

今天，气体放电设备等离子面板用于生产。

等离子面板 PDP（等离子显示面板）是封装在两块玻璃之间的单元矩阵。每个电池都覆盖着磷（相邻电池形成三种颜色的三元组——红色、绿色和蓝色 R、G、B），并充满惰性气体——氖气或氙气（图 2）。当电流施加到电池的电极时，气体转变为等离子体状态并导致磷光体发光。

图 2 — 等离子面板电池的设计

等离子面板的主要优点是屏幕尺寸大——通常从 42 英寸到 65 英寸不等。此外，还可以将单个面板组装成大屏幕，用于音乐厅、体育馆、广场等。

等离子面板具有高对比度（黑色和白色之间的差异）、宽视角和宽工作温度范围。

除了优点，也有缺点：只有大尺寸面板，荧光粉逐渐“燃烧”，能耗相对较高。

半导体指示器 - 工作原理基于 p-n 结区域的光量子发射，施加电压。

区分：

— 离散（点）半导体指示器 — LED；

— 字符指示器 — 显示数字和字母；

— LED 矩阵。

LED 或发光二极管（LED — Light Emission Diodes）因其结构紧凑、能够接收任何颜色的发射光、没有易碎的玻璃灯泡、低电源电压和易于切换而得到广泛应用。

LED 由一个或多个发射辐射的晶体（图 3）组成，它们与透镜和反射器位于同一外壳中，反射器在光谱的可见或红外（不可见）部分形成定向光束。

图 3 — LED 的构造

一个例子。图 4 显示了将 LED 切换到 12 V 电源的示意图。直接连接时二极管两端的压降约为2.5V，因此需要串联导通淬灭电阻。为确保足够的亮度，二极管电流应在 20 mA 量级。需要确定阻尼电阻R的阻值。

图 4 — 打开 LED 的方案

为此，我们确定电阻上必须下降（关闭）的电压：UR = UP — UVD = 12 — 2.5 = 9.5 V

在给定电压下在电路中提供给定电流，根据 欧姆定律 我们确定电阻器的阻值：R = UP / I = 9.5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

然后选择最接近的较大标准电阻值。对于此示例，您可以选择最接近的值 470 欧姆。

强大的 LED 用作室内和室外照明、泛光灯、交通信号灯和汽车前灯的光源。当需要高性能时，惯性性能使 LED 不可或缺。

将七个 LED 组合到一个外壳中，可以创建一个七段字符指示器，可以显示 10 个数字和一些字母。在图中所示的指示器中（图 5），阳极与二极管共用，为其提供电源电压，阴极连接到将它们连接到盒子的电子开关（晶体管）。通常字符指示器由微电路控制。

图 5 — 标志性的半导体指示器

LED 矩阵（模块）— 一定数量的 LED 以完整块的形式制成并带有控制电路。模具用于生产 LED屏幕（LED显示屏）.

液晶显示器 (LCD) — 基于液晶在电场影响下光学特性的变化。

液晶 (LC) 是具有晶体特征的分子有序排列的有机液体。液晶对光线是透明的，但在电场的影响下，它们的结构被扰乱，分子随机排列，液体变得不透明。

根据工作原理，LCD 显示器的区别在于在由背光源（放电灯或 LED）产生的透射光（通过透射）和在指示器（用于反射）中反射的任何光源（人工或自然）的光下工作) 。工作灯用于显示器、手机显示屏。反光指示器存在于仪表、时钟、计算器、家用电器显示器等中。

此外，许多指示灯在明亮的条件下使用可切换的背光，在低光照条件下打开背光以降低功耗。

图 6 — 液晶反射指示器

图 6 显示了反射式 LCD 显示器。在两个透明板之间有一层液晶（层厚 10 — 20 µm）。上板具有线段、数字或字母形式的透明电极。

如果电极没有电压，则 LCD 是透明的，外部自然光的光线穿过它，被下镜面电极反射并返回——我们看到一个空白屏幕。当在任何一个电极上施加电压时，该电极下方的液晶显示器就会变得不透明，光线无法通过那部分液体，然后我们就会在屏幕上看到一个段、数字、字母、符号等。

液晶指示器具有许多优点，其中包括极低的功耗、耐用性和紧凑性。

今天，液晶显示器（LCD monitors - liquid crystal display - liquid crystal monitors, TFT monitors - LCD matrix using thin-film transistors）是主要的显示器和电视接收器类型。