二、LED显现器结构及分类
经过发光二极管芯片的恰当衔接(包含串联和并联)和恰当的光学结构。可构成发光显现器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点能够组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显现器管等等。一般把数码管、符号管、米字管共称笔画显现器,而把笔画显现器和矩阵管统称为字符显现器。
(一)LED显现器结构
根本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12摆放而成的。可完成0~9的显现。其详细结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等。
(1)反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳,将单个LED贴在与反射罩的七个反射腔相互对位的印刷电路板上,每个反射腔底部的中心方位便是LED芯片。在装反射罩前,用压焊办法在芯片和印刷电路上相应金属条之间连好φ30μm的硅铝丝或金属引线,在反射罩内滴入环氧树脂,再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对位粘合,然后固化。
反射罩式数码管的封装办法有空封和实封两种。实封办法选用散射剂和染料的环氧树脂,较多地用于一位或双位器材。空封办法是在上方盖上滤波片和匀光膜,为进步器材的可靠性,必须在芯片和底板上涂以通明绝缘胶,这还能够进步光功率。这种办法一般用于四位以上的数字显现(或符号显现)。
(2)条形七段式数码管归于混合封装办法。它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片,划成内含一只或数只LED发光条,然后把相同的七条粘在日字形“可伐”框上,用压焊工艺连好内引线,再用环氧树脂包封起来。
(3)单片集成式多位数字显现器是在发光资料基片上(大圆片),运用集成电路工艺制造出很多七段数字显现图形,经过划片把合格芯片选出,对位贴在印刷电路板上,用压焊工艺引出引线,再在上面盖上“鱼眼透镜”外壳。它们适用于小型数字外表中。
(4)符号管、米字管的制造办法与数码管相似。
(5)矩阵管(发光二极管点阵)也可选用相似于单片集成式多位数字显现器工艺办法制造。
(二)LED显现器分类
(1)按字高分:笔画显现器字高最小有1mm(单片集成式多位数码管字高一般在2~3mm)。其他类型笔画显现器最高可达12.7mm(0.5英寸)乃至达数百mm。
(2)按色彩分有红、橙、黄、绿等数种。
(3)按结构分,有反射罩式、单条七段式及单片集成式。
(4)从各发光段电极衔接办法分有共阳极和共阴极两种。
所谓共阳办法是指笔画显现器各段发光管的阳极(即P区)是公共的,而阴极相互阻隔。
所谓共阴办法是笔画显现器各段发光管的阴极(即N区)是公共的,而阳极是相互阻隔的。如图13所示。
(三)LED显现器的参数
因为LED显现器是以LED为根底的,所以它的光、电特性及极限参数含义大部分与发光二极管的相同。但因为LED显现器内含多个发光二极管,所以需有如下特别参数:
1.发光强度比
因为数码管各段在相同的驱动电压时,各段正向电流不相同,所以各段发光强度不同。一切段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值能够在1.5~2.3间,最大不能超越2.5。
2.脉冲正向电流
若笔画显现器每段典型正向直流作业电流为IF,则在脉冲下,正向电流能够远大于IF。脉冲占空比越小,脉冲正向电流能够越大。
(四)LED显现器的运用攻略
1.七段数码显现器
(1)假如数码宇航局为共阳极办法,那么它的驱动级应为集电极开路(OC)结构,如图14(a)所示。
假如数码管为共阴极办法,它的驱动级应为射极输出或源极输出电路,如图14(b)所示。
例如国产TTL集成电路CT1049、CT4049为集电极开路办法七段字形译码驱动电路;而CMOS集成电路CC4511为源极输出七段锁存、译码驱动电路。
(2)操控数码管驱动级的操控电路(也称驱动电路)有静态式和动态式两类。
① 静态驱动:静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管各用一个笔画译码器(如BCD码二-十进制译码器)译码驱动。图15是一位数码管的静态驱动之例。图集成电路TC5002BP内含有射极输出驱动级,所以选用共阴极数码管。A、B、C、D端为BCD码(二-十进制的8421码)输入端,BL为数码管平息及显现状况操控端,R为外接电阻。
图16为N位数字静态驱动显现电路。
② 动态驱动:动态驱动是将一切数码管运用一个专门的译码驱动器,使各位数码管逐一轮番受控显现,这便是动态驱动。因为扫描速度极快。显现效果与静态驱动相同。图17是一种四位数字动态驱动(脉息冲驱动)办法的线路。图中只用了一个译码驱动电路TC5002BP。
; TC4508BP内含两个锁存器,每个锁存器可锁存四位二进BCD码,对应于四位十进制数的四组BCD码别离输入到四个锁存器,四个锁存器,四组BCD码由四个锁存器分时轮番输出进入译码器,译码后进入数码管驱动级%&&&&&%TD62505P(输入端I1~I7与输出端Q1~Q7一一对应)。Q1~Q7别离加到四个数码管的a~g七个阳极上。数字驱动电路TD62003P是由达林顿构成的阵列电路,Q1~Q4中哪一端接地,由输入端I1~I4的四师长“使能”信号DS1~DS4操控。因为四个锁存器的轮换输出也是受“使能”信号DS1~DS4操控。所以四个数码管轮番通电显现。因为轮番显现频率较高,故显现的数字不呈闪耀现象。
2.米字管、符号管显现器
米字管和符号管的结构原理相机,所以其驱动办法也根本相同,仅仅译码电路的译码进程与七段译码器不同。
米字管能够显现包含英文字母在内的多种符号。符号管主要是用来显现+、-或±号等。
3.LED点阵式显现器
LED点阵式显现器与由单个发光二极管连成的显现器比较,具有焊点少、连线少,一切亮点在同平面、亮度均匀、外形漂亮等长处。
点阵管依据其内部LED尺度的巨细、数量的多少及发光强度、色彩等可分为多种标准。图18所示是具有代表性的P2057A和P2157A两种φ5高亮度橙红色5×7点阵组件。选用双列直插14脚封装,两种显现器的差别是LED极性不同,如图18所示。
该显现器用扫描驱动办法,挑选较大峰值电流和窄脉冲作驱动源,每个LED的均匀电流不该超越20mA。
LED点阵管能够替代数码管、符号管和米字管。不只能够显现数字,也可显现一切西文字母和符号。假如将多块组合,能够构成大屏幕显现屏,用于汉字、图形、图表等等的显现。被广泛用于机场、车站、码头、银行及许多公共场所的指示、阐明、广告等场合。
图19是一个LED点阵显现器驱动电路之例。