Вакуумно-люминесцентные индикаторы (ВЛИ)
02.04.2018 09:48, автор DiEitch
Вакуумно-люминесцентные индикаторы (ВЛИ)
ВЛИ имеет довольно простое и понятное устройство, если не считать того, что это электровакуумный прибор (как правило, хрупкий, стеклянный корпус, внутри которого вакуум). Этот факт отсылает нас к истории возникновения электронно-световых индикаторов (ЭСИ) типа 6Е5С, от которых и "произошли" ВЛИ.
Исторические факты.
Считается, что впервые ЭСИ был и разработан, и изготовлен фирмой Phillips, и носил название EM1.
https://www.radiopagajiba.lv/tubes/indikator.htm
https://www.worthpoint.com/worthopedia/philips-em1-tuning-indicator-valve-246167374
Индикатор EM1 - это радиолампа со стеклянным баллоном, внутри которого располагался экран в виде кратера диаметром 23 мм, на этом экране во время работы зеленым цветом отображался "мальтийский крест", ширина лучей креста менялась в зависимости от сигнала. Это было очень красивое зрелище. Благодаря мягкому зелёному свечению и круглой форме с ширмой в виде зрачка этот индикатор прозвали «magic eye» (магический глаз).
Вскоре (в начале 1930гг) подобные лампы появились в Германии в радиоприёмниках в качестве индикатора настройки на волну, что "оживляло" внешний вид аппаратуры.
Упрощенный вариант этого индикатора (с одним изменяющимся сектором) - аналог Phillips 6U5 (внешний вид 6U5 можно посмотреть здесь: https://www.radiopagajiba.lv/tubes/indikator.htm), был изготовлен фирмой RCA (США) и получил название 6E5.
На фото: отечественная лампа американского происхождения 6Е5С.
На переднем плане видна ширма, закрывающая "слепой" центр кратера с катодом, сеткой и накалом внутри.
В середине 30-х годов СССР закупил американское оборудование для производства 6Е5 и начал выпускать лампы, которые назывались 6Е5С. Почти все отечественные радиоприёмники 1 и многие 2 класса содержали такой индикатор. В СССР 6Е5С был в то время единственным ЭСИ, и радиолюбители придумали множество схем, которые разнообразили визуальные эффекты (например, при введении дополнительного резистора в цепь кратера можно было получить эффект "перехлёстывания" при максимальном сигнале, и, если сигнал станции был достаточной амплитуды, говорили: «принимаю вас с перехлестом»).
В СССР лампу 6Е5С также называли «магическим глазом» (а иногда «зеленым глазом»).
Устройство и принцип работы ЭСИ и ВЛИ.
Рассмотрим устройство ЭСИ. Это электронная лампа (как правило усилительный и индикаторный триоды в одном баллоне, хотя за рубежом встречаются тетроды и даже пентоды в таких индикаторах). Первый триод усиливает сигнал и придаёт нужную линейность сигналу для индикации, его можно исключить из схемы и использовать только сам индикатор, если в схеме уже есть нужный сигнал, и наоборот, можно использовать только этот триод, однако, его качество оставляет желать лучшего, т.к. он рассчитан в основном на работу с индикатором и имеет соответствующие характеристики.
Катод косвенного накала (т.е. нить накала просто подогревает катод из цезия или другого металла с высокой эмиссией электронов) образует электронное облако, которое разгоняется сеткой триода и достигает анода, который связан электрически с отклоняющим электродом индикаторной части (так называемый "нож"), чем больше положительное напряжение на ноже (т.е. когда триод почти закрыт), тем слабее затенён сектор кратера (покрытый люминофором из силиката цинка, ярко светящегося при попадании на него электронов), на который попадают в большем количестве электроны с катода (т.к. меньше отталкиваются от ножа).
Также индикаторная часть содержит катодную сетку, закрывающую катод в области кратера, благодаря которой обеспечивается постоянство яркости свечения экрана при значительном изменении напряжения на ноже, кроме того, поверхность катода этой сеткой предохраняется от вырывания из нее электронов и внешней бомбардировки ионами, что значительно продлевает срок службы катода. С стороны индикации торец катода и центр кратера прикрыты ширмой, которая закрывает накал, сетку, и нож.
Ниже расположение электродов в колбе на примере лампы 6Е5С
Цоколёвка:
Интересная статья про ЕСИ: http://www.radiostation.ru/home/greeneye.html
Т.к. ВЛИ унаследовал конструкцию от ЭСИ, можно смело сказать, что это лампа - электронный триод (или диод). Однако, новые корпуса в виде проклеенного стеклянного параллелепипеда гораздо прочнее и надёжнее старых цилиндрических, хотя они технологичные и красивые, но не такие "ламповые"...
Устройство ВЛИ стало ещё более простым: катод непосредственного подогрева (накальный катод из вольфрама с примесями для повышения эмиссии электронов) из нескольких нитей (с устройством натяжения) для равномерного пространственного распределения электронов и большей надёжности, сетка (для динамической индикации в основном) и анод, покрытый люминофором (в основном яркого зелёного цвета свечения, но встречаются и цветные люминофоры).
Расположение электродов в колбе ВЛИ на примере ИЛЦ1-1/9
Расположение этих элементов на минимальном расстоянии друг от друга позволило сделать конструкцию плоской и снизило питающее напряжение для ВЛИ в 5...20 раз (до 50...12 вольт) по сравнению с ЭСИ. За счёт технологии также снизился и ток накала.
Примеры исполнения ВЛИ:
сравнительно распространённый часовой ВЛИ для радиоконструкторов типа "Старт"
индикатор уровня записи в магнитофонах со встроенным контроллером (обратите внимание на тщательно продуманные натяжители нитей накала катода в виде пружин, а контроллер существенно сэкономил количество выводов корпуса, их всего 10, штенгель очень удачно выведен сверху в плоскости корпуса, риск его повредить минимален, и он не помешает монтажу)
индикатор уровня записи магнитофона с разноцветным люминофором
Определение цоколёвки для ВЛИ как правило не представляет трудности, так как нижняя часть корпуса является своего рода печатной платой, где видны проводники, а верхняя крышка прозрачна, и все соединения хорошо просматриваются.
Целостность корпуса (и частично работоспособность индикатора) определяется по пятну геттера - оно должно быть зеркальным. При проникновении в баллон воздуха геттер становится молочного цвета или пропадает вовсе. Это справедливо практически для всех типов ламп.