你曾经在半夜醒来想知道是否 你需要起床吗?当你四处奔波的时候 闹钟，很可能你打翻了一杯水，扫了 你旁边的桌子上的东西掉到地板上，拉了一块肌肉 伸得太远，也吵醒了家里的其他人。 当然，除非你有一个 电子的 带变频器的闹钟。 通常为绿色，这些 数字 显示屏足够明亮和清晰 在黑暗(或充足的阳光下)看东西，而不会偏离你的一英寸 枕头。尽管VFD已被广泛取代 液晶显示器 在 口袋等应用 计算器 和掌上游戏，它们是 仍用于 微波炉、音响设备和汽车 仪表板显示。有没有想过它们是如何工作的?让我们仔细看看!

　　照片：VFD显示这个电炉上的时间。VFD广泛用于炉子和微波炉，部分原因是它们易于从远处读取，但也因为它们的工作温度比LCD高得多(通常高达至少85°C或185°F)，因此炉子的热量影响它们的可能性较小。

　　什么是变频器?

　　几十年前， 电气 电器非常简单： 你可以打开和关闭它们——仅此而已。现在的事情 是更复杂的，甚至相对简单的事情，例如 衣服 洗衣机, 吸尘器, 电话和 收音机 有数字 告诉您他们在做什么的显示器。有些可以显示数字， 有些显示数字和字母，有些可以显示动画 图片。

　　从广义上讲，数字显示器有三种不同的工作类型 以三种完全不同的方式：

　　发光二极管：这些包含明亮的片段 以与小的方式相同 发光二极管 (LED) 用于仪表板。通常，LED显示屏仅显示数字(数字)，每个数字 由七个发光条(或段)组成。 他们同样工作 在黑暗或光明中都很好，但消耗相对大量的 权力。

　　液晶显示器：比LED更通用，也更紧凑， 液晶显示器 可以显示数字、字母、单词或几乎任何其他内容。他们是 用于从 手机 和笔记本电脑放在口袋里 计算器和液晶电视。虽然他们使用相对较少 电源，他们需要背光(从他们身后照射的光从 显示屏的背面从正面伸出)，因此您可以看到它们 在低光照水平下正确。

　　变频器：结合LED和LCD的优点。他们就像 像 LED 一样明亮，但更易于阅读，可用于显示 数字、单词或字母。它们在黑暗或光明中都很容易阅读。

　　照片：使用七个可单独控制的段，您可以显示所有数字 0–9(以及其他一些字符，例如您在此处看到的小数点)。

　　VFD如何工作?

　　如果你知道如何旧式 阴极射线管 (CRT) 电视 有效，理解VFD很简单。在这样的电视中，有一个 称为 阴极 谁的工作是解雇 电子 下 一 玻璃 管到形成图片的前面的屏幕。屏幕涂有称为 荧光粉 那 当电子撞击它们时发光(或荧光)。通过转向 并聚焦电子束 磁铁 和带有孔的金属网格 它，我们可以在 屏幕 - 这构成了您在看电视时看到的动态画面。

　　理论上如何运作

　　VFD的工作方式与此类似，使用三个电气 端子(或电极)密封在大玻璃灯泡内 空气已被去除：

　　有一个加热的灯丝(带负电的 阴极) 由钨金属制成，其工作是产生电子。 这是我们图中的红色条。

　　显示器的每个部分(带正电 阳极) 涂有荧光粉，就像电视的屏幕一样。 当电子撞击它们时，这些磷光涂层的片段会发光(通常是幽灵般的绿色)。

　　在阴极和阳极之间有一个薄网 称为金属的 网 格 可以打开或关闭， 控制电子从阴极到阳极的流动。

　　阴极是 负 带电(−ve)并且每个阳极都带正电(+ve)，因此电子(黄色箭头线)倾向于流动 自然从一个到另一个。当电子撞击磷光体涂层阳极时，它 发出绿光。我们可以通过使电网负电荷来阻止这种情况的发生， 将电子从阳极排斥。改变电网电压是 因此，这是一种打开或关闭显示器段的简单方法。 这也是控制显示器亮度的一种方式：制作网格 更多 积极 带电加速电子，使它们 冲过去，以更多的能量撞击阳极，发出更多的光。正值越高 电网电压，显示越亮。(VFD上的亮度控制实际上只是电网上的电压控制。

　　(请注意，这与三极管真空管的工作方式非常相似。

　　它在实践中是如何运作的

　　这里(左/下图)是使用类似颜色编码的典型实用 VFD 的插图。阴极(红色)由两根非常细的导线组成，沿着中心向下延伸。七个阳极段(以绿色显示)涂有荧光材料并位于阴极线下方，有七个外部引线来控制它们(底部以蓝色显示)。您可以在左上角看到网格的一部分(橙色)。边缘周围的交叉阴影“信封”是密封整个东西的真空室，通常由玻璃制成，因为您必须能够看到部分点亮!

　　第二幅图稿(右/下图)是一个分解图，显示了典型VFD中组件的三维排列， 再次使用类似的颜色编码。有一个玻璃顶板和一个玻璃底座(灰色)。阳极电极(绿色)位于底部，带有 网格(橙色)就在它们上方。上面是一排排阴极灯丝(红色)。电线连接(蓝色)通过 电流到阳极和电网。整个东西都是真空密封的。

　　图稿：1)典型的、通用的、三极管式的VFD(作为现有技术的一部分进行说明) 美国专利#4，004，186：具有与阳极共面的网格板的真空荧光显示器 作者：欧内斯特·杰拉尔德·比兰德，德州仪器公司，1977 年 1 月 18 日。 作品由美国专利商标局提供。

　　图稿：2)典型VFD的分解图(现有技术的一部分，如中提及) 美国专利#6，452，329：用于最小化非使用区域的真空荧光显示器 作者：张哲贤，三星Sdi株式会社，2002年9月17日。 作品由美国专利商标局提供。

　　你如何控制变频器?

　　典型的VFD显示几个数字或字母 - 并且可能是预先形成的 单词也是如此(如手动，自动，AM，PM，除霜或其他)。分开 从显示器本身来看，VFD也需要一种被“驱动”的方式 (通过它们连接的任何电路进行电子控制 to)——有两种方法可以做到这一点。一种是使用单独的引脚 连接到显示器的每个部分和单个网格。 此方法称为 静态驱动.另一种方法使用许多不同的 快速打开和关闭的网格(每个段一个) 由微处理器连续(通常每秒超过 100 次) (单片机)。显示屏上看似永久打开的每个部分实际上都在闪烁 按顺序快速打开和关闭(太快了，我们的眼睛无法注意到)。这种方法是 叫 多路复用 (或动态驱动)并具有优势 需要更简单的驱动电路(更少的芯片和引脚连接) 比静态驱动器。

　　变频器的优缺点

　　照片：在 1970 年代，在低功耗 LCD 开始取代它们之前，VFD 被广泛用于这样的袖珍计算器。该计算器需要四节 1.5 伏 AA 电池，电池寿命为 只需几周或几个月;LCD计算器可以在一个微小的锂纽扣电池上运行多年。

　　由日本则武公司在 1960 年代后期发明，VFD 在 1970 年代中期开始流行，因为它更具多功能性和吸引力 替代 LED(通常消耗更多功率)。在他们的 转，VFD被LCD取代，LCD更紧凑，更便宜 使，更通用(能够显示复杂， 绝对任何东西的高分辨率彩色图片 - 两者都不是 LED和VFD都无法管理)，并且使用的功率更少。但VFD仍然是以下人群的热门选择 电子仪器和电器中简单、坚固的显示器 需要在各种照明或温度条件下工作。根据 对于则武来说，VFD在某些方面可能远远优于LED和LCD。 应用：它们在非常明亮的光线下更容易看到，并且 黑暗 而且它们可以很容易地调暗，以便在夜间使用 (只需减少段的时间量 在多路复用显示器中打开);他们通常看起来更多 比LCD显示器更具吸引力;从更远的地方可以看到它们， 从各种角度(LCD的一个臭名昭著的问题，它会变暗和变暗 从某个角度看它们时会改变颜色);和 它们在更宽的温度范围内工作(这是 低温、户外设备和高温 微波炉和电炉等电器)。 和 它们在更宽的温度范围内工作(这是 低温、户外设备和高温 微波炉和电炉等电器)。 和 它们在更宽的温度范围内工作(这是 低温、户外设备和高温 微波炉和电炉等电器)。

　　图表：VFD的用途是什么?在 1990 年代中期，当 VFD 仍然非常受欢迎时，这大致就是销售崩溃的原因。音频设备和计算器占所有销售额的一半以上。其余的用于收银机(销售点/ POS终端)，VCR(盒式录像机)和测量/通信设备(如杂货店秤)。 则武的数字。资料来源：《电子工程学报》，1995年第11期，第41页。

　　简单的VFD只能显示字母，数字或单词的基本预定义组合 (可能有 16 × 2 个字符)，亮度都相同。 更复杂的图形VFD可以显示多种字体， 图片和图表(典型像素尺寸范围为 112 × 16 到 512×32)，尽管分辨率通常比LCD显示器差。 一些VFD还允许选择性控制单个字符的亮度 用于突出显示显示器的重要区域。有些具有电容表面， 这意味着它们可以用于 触摸屏.

　　与LCD相比，VFD具有相对较高的功耗(因此它们更少 适用于 电池- 动力小工具，如袖珍计算器和 数字手表)。其他问题包括VFD的某些部分 显示屏逐渐变亮或变暗(由 荧光粉随着年龄的增长而发光不那么明亮)和闪烁(a 使用错误频率进行多路复用导致的问题)。