真空熒光顯示器
真空熒光顯示器,日文稱蛍光表示管，英文稱VFD（Vaccum Fluorescent Display)，中國大陸也稱熒光數碼管，是一種自發光顯示裝置。
概要和簡史
[編輯]VFD誕生於1966年的日本，發明人為伊勢電子的中村正。最初這種元件被用於早期數碼設備，比如計算器，儀表，電子鐘和工業顯示之類。後來隨着成本下降和大規模商業化生產，被廣泛用於家電（如錄像機，音響），在1980年代左右開始被汽車廠家用作數碼化儀錶板。以小型顯示裝置居多，也可製作到中型（比如字板，紅綠燈）乃至巨大的商用尺寸（比如索尼的Jumbotron戶外顯示系統）。進入2000年代後，由於替代品 - 彩色帶背光LED和OLED的普及，使用率逐漸減少。
技術原理
[編輯]真空熒光管的基本原理就是電子管的原理[1]：燈絲加熱到攝氏600度左右，發出電子由陰極吸收，電子在閘極的吸引下加速射向陽極，轟擊陽極上塗覆的熒光粉後發出可見光，因此控制閘極的電壓就可以控制顯示。真空熒光管在一定程度上類似於陰極射線管，也是封裝在抽真空的玻璃之中。但區別在於，VFD發出電子對應只固定靶位，因而不需要偏轉。因電子行程很短，陽極也不需要高壓。很大程度上，VFD是作為輝光管(Nixie Tube)的替代品出現。VFD比之輝光管，無須高壓（後者的陽極電壓通常達到170V左右），顯示內容和色彩相對靈活，可以一定規模集成（製成多段位的顯示面板）而且成本低（無需填充稀有氣體）。VFD有分單色和多色版本，前者的成本更低，多數為祖母綠色，可以通過外部的遮罩鍍膜改變總體顯示顏色。多色的版本在不同段位上使用不同的熒光粉，但一旦成形，顏色是不可控制的。
實際使用中，多段熒光數碼管是每個段位對應一個閘極引腳。多位且重複的顯示（例如計算器）可以採取共閘極，以掃描（快速輪流導通）的方式工作減少總引腳數目。
主要生產廠家
[編輯]日本是VFD的發明者，也是最主要的供應商。在這類元件的鼎盛時期，全球最主要的供應商有兩家，分別是雙葉(Futaba)和日本電氣(NEC)。日本以外，蘇聯[2]和中華人民共和國[3]等也掌握VFD的製造技術，VFD生產國的普遍特點是都有製造真空元件的通用經驗和設備。
主要優點
[編輯]- 亮度高
- 色域廣，顏色鮮活悅目
- 沒有可視角度限制
- 可靠性高（耐溫性，機械可靠性）
- 壽命長（平均5萬小時，長壽品可達10萬小時）
- 成本相對低（特別是，和早期同時代的液晶顯示有比較優勢）
主要缺點
[編輯]- 電源比較複雜（需要負電源，一般必須配合定製變壓器，增加了實施成本）
- 功耗相對高（不適合電池設備使用。例如，使用VFD的計算器功耗可能比黑白LCD型號高出4-5個數量級）
- 顯示內容相對固定而不靈活（多數為段位而非點陣驅動，因此一般是規模客制，不具有通用性）
- 可能產生較強電磁干擾（包括段位間，和對設備其他元件的影響）
- 生產線固定設備投入大
正因這些缺點，VFD在商業上不斷被較新的技術取代。
老化問題
[編輯]VFD雖然壽命較長，但也存在老化問題。主要是長時間使用後，發光效率會衰減。很多使用VFD的設備都是事實上常年不斷電的，而且配件不通用難於更換，因此老化問題有較大的影響。 長期不使用的VFD有可能會產生陰極中毒的現象，即越不經常使用的段位，反而亮度越差。這種老化可能藉由正常的通電得以「激活」。 通過提高燈絲電壓的方法，可提高發無線電子的能力從而提高衰減後VFD的整體亮度。但這種方法最直觀的缺陷是會讓燈絲更熱，以至燈絲的本底橘紅色顯現到顯示上，也會縮短組件的整體壽命。
