一種實(shí)用的LED光柱顯示器驅動(dòng)方法

LED光柱顯示器因具有顯示直觀(guān)，亮度均勻，可靠性高以及成本低、抗振、耐沖擊等特點(diǎn)已用于各種顯示調節儀表，作為過(guò)程量或控制量以及閥位的模擬指示，已成為當代國際面板表的最新潮流。但是以往見(jiàn)到的驅動(dòng)方法復雜，需用很多集成電路，難以實(shí)現高可靠和簡(jiǎn)單實(shí)用。本文巧妙地利用點(diǎn)/柱顯示驅動(dòng)器LM3914和一些分立器件設計了一種101線(xiàn)光柱驅動(dòng)電路，簡(jiǎn)單實(shí)用。
1 LED光柱顯示器簡(jiǎn)介
　　LED光柱顯示器是由若干LED管芯按規定長(cháng)度等距排列組成，按所含發(fā)光二極管數有101線(xiàn)，51線(xiàn)、41線(xiàn)，線(xiàn)間距有1mm、0.9mm、0.75mm，可視寬度一般為3.5mm，具有紅、橙、綠等顏色。下面是JDG101A光柱使用的極限參數：
　　?環(huán)境溫度：－25°C～+60°C
　　?存儲溫度：－30°C～+70°C
　　?每段正向電流：10mA，其中正向脈沖電流15mA(脈寬3ms，占空比1：1)
　　?耗散功率：2200mW
　　光電特性(25°C，每段)：
　　?正向電壓(10mA):2.2V
　　?反向電流：最大10μA
　　?發(fā)光強度(5mA):0.4～0.5mcd
　　其內部結構如圖1所示(以共陽(yáng)極為例)。
　　它有10組發(fā)光二極管(1)～(10)，也稱(chēng)為10段，每段又有10個(gè)發(fā)光二極管，也稱(chēng)為10個(gè)點(diǎn)。每段的陽(yáng)極相連，共引出10個(gè)陽(yáng)極，依次標記為A～J，各段的相應發(fā)光二極管陰極相連，共引出10個(gè)陰極，依次標記為1～10，另外還有一個(gè)發(fā)光二極管一般用于電源指示，也可以不用。
2 驅動(dòng)電路設計
　　LED光柱的點(diǎn)陣結構決定了其顯示方式必然是段掃描及點(diǎn)顯示的掃描顯示。驅動(dòng)電路的基本原理就是把輸入的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘?，并用?dòng)態(tài)掃描方法輸出轉變的數字量。
　　LM3914是10位發(fā)光二極管驅動(dòng)器，它可以把輸入模擬量轉換為數字量輸出驅動(dòng)10位發(fā)光二極管來(lái)進(jìn)行點(diǎn)顯示或柱顯示。其內部結構及基本應用電路如圖2所示。

4腳和6腳之間連接有10個(gè)精密分壓電阻，7腳和8腳之間是一個(gè)參考電壓源，9腳為點(diǎn)/柱模式選擇，5腳為信號輸入端。LM3914參考電壓源輸出約
　　1.2V，即在7腳和8腳之間維持一個(gè)1.2V的基準電壓Vref，該基準可以直接給內部分壓器使用，這樣當Vin(5腳)輸入一個(gè)0～1.2V電壓時(shí)，通過(guò)比較器即可點(diǎn)亮0～10個(gè)發(fā)光二極管。
　　8腳也可以按需要調整到合適的電位上，此時(shí)需要8腳對地接電阻R2(圖中未畫(huà)出)，則8腳電位為：V⑧＝(Vref/R1)×R2。利用這一關(guān)系可以將8腳電位設計為浮動(dòng)的，即段掃描時(shí)同時(shí)改變R2，則可在8腳產(chǎn)生一個(gè)階梯電位，6腳和4腳則可以產(chǎn)生一個(gè)階梯基準，這樣當掃描到第N(N＝1～10)段時(shí)，該段基準電壓即決定了該段光柱所點(diǎn)亮的線(xiàn)數。
　　所設計的驅動(dòng)電路如圖3所示，圖中GV即表示101線(xiàn)LED光柱。555和R1，R2，C1組成振蕩器，為4017提供時(shí)鐘信號，4017是十進(jìn)制計數器/脈沖分配器，每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘周期，Q0～Q9依次輸出一個(gè)高電平，T1～T10依次導通，進(jìn)行光柱段掃描，同時(shí)T11～T20也依次導通，改變每段的基準電壓，通過(guò)LM3914進(jìn)行點(diǎn)顯示，這樣不斷的進(jìn)行段掃描和點(diǎn)顯示，當掃描頻率大于50Hz時(shí)，人的肉眼不會(huì )感覺(jué)到顯示閃爍。

3 實(shí)用結果
　　上述驅動(dòng)電路在本人設計的SXG系列光柱顯示調節儀中采用，效果很好，該電路稍加改動(dòng)，即可用于51線(xiàn)或41線(xiàn)光柱。使用時(shí)注意R11～R20應采用精密電阻。還要注意輸入信號送到LM3914前應有調零和調滿(mǎn)。