Kundenspezifisches VFD Glass Design Anleitung                                                     Noritake Itron

        
1.  VFD Betrieb


 
2.  VFD Aufbau
3.  Glassgroessen, Displaybereich und Einfallswinkel
4.  Positionierung und Abmasse des Absaugstutzen
5.  Regeln zum Strukturaufbau
6.  Standardmasse der Anschlussbeinchen
7.  Ansteuerung und Stromversorgung
8.  Auswahl der Phosphor Farben
9.  Umgebungs Bedingungen
10.  Download Custom Glass Anfrageformular

       

Vacuum Fluorescent Display (VFD) Technologie mit der ihr eigenen Flexibilität kann sehr effektiv für einzigartige Displayformate in speziellen Kundenanwendungen genutzt werden. VFD ist das bevorzugte Medium in vielen Displayawendungen unserer Kunden und die Anpassungsfähigkeit erlaubt das Display bei speziellen Anwendungen und/oder Mäkten einzusetzen und dabei sofort erkennbare Bilder oder Symbole zu benutzen. Kostenersparnis sind Bestandteil eines kundenspezifischen Designs, weil der Nutzer keine Displayfunktionen bestellt und zahlen möchte, die er gar nicht nutzen kann. Die nachfolgenden Sachpunkte müssen bedacht werden, wenn Ihr VFD entworfen wird.


1. VFD Betrieb

Das VFD besteht aus drei Basis-Elektroden, der Kathode (Faden), der Anode (Phosphor) und dem dem Gitter mit einem hohen Vakuum in einer Glashuelle.
Die Kathode besteht aus feinen Wolframdraehten, die mit Erdungsmetalloxiden beschichtet sind und die Elektronen ausstroemen.  
Das Steuergitter besteht aus dünnen Metallmaschen, die die von der Kathode abgegebenen Elektronen kontrollieren und verteilen.  
Die Anoden sind mit einer Leitschicht beschichtet auf welcher der Phosphor aufgetragen ist um Zeichen, Bilder und Symbole abzubilden.
Die von der Kathode abgegebenen Elektronen werden mit einer positiven Spannung sowohl zum Steuergitter als auch zur Anode beschleunigt. Dieser Vorgang veranlasst den Phosphor das Licht zu erzeugen beim Zusammenstoss mit der Anode. Durch die Kontrolle der positiven order negativen Spannung sowohl am Steuergitter als auch an der Anode erzeugt die gewuenschte erleuchtete Struktur. Die Spannung kann so niedrig sein wie 10VDC.

    
                                                     Fig.1 Basis VFD Struktur   1. Grundsubstrat Glasplatte 10. Getter Pille
2. Verdrahtung (Layout) 11. Front Glas
3. Anode (Leitschicht) 12. Seitenglas
4. Isolationslage 13. Absaugstutzen (Vakuum Tube)
5. Phosphor (Leuchtschicht) 14. NESA (ITO) Schicht
6. leitfaehige Paste 15. Anschlusspins
7. Maschengitter 16. Mold Resin
8. Conductive Frit Glass 17. Loetung
9. Heizfaeden (Kathode) 18. Frit Glass

2. VFD Aufbau
Die VFD’s von Noritake Itron haben mehrere verschiedene Methoden des mechanischen Aufbaus. Das Grundprinzip ist die sogenannte Rahmenkonstruktion.
Die anderen Varianten sind spezifisch zum Produkttyp und sind detaillierter in der entsprechenden Anwendungs-.
beschreibungen in Verbindung mit CIG (Chip in Glass Driver), Active Matrix and Rib Grid beschrieben.    
Die Gitterkonstruktion, die Heizungsbefestigungen und die Anschlusspins haengen an einem einzigen Metallrahmen zusammen. Die Verlaengerungen der Gitterraender werden bis ueber die Aussenseite der Glasflaeche geformt und als Anschlusspins nach aussen geformt. Die Anodenanschluesse sind so geformt, dass sie in die Pads mit der Leitpaste auf dem Basisglas eintauchen und so den elektrischen Kontakt der Anoden nach aussen sicherstellen.
Auf diesen Rahmen wird nun der Heizungsanker, die Aufnahmen fuer die Getterpillen und auch die Heizungsfaeden selbst mit einer genau definierten Vorspannung aufgeschweisst.Der Rahmen wird nun auf das vorbereitete Basisglas und mit dem ebenfalls vorgefertigten Abdeckglass verklebt. Die Anschlusspins werden verzinnt und in eine Form gebracht um in einer Leiterplatte verarbeitet werden zu koennen.
Die Rahmentypen benoetigen fuer jedes Display ein eigenes Stanzwerkzeug. Dies sichert aber ein gutes Produktionsergebnis und eine gute Lebensdauer auch bei extremen Arbeits-und Umgebungsbedingungen.

Eine Weiterentwicklung dieser Rahmenkonstruktion setzt die Gitter direkt auf das Basisglas auf und erlaubt deshalb eine weit komplexere Gitteranordnung.

Bild 2 Rahmenkonstruktion

3. Glasgroessen, Displaybereich, Einfallswinkel im Zusammenhang
Vor der detaillierten Planung Ihrer VFD Vorstellungen sollten Sie gewisse mechanische Einschraenkungen bedingt durch Ansteuerungs- Konstruktions- und Materialbedingungen in Betracht ziehen.  
In der unten angefuehrten Tabelle 1 finden Sie die bevorzugten Glasbreiten, Displaybereiche und Einfallswinkel.
Nach Ihrer Auswahl der Glasbreite, koennen Sie aus der Tabelle 2 Ihre Standard VFD-Groesse auswaehlen.  
Die Glaslaenge des Displaybereiches errechnet sich wie folgt: P1 = L-2xS
Die Werte koennen abhaengig von der Glaslaenge oder dem Aufbau des VFD’s variieren. Bitte wenden Sie sich für Details an uns.
Ein kundenspezifisches VFD ist moeglich, jedoch ist es gewoehnlich fuer Sie wirtschaftlicher eine Standardgroesse auszuwaehlen.
     

Tabelle 1 Glas- Größe und Display-Bereich (mm)
Paket
(W)idth (Breite)		 Display Bereich
Width(P2) (Breite)		 Seitenabstand Space(S) Blick-
winkel

Fig.3 Glasausmaße


Fig.4 Blickwinkel
TYP MAX MIN TYP TYP
20.5 8.0 9.0 12.0 14.0 45deg.
25.0 12.5 13.5 12.0 14.0 49deg.
29.0 15.0 16.5 12.0 14.0 43deg.
33.5 19.5 21.0 12.0 14.0 43deg.
40.0 26.0 27.5 12.0 14.0 43deg.
50.0 33.0 35.0 14.0 16.0 43deg.
60.0 42.0 44.0 14.0 16.0 43deg.
70.0 56.0 58.0 14.0 16.0 40deg.
                 

Tabelle 2 Standard Paket Größe (mm)

Paket Länge (L) 
50 60 75 100 115 150 175 205 220 250
Paket-
breite
Width
(W)		 20.5 Y Y Y Y Y Y        
25.0 Y Y Y Y Y Y Y Y    
29.0 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y
33.5   Y Y Y Y Y Y Y Y Y
40.0   Y Y Y Y Y Y Y Y Y
50.0   Y Y Y Y Y Y Y Y Y
60.0   Y Y Y Y Y Y Y Y Y
Diese Tabelle enthaelt alle genormten Glasgroessen fuer einen passenden und wirtschaftlichen automatisierten Produktionsprozess.
Bitte nehmen Sie mit uns Kontakt auf fuer weitere Anfragen ueber speziel gewuenschte Glasgroessen.

4. Positionierung und Abmasse des Absaugstutzen
Das genormte VFD wird nach dem Absaugen des Vakuums durch einen Absaugstutzen versiegelt. Seine Anbringung kann variieren. Als Alternative zur Verwendung eines Absaugstutzen im Falle von Platzmangel in Ihrem Design, bieten wir Ihnen gegen einen Aufpreis die “Tipless Variante” an. Die “Tipless Variante” bedeutet eine Vakuum -Versiegelung des Displays auf der Rueckseite des Glaskoerpers.   

Tabelle 3 Absaugstutzenpositionierung und Abmasse (mm)

Position Ausmaß
Fig.5 Absaugstutzenpositionierung
Standard T2
oder
T5		 D F H(STD)
2.8 6.0MAX 4.0
3.0 8.0MAX 4.1
3.8 10.0MAX 4.5
5.0 15.0MAX 6.0
kunden-
spezifisch		 T1,T3 or T4
D: Absaugstutzendurchmesser     F: Absaugstutzenlaenge          H: Abmessung von der Mitte des Absaugstutzens zur Traegerglasecke

5. Regeln zum Strukturaufbau
Verschiedene technologische Gesetzmaessigkeiten schraenken die Standardbedruckte Phosphorschicht und Gitterstrukturabmasse ein.

    

Minimale Breite jedes Segments.

 0.18mm MIN für Standard Grün
0.20mm MIN für andere Farben
Mindestabstand zwischen den einzelnen Segmenten
Gleichfarbige Farbsegmente auf der gleichen Anodenschicht.   
Verschiedene Farbsegemente auf der gleichen Anodenschicht.   

Gleiche Farbsegmente auf einer extra Anodenschicht.

   

Verschiedene Farbsegmente auf einer extra Anodenschicht.

   
Einheitliche Leuchtstaerke
Die einheitliche Leuchtstaerke der VFD’s kann durch die Ansteuerung grosser Displaybereiche oder durch das Blinken gewisser Segmente gemindert werden. Nachfolgende Regeln fuer die Einhaltung von Mindestabstaenden zwischen den Anoden sind zu beruecksichtigen:

Verschiedene Anoden dicht beeinander

   

Linienförmige Anode und eine andere Anode dicht zusammen

   
Gitterabstand

Standard Maschengitter Abstand

Maschengitter Abstand in einem Mischaufbau

Bitte nehmen Sie mit uns Kontakt auf fuer die Groesse des ueberlappenden Bereiches

Diese Darstellung kann variieren
basierend auf dem Muster.

6. Glasdicke und Standardabmasse der Anschlussbeinchen
Tabelle 4 setzt die Glasbreite ins Verhaeltnis zur daraus ergebenen Glasdicke und zeigt die Moeglichkeiten der Anschlusspins-Konstruktion auf.
Die gewoehnlichen Anschlusspinlaengen liegen zwischen 2.54 mm und 2.00 mm Falls sie eine andere Länge wünschen, nehmen Sie bitte Kontakt zu uns auf.

Tabelle4 Standard –Anschlusspinlaengen fuer die Rahementyp-Konstruktion
Glasbreite
Width(W)		 Glasdicke
Thickness(T)		 Gerade Pins Rechtwinklige Pins
Fig.6 Standard Anschlußpins 
P Q P Q R
20.5 6.2, 6.7 8.0 4.0 9.0 5.0 2.0
25.0 6.2, 6.7, 8.0
29.0 7.2, 8.0
33.5 8.0
40.0 8.0
10.0 9.0 5.0
50.0 10.0, 11.2
60.0 10.0
13.2 11.0 7.0 2.5
75.0 13.2

In der Tabelle 5 finden Sie die angebotenen Moeglichkeiten von gewuenschten laengeren Anschlussbeinchen. Die Verlaengerung der gewoehnlichen Anschlusspinlaenge wird durch das Anschweissen von Draehten mit einem Durchmesser von 0,5 mm erzielt.

Tabelle 5 Anschlusspinlaengen mit angescheissten Draehten (Einheit: mm)
Paket Breite
Width(W)		 Paket Dicke
Thickness(T)		 Gerade Stecker Rechtwinklige Stecker
Fig.7 angeschweisste Anschlusspins 
P Q P Q R
20.5 6.2 35.0MAX



12.0MIN		 7.0 28.0MAX


6.5MIN		 3.2 2.5
6.7 2.7
25.0 6.2 3.2
7.2 2.7
8.0
29.0 7.2
8.0
33.5 8.0
40.0 8.0
10.0 1.7
50.0 10.0
11.2 25.0MAX

7.0MIN		 0.7 3.5
60.0 10.0
13.2 0MAX
75.0 13.2

7. Ansteuerung und Stromversorgung
Noritake Itron VFD sind mit im Glas integriertem Treiber erhaeltlich oder ohne Treiberbaustein. Wenn die CPU, welche das Display steuert, keine VFD Treiberausgaenge besitzt und die Ausgangsbeinchen ueber 40 ist, empfehlen wir die CIG Technologie.
Der CIG Treiber ermoeglicht eine direkte statische Ansteuerung mit 12 VDC mit bis zu 144 Segmenten ohne die Notwendigkeit des Multiplexen und verschafft somit eine Clock serielle Schnittstelle direkt zum Mikro-Controller.
Genauere Informationen entnehmen Sie bitte aus den Applikationen-Datenblaettern zur VF-Technologie und der CIG-Technologie.

Die Kathode (Heizungsfaeden) wird in der Regel mit einer AC Versorgung von 2 Vac bis 9Vac betrieben, welche durch einen Trafo oder einer Trafospule erzeugt wird. Die Spannung von 22Ma bis 200mA ist von der Displaygroesse abhaengig.. Die Anoden- und Gitter-Spannung benoetigt fuer eine statische Ansteuerung eine 12V Versorgung und fuer eine Multiplex Ansteuerung eine Versorgung von 24V bis zu 70V mit einer 10 bis zu 60 mA Spannungsleistung, welche sich aus der Anzahl der Rastergitter ergibt. Bitte nennen Sie uns die in Ihrem System zur Verfügung stehende Voltzahl.  

8. Auswahl der Phosphorfarben
Die Standard-Phosphorfarbe ist gruen, die durch eine Auswahl von anderen Phosphorfarben, wie in Tabelle 6 aufgelistet, ergaenzt werden kann um Ihnen ein mehrfarbiges Display anzubieten. Die Namen der Phosphors wurden im Januar 2000 geändert.
Wenn durch Definition, Green (Blue Green) eine Rate von 100% hat, hat jede Farbe, die unter den gleichen Bedingungen erzeugt wird, eine Helligkeitsrate wie in Tabelle 6 gezeigt. Obwohl die verschiedenen Phosphorfarben unterschiedliche Helligkeitswerte aufweisen, wird dies durch die Empfindlichkeit des menschlichen Auges nicht so empfunden bedingt durch die Wellenlaengen der Farben. Dadurch wird die Lesbarkeit nicht berührt. Bei einem Multicolordisplay kann eine spezielle Helligkeitsbalance durch Kontrolle der Spannung und/oder dem Pulsverhältnis der Farben erreicht werden.

Tabelle 6 VFD Phosphor Farbtabelle
Farbname CIE color coordinate (TYP) Brightness
Ratio
Neuer Farbname Vorheriger Farbname X Y %
Blue (B) Blue 0.14 0.18 15
Light Blue (lt.B) Neo Blue 0.18 0.19 10
Light Greenish Blue-N (lt.G.B-N) Sky Blue(Blue) 0.18 0.27 20
Bluish Green (B.G) Sky Blue 2 0.20 0.40 45
Green (G) Blue Green 0.24 0.41 100
Vivid Green (vv.G) Emerald Green 0.10 0.73 20
Yellowish Green (Ysh.G) Neo Green 0.28 0.62 20
Yellow Green (Y.G) Lemon 0.38 0.57 40
Greenish Yellow (Gsh.Y) Yellow 0.47 0.51 30
Yellowish Orange (Ysh.O) Amber 0.53 0.47 30
Orange (O) Mandarin 0.60 0.40 20
Reddish Orange (Rsh.O) Red 0.64 0.36 10

Anmerkung: Diese Zahlenangaben sind nur Richtwerte, da die Helligkeit von der jeweiligen Ansteuerungskondition abhaengig ist.


Fig 8 CIE Chromatocity Diagram


Fig 9 Spectrum der Phosphor Farben
Anmerkung: Die Wellenlänge der einzelnen Farben kann variieren und die obige Darstellung dient nur zur Veranschaulichung.

9. Umgebungsbedingungen
Der Arbeitstemperaturbereich des Standard VFD mit Rahmenkonstruktion bewegt sich im Bereich -40C bis +85C. Bitte uebermitteln Sie uns Ihre zu erwartende Aufbewahrungstemperatur mit der Feuchtigkeitsrate und der Vibrationsrate.