LED光柱顯示器因具有顯示直觀,亮度均勻,可靠性高以及成本低、抗振、耐沖擊等特點已用于各種顯示調節(jié)儀表,作為過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。但是以往見到的驅動方法復雜,需用很多集成電路,難以實現高可靠和簡單實用。本文巧妙地利用點／柱顯示驅動器LM3914和一些分立器件設計了一種101線光柱驅動電路,簡單實用。

    １ LED光柱顯示器簡介

    LED光柱顯示器是由若干LED管芯按規(guī)定長度等距排列組成,按所含發(fā)光二極管數有101線,51線、41線,線間距有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JDG 101A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（以共陽極為例）。

    它有10組發(fā)光二極管（1）～（10）,也稱為10段,每段又有10個發(fā)光二極管,也稱為10個點。每段的陽極相連,共引出10個陽極,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個陰極,依次標記為1～10,另外還有一個發(fā)光二極管一般用于電源指示,也可以不用。

    ２ 驅動電路設計

    LED光柱的點陣結構決定了其顯示方式必然是段掃描及點顯示的掃描顯示。驅動電路的基本原理就是把輸入的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘?并用動態(tài)掃描方法輸出轉變的數字量。

    LM3914是10位發(fā)光二極管驅動器,它可以把輸入模擬量轉換為數字量輸出驅動10位發(fā)光二極管來進行點顯示或柱顯示。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個精密分壓電阻,7腳和8腳之間是一個參考電壓源,9腳為點／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0～1.2V電壓時,通過比較器即可點亮0～10個發(fā)光二極管。

    ８腳也可以按需要調整到合適的電位上,此時需要８腳對地接電阻R2（圖中未畫出）,則8腳電位為：。利用這一關系可以將8腳電位設計為浮動的,即段掃描時同時改變R2,則可在8腳產生一個階梯電位,6腳和4腳則可以產生一個階梯基準,這樣當掃描到第N(N=1～10）段時,該段基準電壓即決定了該段光柱所點亮的線數。

    所設計的驅動電路如圖３所示,圖中GV即表示101線LED光柱。555和R1,R2,C1組成振蕩器,為4017提供時鐘信號,4017是十進制計數器／脈沖分配器,每來一個時鐘周期,Q0～Q9依次輸出一個高電平,T1～T10依次導通,進行光柱段掃描,同時T11～T20也依次導通,改變每段的基準電壓,通過LM3914進行點顯示,這樣不斷的進行段掃描和點顯示,當掃描頻率大于50Hz時,人的肉眼不會感覺到顯示閃爍。

    ３ 實用結果

    上述驅動電路在本人設計的SXG系列光柱顯示調節(jié)儀中采用,效果很好,該電路稍加改動,即可用于51線或41線光柱。使用時注意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。