一种实用的LED光柱显示器驱动方法

LED光柱显示器因具有显示直观，亮度均匀，可靠性高以及成本低、抗振、耐冲击等特点已用于各种显示调节仪表，作为过程量或控制量以及阀位的模拟指示，已成为当代国际面板表的最新潮流。但是以往见到的驱动方法复杂，需用很多集成电路，难以实现高可靠和简单实用。本文巧妙地利用点/柱显示驱动器LM3914和一些分立器件设计了一种101线光柱驱动电路，简单实用。
1 LED光柱显示器简介
　　LED光柱显示器是由若干LED管芯按规定长度等距排列组成，按所含发光二极管数有101线，51线、41线，线间距有1mm、0.9mm、0.75mm，可视宽度一般为3.5mm，具有红、橙、绿等颜色。下面是JDG101A光柱使用的极限参数：
　　・环境温度：－25°C～+60°C
　　・存储温度：－30°C～+70°C
　　・每段正向电流：10mA，其中正向脉冲电流15mA(脉宽3ms，占空比1：1)
　　・耗散功率：2200mW
　　光电特性(25°C，每段)：
　　・正向电压(10mA):2.2V
　　・反向电流：最大10μA
　　・发光强度(5mA):0.4～0.5mcd
　　其内部结构如图1所示(以共阳极为例)。
　　它有10组发光二极管(1)～(10)，也称为10段，每段又有10个发光二极管，也称为10个点。每段的阳极相连，共引出10个阳极，依次标记为A～J，各段的相应发光二极管阴极相连，共引出10个阴极，依次标记为1～10，另外还有一个发光二极管一般用于电源指示，也可以不用。
2 驱动电路设计
　　LED光柱的点阵结构决定了其显示方式必然是段扫描及点显示的扫描显示。驱动电路的基本原理就是把输入的模拟信号转变为数字信号，并用动态扫描方法输出转变的数字量。
　　LM3914是10位发光二极管驱动器，它可以把输入模拟量转换为数字量输出驱动10位发光二极管来进行点显示或柱显示。其内部结构及基本应用电路如图2所示。

4脚和6脚之间连接有10个精密分压电阻，7脚和8脚之间是一个参考电压源，9脚为点/柱模式选择，5脚为信号输入端。LM3914参考电压源输出约
　　1.2V，即在7脚和8脚之间维持一个1.2V的基准电压Vref，该基准可以直接给内部分压器使用，这样当Vin(5脚)输入一个0～1.2V电压时，通过比较器即可点亮0～10个发光二极管。
　　8脚也可以按需要调整到合适的电位上，此时需要8脚对地接电阻R2(图中未画出)，则8脚电位为：V⑧＝(Vref/R1)×R2。利用这一关系可以将8脚电位设计为浮动的，即段扫描时同时改变R2，则可在8脚产生一个阶梯电位，6脚和4脚则可以产生一个阶梯基准，这样当扫描到第N(N＝1～10)段时，该段基准电压即决定了该段光柱所点亮的线数。
　　所设计的驱动电路如图3所示，图中GV即表示101线LED光柱。555和R1，R2，C1组成振荡器，为4017提供时钟信号，4017是十进制计数器/脉冲分配器，每来一个时钟周期，Q0～Q9依次输出一个高电平，T1～T10依次导通，进行光柱段扫描，同时T11～T20也依次导通，改变每段的基准电压，通过LM3914进行点显示，这样不断的进行段扫描和点显示，当扫描频率大于50Hz时，人的肉眼不会感觉到显示闪烁。

3 实用结果
　　上述驱动电路在本人设计的SXG系列光柱显示调节仪中采用，效果很好，该电路稍加改动，即可用于51线或41线光柱。使用时注意R11～R20应采用精密电阻。还要注意输入信号送到LM3914前应有调零和调满。