基本信息
- 项目名称：
- 基于等离子体辉光放电技术的电子黑板研究与实现
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 传统黑板污染环境危害人体健康、书写效果不佳，而现有电子黑板产品普遍存在成本高、使用不方便等问题而推广受到限制。因此，需要开发出一种廉价、可靠、环保和实用的电子黑板。该电子黑板由辉光放电点阵屏、静电书写笔和静电黑板刷组成。利用辉光放电管的电压处于熄灭电压和击穿电压之间时在同向和反向静电场控制下具有自主发光和“亮-灭”双稳态的特性，从而实现显示书写和擦除。
- 详细介绍：
- 传统黑板污染环境危害人体健康、书写效果不佳，而现有电子黑板产品普遍存在成本高、使用不方便等问题而推广受到限制。因此，需要开发出一种廉价、可靠、环保和实用的电子黑板。该电子黑板由辉光放电点阵屏、静电书写笔和静电黑板刷组成。利用辉光放电管的电压处于熄灭电压和击穿电压之间时在同向和反向静电场控制下具有自主发光和“亮-灭”双稳态的特性，从而实现显示书写和擦除。 创新点： 1、通过实验发现了等离子体辉光放电管具有可控双稳态，找到了可控制其在“亮-灭”双稳态之间转变的方案。 2、设计了静电书写笔和静电黑板刷，实现了电子黑板的书写与擦除，由此提出了一种基于等离子气体辉光放电技术的新型电子黑板显示方案，系统结构简单可靠。 技术关键：电子黑板的核心为由辉光放电管组成的点阵屏。充满稀有气体的辉光放电管内含有两个电极，两电极接上电源后，电极之间存在电场。当电源电压高于点燃电压即电极之间的电场大于电离电场时，稀有气体原子被电离，空间中形成大量的电子和离子，大量的粒子被电场加速，碰撞激发中性气体原子发出可见光或紫外光；气体一旦被电离，随着电压下降，辉光放电逐渐减弱，但电场降到小于电离电场时，辉光放电仍然能维持；当电压降到低于熄灭电压即电场小于消电离电场时，辉光放电才终止，根据以上特点，可以对辉光放电管进行控制，使其在“亮-灭”双稳态之间转变。 技术关键：电子黑板的核心为由辉光放电管组成的点阵屏。充满稀有气体的辉光放电管内含有两个电极，两电极接上电源后，电极之间存在电场。当电源电压高于点燃电压即电极之间的电场大于电离电场时，稀有气体原子被电离，空间中形成大量的电子和离子，大量的粒子被电场加速，碰撞激发中性气体原子发出可见光或紫外光；气体一旦被电离，随着电压下降，辉光放电逐渐减弱，但电场降到小于电离电场时，辉光放电仍然能维持；当电压降到低于熄灭电压即电场小于消电离电场时，辉光放电才终止，根据以上特点，可以对辉光放电管进行控制，使其在“亮-灭”双稳态之间转变。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：传统黑板污染环境危害人体健康、书写效果不佳，而现有电子黑板产品普遍存在成本高、使用不方便等问题而推广受到限制。因此，需要开发出一种廉价、可靠、环保和实用的电子黑板。 基本思路：该电子黑板由辉光放电点阵屏、静电书写笔和静电黑板刷组成。利用辉光放电管的电压处于熄灭电压和击穿电压之间时在同向和反向静电场控制下具有自主发光和“亮-灭”双稳态的特性，从而实现显示书写和擦除。 创新点： 1、通过实验发现了等离子体辉光放电管具有可控双稳态，找到了可控制其在“亮-灭”双稳态之间转变的方案。 2、设计了静电书写笔和静电黑板刷，实现了电子黑板的书写与擦除，由此提出了一种基于等离子气体辉光放电技术的新型电子黑板显示方案，系统结构简单可靠。 技术关键：电子黑板的核心为由辉光放电管组成的点阵屏。充满稀有气体的辉光放电管内含有两个电极，两电极接上电源后，电极之间存在电场。当电源电压高于点燃电压即电极之间的电场大于电离电场时，稀有气体原子被电离，空间中形成大量的电子和离子，大量的粒子被电场加速，碰撞激发中性气体原子发出可见光或紫外光；气体一旦被电离，随着电压下降，辉光放电逐渐减弱，但电场降到小于电离电场时，辉光放电仍然能维持；当电压降到低于熄灭电压即电场小于消电离电场时，辉光放电才终止，根据以上特点，可以对辉光放电管进行控制，使其在“亮-灭”双稳态之间转变。
科学性、先进性
- 该电子黑板利用辉光放电管的电压处于熄灭电压和击穿电压之间时在同向和反向静电场控制下具有自主发光和“亮-灭”双稳态的特性，从而实现显示书写和擦除。该电子黑板显示效果好，性能可靠易操作，结构简单成本低。
获奖情况及鉴定结果
- 第四届“挑战杯”湖南科技大学大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、图纸、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点：辉光放电电子黑板利用辉光放电管在点燃电压和熄灭电压之间同时具有能发光和能存储“亮-灭”双稳态这两个特性，用外部静电场和磁场控制，使电子黑板的发光部件和控制部件集于辉光放电管一体，使单个像素既能自主发光又能存储“亮-灭”双稳态，从而大大简化了电子黑板的结构。 适用范围：该电子黑板结构简单，是适合要求手写的大面积电子屏，特别是像素能发光无需背光和照明，在有些场所有较大优势。该装置除可用作教学会议用电子黑板外，还可以作为公共场所的手写信息公示牌，需及时更新信息的广告牌等。 市场分析：目前，电子黑板主要有三种：一是LED点阵型，二是液晶型，三是电子白板型，但此三种存在显示效果不清晰细腻或成本高等问题，不能在市场上特别是中小学校中普及。辉光放电电子黑板显示效果好，性能可靠易操作，结构简单成本低，环保节能，具有广泛的市场，经济效益可观。
同类课题研究水平概述
- 目前，电子黑板主要的产品技术模式有三种： ①LED+开关原件： LED串联感应开关原件，形成像素点，多个像素点组成整个黑板。该产品结构较简单，LED颜色鲜艳，但像素点体积大，显示精度不高。特别是采用机械或可控硅的开关原件控制效果不佳。 ②液晶手写触屏： 大液晶屏表面附上相同尺寸的电阻膜感应屏，和手机触屏原理相同。显示效果好，但价格非常高。 ③电子白板: 手写输入板连接电脑，通过软件控制，笔迹和文档一起通过投影仪投影。实质上非黑板，只是手写输入板。
