冷陰極熒光燈(CCFL)的特性

1、冷陰極熒光燈(CCFL)特性摘要：冷陰極熒光燈(CCFL)用作白光源為液晶顯示器(LCD)提供背光。CCFL可提供許多很好的特性，但也要考慮它們獨(dú)特特征，以便使其可用性最大化。這篇應(yīng)用筆記描述了一些CCFL的獨(dú)特特性。 介紹冷陰極熒光燈(CCFL)是填充了惰性氣體的密封玻璃管。當(dāng)在管子上加高壓時(shí)，氣體電離產(chǎn)生紫外(UV)光。UV光激勵(lì)內(nèi)部磷光粉涂層，產(chǎn)生可見(jiàn)光。CCFL具有很多非常好的特性，包括： 極佳的白光源 低成本 高效率(電源進(jìn)到燈光出) 長(zhǎng)壽命(>25K小時(shí)) 穩(wěn)定及可預(yù)知的操作 亮度可輕易變化 重量輕 為使CCFL效率、壽命和可用性最大化，必須考慮到其所具有的一些獨(dú)特特性。這篇

2、應(yīng)用筆記描述了其中的一些CCFL特性。需注意的是，這里給出的數(shù)據(jù)是在特定的CCFL上采集的，根據(jù)應(yīng)用中所用到的CCFL模塊的不同，詳細(xì)數(shù)據(jù)會(huì)有所改變。不過(guò)，這里描述的通用趨勢(shì)適用于所有CCFL。 溫度影響如圖1、2和3所示，CCFL的工作特性很大程度上受溫度的影響。在低溫下，燈管亮度下降非常明顯(參見(jiàn)圖1)，且燈管啟輝所需的電壓(例如，開(kāi)啟)顯著上升(參見(jiàn)圖2)。如圖3所示，燈管表現(xiàn)出的自加熱特性將直接影響燈管啟輝后的燈管亮度。 圖1. 燈管-亮度溫度依從關(guān)系 圖2. 啟輝電壓-溫度依從關(guān)系 圖3. 燈管自加熱亮度特性 燈管電流CCFL效率很大程度上受驅(qū)動(dòng)燈管的電流波形的影響。正弦波形可提供最

3、好的效率。相反地，振幅因數(shù)很大的非正弦波形不是高效的CCFL驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖4顯示的是具有相似RMS電流的兩個(gè)電流波形。雖然高振幅因數(shù)波形與正弦波形具有相同的RMS電流，但其超出正弦波形的150%峰值幅值的電流漂移并不產(chǎn)生額外的光，而是僅產(chǎn)生熱。這意味著工作在高振幅因數(shù)波形下的系統(tǒng)，其電氣功率轉(zhuǎn)化為亮度輸出的效率被降低很多。 CCFL設(shè)計(jì)用于運(yùn)行在特定額定電流下，典型值范圍是3mARMS至8mARMS。圖5顯示的是減少燈管電流會(huì)降低燈管亮度，且增加燈管電流會(huì)提高燈管亮度。注意的是這種關(guān)系在較高的電流下不是線(xiàn)性的。在接近標(biāo)稱(chēng)額定工作電流時(shí)，燈管的亮度按照與燈管電流成幾乎1:1的比率關(guān)系變化；但在更高

4、的電流下該比率降到小于1:3。因此，使燈管運(yùn)行在接近其額定電流下是很重要的，因?yàn)檫\(yùn)行在遠(yuǎn)超過(guò)其額定值時(shí)會(huì)降低燈管壽命。同樣，在像LCD TV及LCD PC監(jiān)視器這樣的多燈管應(yīng)用中，為了在整個(gè)LCD面板上提供統(tǒng)一的光擴(kuò)散，保持燈管接近相同電流(例如，亮度)幅值是很重要的。在這些多燈管應(yīng)用中，單個(gè)燈管電流幅值和波形必須要精確監(jiān)視且嚴(yán)格控制，否則，很可能燈管將表現(xiàn)出不同的亮度。 圖5. 燈管亮度-電流依從關(guān)系 燈管電壓達(dá)到最佳工作性能所要求的CCFL工作及啟輝電壓是根據(jù)燈管長(zhǎng)度和直徑而定的。圖6顯示的是工作電壓是如何根據(jù)燈管長(zhǎng)度增加的。直徑小些的燈管需要高些的工作電壓。 圖6. 燈管電壓-長(zhǎng)度依從關(guān)系 CCFL具有表現(xiàn)為'負(fù)阻'的非一般特性，也就是說(shuō)當(dāng)電流增加時(shí)(參見(jiàn)圖7)燈管電壓降低。負(fù)阻因燈管而異，這就造成不同燈管在任意特定電壓下都具有不同的電流，因此，每個(gè)燈采用單獨(dú)的變壓器和電流控制電路將可獲得最為均勻的燈管特性。 圖7. 燈管電壓與電流關(guān)系 燈管啟輝在電離發(fā)生之前，燈管上的阻抗為幾兆歐姆級(jí)的；在典型應(yīng)用中，幾乎可看成是純?nèi)菪缘?。在電離開(kāi)始時(shí)，電流開(kāi)始流入燈管，其電阻很快跌落至幾百千歐姆級(jí)，幾乎可看成是純阻性的。為降低燈管壓力，啟輝波形應(yīng)是對(duì)稱(chēng)的、不帶尖峰的線(xiàn)性正弦波斜坡。如上面注明的，啟輝C