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ccfl
閱讀�8301時間�2010-10-15 09:05:00

  CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamps)即冷陰極熒光�,是一種氣體放電發(fā)光器�,其構造類似常用的日光燈,通過連接插頭高壓�相��

原理

  通常�(fā)射電子的材料,即陰極,分冷與熱兩種。熱陰極,是指用電流方式把陰極加熱至800℃以�,讓陰極�(nèi)的電子因獲得熱能后轉(zhuǎn)換為動能而向外發(fā)射:冷陰�,是指無須把陰極加熱,而是利用電場的作用來控制界面的勢能變�,使陰極�(nèi)的電子把勢能�(zhuǎn)換為動能而向外發(fā)�。兩種陰極的區(qū)別是,熱陰極用低電壓就可以產(chǎn)生電子發(fā)�,而冷陰極往往需要很高的電壓才能�(chǎn)生電子發(fā)�;熱陰極的壽命比較短,冷陰極的壽命比較長。故在液晶屏的背光源�,常常使用冷陰極�

  在兩端加一定高�(這個電壓為啟動電壓,一般為1500�1800V)時,燈管中的汞原子在高壓的作用下會釋放出紫外�,波長大約是253.7nm。與此同�,有一部分電能�(zhuǎn)化為熱能白白消耗掉�,大約只�60%電能會�(zhuǎn)化成紫外�。燈管的�(nèi)壁涂有一層薄薄的白色熒光�(假定這個燈管是白色�),這層熒光粉在吸收到燈管內(nèi)的紫外光后會�(fā)出可見光,這時就看到燈管亮起來�。這個點亮的過程很短,一般為1�2s。燈管被點亮后,由于�(nèi)部氣體性質(zhì)�(fā)生了變化,此時只需要比啟動電壓低很多的一個小電壓(這個電壓為維持電壓,一般為500�800V)就可以維持燈管繼�(xù)點亮,而且亮度不會�(fā)生變�。冷陰極熒光燈是一個非線性負�,燈管的供電必須是交流正弦波,頻率為40�80kHz�

  冷陰極熒光燈在開始啟動時,當電壓還沒有達到啟動電壓時,燈管呈正電�(�(shù)兆歐),一旦達到啟動�,燈管內(nèi)部發(fā)生電離放電,�(chǎn)生電�,此時電流增�,燈管兩端電壓下�,呈負阻特J�。所�,冷陰極熒光燈觸�(fā)點亮�,在電路中必須有限流裝置,把燈管工作電流限制在-個額定值上,否�,電流過大會燒毀燈管,電流過小點亮又難以維持�

結構

  CCFL是一個密閉的氣體放電�,在管的兩端是陰冷�,采用鎳、鉭和鋯等金屬做�,無須加熱即可發(fā)射電�。燈管內(nèi)主要是惰性氣體氬�,另�,有充人少量的氖氣和氪氣作為放電的觸�,再有就是少量的汞氣�

電氣特�

  CCFL需要在高壓、交流電源的�(qū)動下工作,因�,在液晶顯示器中,需要將開關電源電路�(chǎn)生的低壓直流(12V)變換為高壓交流電�,這項工作由高壓板完成。為了降低CCFL的功�,提高高壓板電路的轉(zhuǎn)換效率,應盡可能地使CCFL的電氣特性與高壓板電路的電氣參數(shù)相匹��

  CCFL在點亮之�,會呈現(xiàn)出一個很高的阻抗,須加一�1500V(均方根�)以上的正弦波交流電壓,其峰-峰值可�3000�5000V <SUB>P-P</SUB>;而當燈管點亮�,氣體會全部電離,燈管內(nèi)的阻抗會降低�80kΩ左右,此時燈管的工作電壓會降低到600V(均方根�)左右。CCFL的工作頻率一般會設置�40�80kHz,因為此時的�(fā)光效率比其他頻率下高�15[%]左右�

  可見,在某些情況�,CCFL的伏安特性與齊納二極管十分相�,在未點亮前,CCFL呈現(xiàn)無窮大的阻抗,一旦點亮,基本上是一個電阻型阻抗。因�,對于CCFL的啟�,可以首先用一個啟動電壓將燈管點亮,然后限制并維持通過CCFL的電�,在一定的電流作用下產(chǎn)生相應的壓降�

重要參數(shù)

  (l)啟動電壓

  在燈管壽命范圍內(nèi)(一般規(guī)定燈管的�(fā)光亮度降低至最初值的80[%]時的實際工作時間為燈管壽�),工作環(huán)境溫度下,使燈管點亮所需要施加在燈管兩端的電壓�,一般為交流1500�1800V。高壓板電路輸出端與CCFL之間的連線(包括PC板走�、導�、接插件�)對啟動電壓有一定的影響�

  (2)工作電流

  燈管正常工作時的電流為工作電�,為5�9mA。由于CCFL的亮度主妻與其工作電流有�,但為保證使用壽�,其兩端的電流要大于配屏�(guī)定的最小�,要小于配屏�(guī)定的�。當?shù)陀谄渥钚≈禃r,燈管工作極易出�(xiàn)起輝不正?,F(xiàn)象,甚至是不能點亮燈�;當高于值時,就算電流再�,亮度也不會提高多少,且電流越大,使用壽命越短�

  (3)工作電壓

  燈管點亮之后,在一定的壽命時間�(nèi),在給定的工作電流下,燈管兩端的電壓值為工作電壓,正常的工作電壓一般為600�800V�

  (4)工作頻率

  �(qū)動燈管的高壓是一個交流信�,交流信號的頻率稱為工作頻率,一般為40�80kHz。在同等的工作電�、工作電壓驅(qū)動下,CCFL的發(fā)光亮度與工作頻率有關,在工作頻率激勵下,CCFL的發(fā)光亮�,偏離工作頻�,發(fā)光亮度下��

  (5)等效電阻

  CCFL類似于齊納二極管,在未點亮前呈現(xiàn)無窮大的阻抗,點亮之后則基本為一個電阻性阻��

  (6)輸出功率

  輸出功率具體依燈管種�、長短和�(shù)量而定,一般在3�6W�

�(yōu)點與存在的問�

  CFL有許多優(yōu)點,包括:它是優(yōu)良的白光�;低成本;高效率(光輸出與輸入電功率之�);長壽命(大于25000h);穩(wěn)定的工作狀�(tài);容易調(diào)節(jié)亮度;重量輕�。但是,CCFL也存在一些問�,主要有�

  (1)CCFL需要采用交流波形驅(qū)動,任何直流成分都會使一部分氣體*在燈管的一�,造成不可逆轉(zhuǎn)的光梯度,使燈管的一端比另一端更�。此�,為了提高效�(光輸出與輸入電功率之�),需要用接近正弦的波形驅(qū)動燈�。因�,CCFL通常需要一個DC/AC(直流/交流)逆變器來將直流電壓變換成40�80k吒的交流波形�

  (2)在液晶顯示器�,CCFL等間隔地分布在整個液晶屏背板�,以提供的光分布。這就要求所有燈要工作在相同的亮度下。盡管在CCFL和LCD面板之間安羽:有散光�,可�(xié)助均勻分布背光,但實際情況并不十分理�,CCFL不均勻的燈管亮度仍然很容易被察覺,并影響圖像�(zhì)��

  (3)CCFL工作在高壓高頻下,在工作�,其�(qū)動頻率可能會干擾顯示的畫�。如果燈頻接近視頻刷新頻率的某個倍頻,就會在屏幕上出�(xiàn)緩慢移動的線或帶。因此,需要嚴格控制燈頻在±5%以�(nèi),以消除這種問題�

  (4)用于�(diào)節(jié)燈亮度的脈沖�(diào)光頻率也同樣要求嚴格控制。這種�(diào)光方式通常是采�30�200Hz頻率范圍的脈寬調(diào)�(PWM)信號,在短時間內(nèi)將燈關閉,達到調(diào)光目�。由于關閉時間很�,不足以使電離態(tài)消失,如果脈沖調(diào)光頻率接近垂直同步頻率的倍頻,也會產(chǎn)生滾動線。同樣,將脈沖調(diào)光頻率嚴格控制在±5[%]以內(nèi)就可以消除這個問��

  (5)有些CCFL和液晶屏是做成一個整體的,若燈管損壞,只能更換整個液晶面板模�,造成維修成本增加�

新型介紹

  隨著CCFL技術的不斷�(fā)�,出�(xiàn)了一些新型的冷陰極熒光燈,現(xiàn)介紹如下�

  (1)無極冷陰極熒光燈(EEFL)

  這是一種直管形熒光�,又稱“無極熒光燈�。其基本結構與常用的CCFL相同,只不過管內(nèi)沒有電極,而在管外兩端包以鋁膜作為外電極,管內(nèi)壁涂以三基色熒光�,管�(nèi)充有5[%]氬氣(Ar),并添加了汞�(Hg)和氖�(Ne),內(nèi)充氣體的壓強�0.8kPa。此背光源以5MHz的正弦電壓驅(qū)�,兩極電壓的相位差為180°�

  EEFL不同于電極在燈管�(nèi)部的CCFL,電極設在外部而有利于并列啟動,而且亮度比CCFL高出60%以�,適用于高亮�、大面積的顯示器�。EEFL系統(tǒng)基于電磁感應的原�,使等離子體與電路磁力線耦合,利用套在燈管外面的一對金屬電極在燈管�(nèi)形成感應電流,而不像普通熒光燈那樣,利用電極將外部的電能轉(zhuǎn)化為燈內(nèi)部工作所需要的能量�

  EEFL與CCFL在驅(qū)動上的區(qū)別在�,CCFL只能是單管驅(qū)�,而EEFL則可以并�(lián)�(qū)�。另外,F(xiàn)EEL的更換也比較方便�

  (2)外電極無極熒光燈

  外電極無極熒光燈主要有兩種形式:一種是在燈管兩端外�(cè)設置螺旋外電極:另一種則是在燈管一端內(nèi)裝一電極,而在燈管另一端外纏繞著線圈外電極。燈管內(nèi)充有氬氙混合�(Ar-Xe)。工作時,內(nèi)電極與管外軸向分布的線圈外電極通過電力線溝�,而氣體放電的電子則因隨電力線分布而避免了碰撞。外電極線圈的螺距隨放電路徑的延長而減�。本光源以脈沖電壓取代正弦波電壓�(qū)�,從而避免了陽極區(qū)的收縮�

  (3)介電隔板充氙熒光�

  介電隔板充氙熒光燈的基本結構是由�、后玻璃基板構成�,前玻璃基板的內(nèi)�(cè)面設置有ITO透明導電薄膜,而后玻璃基板�(nèi)�(cè)面覆蓋有一層金屬電極層;兩板上都有一厚度�60nm的介電層;熒光粉則沉積于�、后玻璃基板的內(nèi)表面介質(zhì)層的上面。前、后玻璃基板的間距為1mm,為維持放電的空�,空間內(nèi)充人的氙氣壓強為266kPa。背光源以電壓為1kV、頻率為20kHz的高頻交流脈沖工作�

  (4)扁平外電極熒光燈

  扁平外電極熒光燈是日本研制的一種平板型熒光�,即在其前玻璃板的內(nèi)�(cè)面有一對厚膜電極,電極上覆蓋有一層厚度為0.06mm的透明介電�,以防止在放電時因離子轟擊而造成的電極濺射。這種背光源的兩個電極是由電�、脈寬及時間間隔相等,但電信號的相位差為180°的電脈沖串驅(qū)動�

  這種扁平熒光燈背光源有兩種規(guī)�,它們分別被充人不同成分的放電氣體:一種是壓強�13.3kPa的氬-氪-汞�(Ar-Kr-Hg),另一種是壓強�5.3kPa的氬-氖一氙氣(Ar-Ne-Xe),工作電壓分別為700V�1400V�

應用

  由于CCFL具有燈管細小、結構簡�、表面溫升小、表面亮度高、易加工成各種形狀(直管�、L彀U�、環(huán)形等),使用壽命長、顯色性好、發(fā)光均勻等�(yōu)�,所以,CCFL是當前液晶屏最為理想的背光�,同時廣泛應用于廣告燈箱、掃描儀等儀器設備上�

維庫電子�,電子知�,一查百��

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