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ccfl
閱讀�8300�(shí)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�(gòu)造類似常用的日光�,通過(guò)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�。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�(dòng)能而向外發(fā)射:冷陰極,是指�(wú)須把陰極加熱,而是利用電場(chǎng)的作用來(lái)控制界面的勢(shì)能變化,使陰極內(nèi)的電子把�(shì)能轉(zhuǎn)換為�(dòng)能而向外發(fā)射。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)射,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(zhǎng)。故在液晶屏的背光源�,常常使用冷陰極�

  在兩端加一定高�(這�(gè)電壓為啟�(dòng)電壓,一般為1500�1800V)�(shí),燈管中的汞原子在高壓的作用下會(huì)釋放出紫外光,波�(zhǎng)大約�253.7nm。與此同�(shí),有一部分電能�(zhuǎn)化為熱能白白消耗掉了,大約只有60%電能會(huì)�(zhuǎn)化成紫外�。燈管的�(nèi)壁涂有一層薄薄的白色熒光�(假定這�(gè)燈管是白色的),這層熒光粉在吸收到燈管內(nèi)的紫外光后會(huì)�(fā)出可見光,這時(shí)就看到燈管亮起來(lái)�。這�(gè)�(diǎn)亮的�(guò)程很短,一般為1�2s。燈管被�(diǎn)亮后,由于內(nèi)部氣體性質(zhì)�(fā)生了變化,此�(shí)只需要比啟動(dòng)電壓低很多的一�(gè)小電�(這�(gè)電壓為維持電�,一般為500�800V)就可以維持燈管繼�(xù)�(diǎn)亮,而且亮度不會(huì)�(fā)生變�。冷陰極熒光燈是一�(gè)非線性負(fù)�,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�(dòng)�(shí),當(dāng)電壓還沒有達(dá)到啟�(dòng)電壓�(shí),燈管呈正電�(�(shù)兆歐),一旦達(dá)到啟�(dòng)值,燈管�(nèi)部發(fā)生電離放�,產(chǎn)生電�,此�(shí)電流增加,燈管兩端電壓下�,呈�(fù)阻特J�。所�,冷陰極熒光燈觸�(fā)�(diǎn)亮后,在電路中必須有限流裝置,把燈管工作電流限制在-�(gè)額定值上,否則,電流�(guò)大會(huì)燒毀燈管,電流過(guò)小點(diǎn)亮又難以維持�

�(jié)�(gòu)

  CCFL是一�(gè)密閉的氣體放電管,在管的兩端是陰冷�,采用鎳、鉭和鋯等金屬做成,�(wú)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媒,再有就是少量的汞��

電氣特�

  CCFL需要在高壓、交流電源的�(qū)�(dòng)下工�,因此,在液晶顯示器�,需要將開關(guān)電源電路�(chǎn)生的低壓直流(12V)變換為高壓交流電�,這項(xiàng)工作由高壓板完成。為了降低CCFL的功耗,提高高壓板電路的�(zhuǎn)換效�,應(yīng)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(diǎn)亮之前,�(huì)呈現(xiàn)出一�(gè)很高的阻�,須加一�(gè)1500V(均方根�)以上的正弦波交流電壓,其峰-峰值可�(dá)3000�5000V <SUB>P-P</SUB>;而當(dāng)燈管�(diǎn)亮后,氣體會(huì)全部電離,燈管內(nèi)的阻抗會(huì)降低�80kΩ左右,此�(shí)燈管的工作電壓會(huì)降低�600V(均方根�)左右。CCFL的工作頻率一般會(huì)�(shè)置在40�80kHz,因?yàn)榇藭r(shí)的發(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似,在未�(diǎn)亮前,CCFL呈現(xiàn)�(wú)窮大的阻抗,一旦點(diǎn)�,基本上是一�(gè)電阻型阻�。因此,�(duì)于CCFL的啟�(dòng),可以首先用一�(gè)啟動(dòng)電壓將燈管點(diǎn)�,然后限制并維持通過(guò)CCFL的電流,在一定的電流作用下產(chǎn)生相�(yīng)的壓��

重要參數(shù)

  (l)啟動(dòng)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[%]�(shí)的實(shí)際工作時(shí)間為燈管壽命),工作環(huán)境溫度下,使燈管�(diǎn)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(dǎo)線、接插件�)�(duì)啟動(dòng)電壓有一定的影響�

  (2)工作電流

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

  (3)工作電壓

  燈管�(diǎn)亮之后,在一定的壽命�(shí)間內(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)�(dòng)燈管的高壓是一�(gè)交流信號(hào),交流信�(hào)的頻率稱為工作頻�,一般為40�80kHz。在同等的工作電�、工作電壓驅(qū)�(dòng)下,CCFL的發(fā)光亮度與工作頻率有關(guān),在工作頻率激�(lì)�,CCFL的發(fā)光亮�,偏離工作頻率,�(fā)光亮度下��

  (5)等效電阻

  CCFL類似于齊納二極管,在未點(diǎn)亮前呈現(xiàn)�(wú)窮大的阻�,點(diǎn)亮之后則基本為一�(gè)電阻性阻��

  (6)輸出功率

  輸出功率具體依燈管種類、長(zhǎng)短和�(shù)量而定,一般在3�6W�

�(yōu)�(diǎn)與存在的�(wèn)�

  CFL有許多優(yōu)�(diǎn),包括:它是�(yōu)良的白光源;低成�;高效率(光輸出與輸入電功率之�);長(zhǎng)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(wèn)�,主要有�

  (1)CCFL需要采用交流波形驅(qū)�(dòng),任何直流成分都�(huì)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)�(dòng)燈管。因此,CCFL通常需要一�(gè)DC/AC(直流/交流)逆變器來(lái)將直流電壓變換成40�80k吒的交流波形�

  (2)在液晶顯示器中,CCFL等間隔地分布在整�(gè)液晶屏背板上,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�,但�(shí)際情況并不十分理想,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�(shí),其�(qū)�(dòng)頻率可能�(huì)干擾顯示的畫�。如果燈頻接近視頻刷新頻率的某�(gè)倍頻,就�(huì)在屏幕上出現(xiàn)緩慢移動(dòng)的線或帶。因�,需要嚴(yán)格控制燈頻在±5%以�(nèi),以消除這種�(wèn)��

  (4)用于�(diào)節(jié)燈亮度的脈沖�(diào)光頻率也同樣要求�(yán)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(hào),在短時(shí)間內(nèi)將燈�(guān)閉,�(dá)到調(diào)光目�。由于關(guān)閉時(shí)間很短,不足以使電離�(tài)消失,如果脈沖調(diào)光頻率接近垂直同步頻率的倍頻,也�(huì)�(chǎn)生滾�(dòng)�。同樣,將脈沖調(diào)光頻率嚴(yán)格控制在±5[%]以內(nèi)就可以消除這�(gè)�(wèn)��

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

新型介紹

  隨著CCFL技�(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了一些新型的冷陰極熒光燈,現(xiàn)介紹如下�

  (1)�(wú)極冷陰極熒光�(EEFL)

  這是一種直管形熒光�,又稱“無(wú)極熒光燈�。其基本�(jié)�(gòu)與常用的CCFL相同,只不過(guò)管內(nèi)沒有電極,而在管外兩端包以鋁膜作為外電�,管�(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(qiáng)�0.8kPa。此背光源以5MHz的正弦電壓驅(qū)�(dòng),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(shè)在外部而有利于并列啟動(dòng),而且亮度比CCFL高出60%以上,適用于高亮度、大面積的顯示器中。EEFL系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)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�(duì)金屬電極在燈管內(nèi)形成感應(yīng)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)�(dòng)上的區(qū)別在�,CCFL只能是單管驅(qū)�(dòng),而EEFL則可以并�(lián)�(qū)�(dòng)。另�,F(xiàn)EEL的更換也比較方便�

  (2)外電極無(wú)極熒光燈

  外電極無(wú)極熒光燈主要有兩種形式:一種是在燈管兩端外�(cè)�(shè)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(shí),內(nèi)電極與管外軸向分布的線圈外電極通過(guò)電力線溝通,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�(zhǎng)而減小。本光源以脈沖電壓取代正弦波電壓�(qū)�(dòng),從而避免了�(yáng)極區(qū)的收��

  (3)介電隔板充氙熒光�

  介電隔板充氙熒光燈的基本�(jié)�(gòu)是由�、后玻璃基板�(gòu)成的,前玻璃基板的內(nèi)�(cè)面設(shè)置有ITO透明�(dǎo)電薄�,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,為維持放電的空間,空間�(nèi)充人的氙氣壓�(qiáng)�266kPa。背光源以電壓為1kV、頻率為20kHz的高頻交流脈沖工��

  (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�(duì)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(shí)因離子轟擊而造成的電極濺射。這種背光源的兩�(gè)電極是由電壓、脈寬及�(shí)間間隔相�,但電信�(hào)的相位差�180°的電脈沖串驅(qū)�(dòng)�

  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(qiáng)�13.3kPa的氬-氪-汞�(Ar-Kr-Hg),另一種是壓強(qiáng)�5.3kPa的氬-氖一氙氣(Ar-Ne-Xe),工作電壓分別為700V�1400V�

�(yīng)�

  由于CCFL具有燈管�(xì)�、結(jié)�(gòu)�(jiǎn)�、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(zhǎng)、顯色性好、發(fā)光均勻等�(yōu)�(diǎn),所�,CCFL是當(dāng)前液晶屏最為理想的背光�,同�(shí)廣泛�(yīng)用于廣告燈箱、掃描儀等儀器設(shè)備上�

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