冷陰極熒光燈英文名Cold Cathode Fluorescent Lamps，簡稱CCFL。這類燈的管徑為1.8mm 3.0mm，普遍采用三基色熒光粉，通常采用Ni 、Ta 、Zr等金屬作為冷陰極，在高的啟動電壓下形成輝光放電使燈管工作冷陰極熒光燈具有體積小、亮度高、壽命長的特點，但工作前需要預熱。該類光源已經廣泛應用于液晶顯示器，液晶電視機的背光源中。隨著背光照明在辦公用筆記本電腦和家用電器如電視機、數碼相機、攝像機等中的應用與日俱增，高亮度的冷陰極超細管徑熒光燈為此應運而生。

雖然在電話、手機、PDA和數碼棺機等便攜式電子產品小尺寸彩屏中的背光照明早已是LED一統天下，但在筆記本電腦、LCD彩電、LCD監視機等大尺寸LCD的背光照明中，CCFL卻獨領風騷。盡管在大尺寸LCD背光應用中，CCFL將會遇到LED的競爭，但近期因LED價格居高不下，并且數十個乃至數百個LED在一起用作背光燈時發光亮度不均勻問題也成為一個準入的技術門檻。因此CCFL的統治地位在今后幾年中不會被LED所取代。

一、CCFL的結構及其主要特點

1、CCFL的結構與工作原理

CCFL類似于霓虹燈，陰極為冷陰極，管徑很細（僅約2~8mm），發光原理與熒光燈基本相同。當在合格的冷陰極熒光燈二電極上接入點燈回路（逆變器）的輸出端，并在點燈回路輸入端輸入額定電壓和電流時，即在冷陰極熒光燈的二電極上施加了數佰伏的電壓和50KHZ頻率及額定毫安的高頻電流。這時在二電極上產生了熱量發射出大量電子，在二電極之間形成的電場作用下電子撞擊氣體分子使分子電離產生更多的離子和電子，這樣快速增長使氣體很快完全電離。同時，電極的發熱和電離的離子和電子在高頻電場中加熱使?水銀迅速氣化，水銀蒸氣濃度達到飽和，電子、離子與水銀蒸氣的碰撞機率越來越大，產生的紫外線強度逐漸增大并達到飽和，紫外線照射到熒光層時使熒光層發出一定色溫的可見光，這樣冷陰極熒光燈就開始正常地工作了。雖然這個發光的過程較復雜，但這過程的時間從幾毫秒到幾秒鐘就全部完成了。

CCFL的結構如上圖所示。CCFL玻璃管內充有汞和惰性氣體（氖-氬混合氣體），內壁涂了一層三基色（RGB）熒光粉。CCFL陰極形狀為中空筒狀，由鎳、鉬等金屬材料制成，筒內壁涂有發光材料。根據需要，CCFL可以做成不同的形狀，如下圖所示。在CCFL兩端加一高壓時，管內氣體電離發出波長為253.7nm的紫外線，被管內壁上的熒光粉所吸收，轉換為可見光{波長為400~7OOnm）后被輻射出來。

2、CCFL的主要特性

由于CCFL管徑很細，而且長度較短（為十幾到幾十個厘米），工作電流很小，通常為3~8mA。但是，CCFL的工作電壓卻較高，達250~6OOV（有效值），為熒光燈工作電壓的數倍乃至近10倍。CCFL的觸發啟動電壓至少是其工作電壓的1.5倍，通常為600~l500V{有效值）。

CCFL的優點是電氣與光學特性較穩定，壽命長（達15~2Okh），耐震動，耐沖擊（大于1O0g），耐點滅性強（達10萬次）。但是，由于LCD面板較大，所需CCFL燈管較多，驅動燈管的逆變器數量也較多，在整機中所占成本份額較大。由于CCFL含有汞，從環保性來看，不符合歐盟關于限制有害物質的RoHS指令和關于報廢電子電氣設備的Weee指令規定，而LED則不存在這方面的問題。

二、CCFL電子驅動電路及其控制器IC

CCFL電子驅動器也稱CCFL電子變壓器或電子鎮流器。無論是交流市電供電（如220V/50Hz）還是低壓直流供電（范圍為3~3OV（的CCFL驅動電路，其核心是一個DC/AC高頻逆變器{輸出頻率為20~1OOkHz）。為滿足CCFL啟動和工作電壓要求，CCFL逆變器輸出均連接一個高頻升壓變壓器，升壓比往往達60~lOO。在CCFL作為LCD背光源應用時，其驅動電路必須具備模擬尤其是數控可調光功能。CCFL驅動電路均采用控制器IC。依據CCFL控制器，CCFL驅動電路分為半橋、全橋和推挽三種類型，并且以后兩種為主。

1、半橋驅動電路目前CCFL半橋控制器IC僅有MAX8729、UCC3976和UBA2070等幾種。半橋拓樸結構需要兩個功率開關（多為MOSFET），電路效率較高。飛利浦半導體的UBA2070適用于高達277V的交流供電。CCFL半橋驅動電路如上圖所示。圖中，Q1和Q2為半橋開關；RT與CT用作設置開關頻率：T1為升壓變壓器，T1升壓比（即次級與初級繞組之間的匝數比）為N；C1為隔直流電容，C2為T1次級并聯電容。上圖所示電路的諧振槽路等效電路如下圖所示。其中人為T1次級繞組漏感，C1為反射到次級的串聯電容，RL為CCFL燈管的等效電阻，方波AC信號源代表半橋功率級。

根據上圖所示的等效電路，可以理解CCFL觸發啟動電壓的產生。在CCFL未被觸發之前，其阻值無窮大，諧振槽路為并聯拓樸，諧振頻率FP由L、C1和C2共同決定

逆變器像一個電壓源，在諧振時在燈管兩端產生一個約IOOOV的高壓使燈管電離而導通。一旦燈被點亮，CCFL電阻值急劇下降，逆變器接近于在串聯諧振模式操作，像一個電流源。電路串聯諧振頻率fs由L和C1決定

2、全橋驅動電路

CCFL全橋驅動器IC大多為一個通道，代表性產品有美信公司的MAX8709（QFN28封裝）、MAX8722A（QSOP24封裝）、MAX8751（QPN32封裝）、MAX8759（QFN32封裝）和飛兆半導體的FAN7310（SSOP20封裝）等。這些控制IC帶有模擬和數字PWM（DPWM）調光及負載開路與短路等保護功能。

CCFL全橋驅動電路需用4個功率開關，輸出功率比半橋大1倍。上圖所示為采用MAX8722A的CCFL全橋驅動電路。該電路的工作原理與半橋電路幾乎完全相同。變壓器T1匝數比為1：93，CCFL燈電流為6mA，觸發電壓為l600V，工作電壓為650V。電路DC輸入電壓Vin為8~24V，DPWM頻率fdpwm為209Hz（由引腳FREQ上電阻R6設定）。當在IC引腳5（CNTL）加一個O~2V的調光控制電壓時，可以調節燈亮度，調光范圍為10%~1OO%。MAX8722A也可利用DPWM方法實現數字調光。MAX8722A提供T1次級過電流保護、次級電壓限制、燈開路保護和初級過電流保護。R1用作傳感燈電流，電容分壓器C3/C4用作檢測T1次級電壓，R3用作感測T1次級電流。

事實上，上圖所示電路通過兩個初級并聯的變壓器，可以驅動兩支CCFL燈管。在有些應用中，變壓器次級也可以并聯兩支CCFL燈。

3、推挽驅動電路 CCFL推挽式驅動電路需要兩個功率開關，變壓器初級帶中心抽頭的電路如上圖所示。其中，CO1和CO2組成電容分壓器，用作感測T1次過電壓，R5用作感測燈電流。DS3984有4個通道，每個通道通過變壓器初級并聯可驅動4支CCFL燈。

上圖所示為采用MAX1610的推挽式諧振CCFL驅動電路。其中，T1（初級）、C1、Q1和Q2組成振蕩電路，振蕩頻率由諧振腔電容C1、T1初級繞組電感值（LP=44μH）和T1次級反射到初級的電感量決定。T1初次級繞組匝數比為1：67，T1次級電路為；孚動供電結構（CCFL無接地端）。MAXl610采用16引腳SO封裝，得用內部5比特的增/減計數器完成CCFL的調光。R1用作檢測振蕩器電流，D1、R3與R4組成燈開路檢測電路。