冷陰極熒光燈(CCFL)用作背光液晶顯示器(LCD)的白光源。CCFL提供了許多理想的功能,但它們也具有獨特的特征,必須考慮這些特征以最大限度地發揮其實用性。本應用筆記描述了CCFL的一些獨特特性。
介紹
冷陰極熒光燈(CCFL)是充滿惰性氣體的密封玻璃管。當在管子上放置高電壓時,氣體電離產生紫外線(UV)。反過來,紫外線激發磷光體的內部涂層,產生可見光。CCFL具有許多理想的功能,包括:
出色的白光源
低成本
高效率(電力輸入,熄燈)
使用壽命長(》 25K 小時)
穩定可預測的運行
亮度可以輕松改變
重量 輕
CCFL具有一些獨特的特征,必須考慮這些特征以最大限度地提高其效率,壽命和實用性。本應用筆記描述了CCFL的一些特性。請注意,此處顯示的數據是在特定 CCFL 上收集的,并且特定數據將根據應用程序中使用的 CCFL 模型而變化。然而,這里描述的一般趨勢適用于所有CCFL。
溫度依賴性
CCFL的工作特性受溫度的強烈影響,如圖1、2和3所示。在低溫下,燈的亮度顯著下降(見圖1),并且最初撞擊(即打開)燈所需的電壓顯著上升(見圖2)。如圖3所示,燈表現出自發熱特性,直接影響燈被擊中后的燈亮度。
圖3.燈管自加熱亮度特性。
燈電流
CCFL效率受驅動燈的電流波形影響很大。正弦波形提供最高的效率。相反,具有峰因數的非正弦波形不是高效的CCFL驅動器。圖4顯示了RMS電流大致相同的兩個電流波形。雖然高波峰因數波形與正弦波形具有相同的RMS電流,但其超過正弦波形150%峰值電平的電流偏移不會產生額外的光,只會產生熱量。這意味著在采用高波峰因數波形運行的系統中,上電到熄燈效率大大降低。
圖4.燈電流波形比較。
直流偏移是使用 CCFL 時必須考慮的另一個波形。為了減少汞在燈內遷移的可能性,燈波形必須具有最小的直流偏移。
CCFL設計為在特定額定電流下工作,典型值為3mA有效值至 8mA有效值范圍。圖5顯示,降低燈電流會降低燈的亮度,而增加電流會增加亮度。請注意,對于較高的電流,這種關系不是線性的。在標稱額定工作電流附近,燈的亮度相對于燈電流的變化幾乎為1:1;然而,在較高的電流下,該比率降至1:3以下。因此,在接近其額定電流的情況下操作燈非常重要,因為遠高于該速率的操作會縮短燈的使用壽命。此外,在LCD電視和LCD PC顯示器等多燈應用中,重要的是將燈保持在相同的電流(即亮度)水平附近,以便在整個LCD面板上提供均勻的光擴散。在這些多燈應用中,必須精確監控和嚴格控制各個燈的電流水平和波形,否則燈可能會表現出不同的亮度水平。
圖5.燈的亮度-電流依賴性。
燈電壓
CCFL工作電壓和最佳性能所需的沖擊電壓隨燈管長度和直徑而變化。圖6顯示了工作電壓如何隨著燈的長度而增加。較小直徑的燈需要更高的工作電壓。
圖6.燈電壓長度依賴性。
CCFL的一個不尋常的特點是它們表現出“負電阻”,這意味著燈電壓隨著電流的增加而下降(見圖7)。單個燈之間的負電阻可能不同,導致燈在任何特定電壓電平下具有不同的電流。因此,在多燈應用中,通過為每個燈提供單獨的變壓器和電流控制,可以實現最均勻的燈性能。
圖7.燈的電壓電流關系。
燈擊
為了產生光,CCFL內的氣體必須首先被電離。當大約是標稱額定工作電壓的 1.2 至 1.5 倍的電壓在燈上放置幾百微秒時,就會發生電離。在發生電離之前,燈的阻抗在幾兆歐姆范圍內;在典型應用中,它看起來幾乎完全是電容式的。在電離開始時,電流開始在燈中流動,其阻抗迅速下降到數百千歐姆的范圍,并且看起來幾乎完全是電阻性的。為了盡量減少燈管應力,醒目的波形應該是對稱的線性正弦斜坡,沒有尖峰。如上所述,撞擊CCFL所需的電壓隨溫度而變化(見圖2)。燈撞擊的確切時間不是高度可重復的,即使在完全相同的溫度和偏置條件下,也可能變化±50%。
審核編輯:郭婷
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