冷陰極熒光燈CCFL的獨特特性分析

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(fā)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(chǎn)生紫外線（UV）。反過來，紫外線激發(fā)磷光體的內部涂層，產(chǎn)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(wěn)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(shù)據(jù)是在特定 CCFL 上收集的，并且特定數(shù)據(jù)將根據(jù)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(xiàn)出自發(fā)熱特性，直接影響燈被擊中后的燈亮度。

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(shù)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(shù)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(chǎn)生額外的光，只會產(chǎn)生熱量。這意味著在采用高波峰因數(shù)波形運行的系統(tǒng)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(jiān)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)最均勻的燈性能。

圖7.燈的電壓電流關系。

燈擊

為了產(chǎn)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(fā)生電離。在發(fā)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(shù)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