冷阴极荧光灯CCFL的独特特性分析

冷阴极荧光灯（CCFL）用作背光液晶显示器（LCD）的白光源。CCFL提供了许多理想的功能，但它们也具有独特的特征，必须考虑这些特征以最大限度地发挥其实用性。本应用笔记描述了CCFL的一些独特特性。

介绍

冷阴极荧光灯（CCFL）是充满惰性气体的密封玻璃管。当在管子上放置高电压时，气体电离产生紫外线（UV）。反过来，紫外线激发磷光体的内部涂层，产生可见光。CCFL具有许多理想的功能，包括：

出色的白光源

低成本

高效率（电力输入，熄灯）

使用寿命长（》 25K 小时）

稳定可预测的运行

亮度可以轻松改变

重量 轻

CCFL具有一些独特的特征，必须考虑这些特征以最大限度地提高其效率，寿命和实用性。本应用笔记描述了CCFL的一些特性。请注意，此处显示的数据是在特定 CCFL 上收集的，并且特定数据将根据应用程序中使用的 CCFL 模型而变化。然而，这里描述的一般趋势适用于所有CCFL。

温度依赖性

CCFL的工作特性受温度的强烈影响，如图1、2和3所示。在低温下，灯的亮度显着下降（见图1），并且最初撞击（即打开）灯所需的电压显着上升（见图2）。如图3所示，灯表现出自发热特性，直接影响灯被击中后的灯亮度。

灯电流

CCFL效率受驱动灯的电流波形影响很大。正弦波形提供最高的效率。相反，具有峰因数的非正弦波形不是高效的CCFL驱动器。图4显示了RMS电流大致相同的两个电流波形。虽然高波峰因数波形与正弦波形具有相同的RMS电流，但其超过正弦波形150%峰值电平的电流偏移不会产生额外的光，只会产生热量。这意味着在采用高波峰因数波形运行的系统中，上电到熄灯效率大大降低。

图4.灯电流波形比较。

直流偏移是使用 CCFL 时必须考虑的另一个波形。为了减少汞在灯内迁移的可能性，灯波形必须具有最小的直流偏移。

CCFL设计为在特定额定电流下工作，典型值为3mA有效值至 8mA有效值范围。图5显示，降低灯电流会降低灯的亮度，而增加电流会增加亮度。请注意，对于较高的电流，这种关系不是线性的。在标称额定工作电流附近，灯的亮度相对于灯电流的变化几乎为1：1;然而，在较高的电流下，该比率降至1：3以下。因此，在接近其额定电流的情况下操作灯非常重要，因为远高于该速率的操作会缩短灯的使用寿命。此外，在LCD电视和LCD PC显示器等多灯应用中，重要的是将灯保持在相同的电流（即亮度）水平附近，以便在整个LCD面板上提供均匀的光扩散。在这些多灯应用中，必须精确监控和严格控制各个灯的电流水平和波形，否则灯可能会表现出不同的亮度水平。

图5.灯的亮度-电流依赖性。

灯电压

CCFL工作电压和最佳性能所需的冲击电压随灯管长度和直径而变化。图6显示了工作电压如何随着灯的长度而增加。较小直径的灯需要更高的工作电压。

图6.灯电压长度依赖性。

CCFL的一个不寻常的特点是它们表现出“负电阻”，这意味着灯电压随着电流的增加而下降（见图7）。单个灯之间的负电阻可能不同，导致灯在任何特定电压电平下具有不同的电流。因此，在多灯应用中，通过为每个灯提供单独的变压器和电流控制，可以实现最均匀的灯性能。

图7.灯的电压电流关系。

灯击

为了产生光，CCFL内的气体必须首先被电离。当大约是标称额定工作电压的 1.2 至 1.5 倍的电压在灯上放置几百微秒时，就会发生电离。在发生电离之前，灯的阻抗在几兆欧姆范围内;在典型应用中，它看起来几乎完全是电容式的。在电离开始时，电流开始在灯中流动，其阻抗迅速下降到数百千欧姆的范围，并且看起来几乎完全是电阻性的。为了尽量减少灯管应力，醒目的波形应该是对称的线性正弦斜坡，没有尖峰。如上所述，撞击CCFL所需的电压随温度而变化（见图2）。灯撞击的确切时间不是高度可重复的，即使在完全相同的温度和偏置条件下，也可能变化±50%。

审核编辑：郭婷