1.什麼是ccfl
ccfl(cold cathode fluorescent lamps)即冷陰極螢光燈，是一種氣體放電發光器件，其構造類似常用的日光燈，如圖7 －1所示，通過連線插頭與高壓板相連。
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由於ccfl具有燈管細小、結構簡單、表面溫公升小、表面亮度高、易加工成各種形狀(直管形、l形、u形、環形等)，使用壽命長、顯色性好、發光均勻等優點，所以，ccfl是當前液晶屏最為理想的背光源，同時廣泛應用於廣告燈箱、掃瞄器等儀器裝置上。
ccfl為什麼是「冷」陰極呢？通常發射電子的材料，即陰極，分冷與熱兩種。熱陰極，是指用電流方式把陰極加熱至800℃以上，讓陰極內的電子因獲得熱能後轉換為動能而向外發射：
冷陰極，是指無須把陰極加熱，而是利用電場的作用來控制介面的勢能變化，使陰極內的電子把勢能轉換為動能而向外發射。兩種陰極的最大區別是，熱陰極用低電壓就可以產生電子發射，而冷陰極往往需要很高的電壓才能產生電子發射；熱陰極的壽命比較短，冷陰極的壽命比較長。故在液晶屏的背光源中，常常使用冷陰極。
的結構ccfl是乙個密閉的氣體放電管，其結構如下圖所示，在管的兩端是陰冷極，採用鎳、鉭和鋯等金屬做成，無須加熱即可發射電子。燈管內主要是惰性氣體氬氣，另外，有充人少量的氖氣和氪氣作為放電的觸媒，再有就是少量的汞氣。在兩端加一定高壓(這個電壓為啟動電壓，一般為1500～1800v)時，燈管中的汞原子在高壓的作用下會釋放出紫外光，波長大約是253.
7nm。與此同時，有一部分電能轉化為熱能白白消耗掉了，大約只有60％電能會轉化成紫外光。燈管的內壁塗有一層薄薄的白色螢光粉(假定這個燈管是白色的)，這層螢光粉在吸收到燈管內的紫外光後會發出可見光，這時就看到燈管亮起來了。
這個點亮的過程很短，一般為1～2s。燈管被點亮後，由於內部氣體性質發生了變化，此時只需要比啟動電壓低很多的乙個小電壓(這個電壓為維持電壓，一般為500～800v)就可以維持燈管繼續點亮，而且亮度不會發生變化。冷陰極螢光燈是乙個非線性負載，燈管的供電必須是交流正弦波，頻率為40～80khz。
冷陰極螢光燈在開始啟動時，當電壓還沒有達到啟動電壓時，燈管呈正電阻(數兆歐)，一旦達到啟動值，燈管內部發生電離放電，產生電流，此時電流增加，燈管兩端電壓下降，呈負阻特j跬。所以，冷陰極螢光燈觸發點亮後，在電路中必須有限流裝置，把燈管
工作電流限制在－個額定值上，否則，電流過大會燒毀燈管，電流過小點亮又難以維持。
的電氣特性
ccfl需要在高壓、交流電源的驅動下工作，因此，在液晶顯示器中，需要將開關電源電路產生的低壓直流(12v)變換為高壓交流電源，這項工作由高壓板完成。為了降低ccfl的功耗，提高高壓板電路的轉換效率，應盡可能地使ccfl的電氣特性與高壓板電路的電氣引數相匹配。
ccfl在點亮之前，會呈現出乙個很高的阻抗，須加乙個1500v(均方根值)以上的正弦波交流電壓，其峰－峰值可達3000～5000v p-p；而當燈管點亮後，氣體會全部電離，燈管內的阻抗會降低至80kω左右，此時燈管的工作電壓會降低到600v(均方根值)左右。ccfl的工作頻率一般會設定在40～80khz，因為此時的發光效率比其他頻率下高出15%左右。
可見，在某些情況下，ccfl的伏安特性與齊納二極體十分相似，在未點亮前，ccfl呈現無窮大的阻抗，一旦點亮，基本上是乙個電阻型阻抗。因此，對於ccfl的啟動，可以首先用乙個啟動電壓將燈管點亮，然後限制並維持通過ccfl的電流，在一定的電流作用下產生相應的壓降。
ccfl的電流-電壓關係可用圖描述，曲線分為啟動階段和工作階段，圖中用垂直虛線分開虛線左邊為啟動階段，燈管啟動初期，電流及其微弱，隨著燈管兩端電極之間電壓的增大，燈管內的汞離子加速並定向運動(由於是交流激勵而往復運動)，燈管的電流圖7 3 ccfl的電流－電壓關係步增大，當電壓公升至一定值時，燈管啟動。啟動階段，燈管的電流受電壓制約，電壓越大，電流越小。
燈管啟動之後，呈現電阻特性，並且具有負的穩壓特性，即電流越大，兩端的電壓越小。燈管兩端的電流越大，亮度越高，電壓受制於電流值。在此階段，燈管的電流值實際上決定了燈管的發光亮度，但增大電流的作用是有限的，且過大的電流會使燈管的電極受到損害，進而導致壽命縮短。
的幾個重要引數
ccfl主要有以下幾個重要引數：
(l)啟動電壓在燈管壽命範圍內(一般規定燈管的最大發光亮度降低至最初值的80%時的實際工作時間為燈管壽命)，最低工作環境溫度下，使燈管點亮所需要施加在燈管兩端的電壓值，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板走線、導線、接外掛程式等)對啟動電壓有一定的影響。
(2)工作電流燈管正常工作時的電流為工作電流，為5～9ma。由於ccfl的亮度主妻與其工作電流有關，但為保證使用壽命，其兩端的電流要大於配屏規定的最小值，要小於
於配屏規定的最大值。當低於其最小值時，燈管工作極易出現起輝不正常現象，甚至是不能點亮燈管；當高於最大值時，就算電流再大，亮度也不會提高多少，且電流越大，使用壽命越短。
(3)工作電壓燈管點亮之後，在一定的壽命時間內，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)工作頻率驅動燈管的高壓是乙個交流訊號，交流訊號的頻率稱為工作頻率，一般為40～80khz。在同等的工作電流、工作電壓驅動下，ccfl的發光亮度與工作頻率有關，在工作頻率激勵下，ccfl的發光亮度最大，偏離工作頻率，發光亮度下降。
(5)等效電阻
ccfl類似於齊納二極體，在未點亮前呈現無窮大的阻抗，點亮之後則基本為乙個電阻性阻抗。
(6)輸出功率輸出功率具體依燈管種類、長短和數量而定，一般在3～6w。
的優點與存在問題ccfl有許多優點，包括：它是優良的白光源；低成本；高效率(光輸出與輸入電功率之比)；長壽命(大於25000h)；穩定的工作狀態；容易調節亮度；重量輕等。但是，ccfl也存在一些問題，主要有：
(1)ccfl需要採用交流波形驅動，任何直流成分都會使一部分氣體*在燈管的一端，造成不可逆轉的光梯度，使燈管的一端比另一端更亮。此外，為了提高效率(光輸出與輸入電功率之比)，需要用接近正弦的波形驅動燈管。因此，ccfl通常需要乙個dc/ac(直流/交流)逆變器來將直流電壓變換成40～80k吒的交流波形。
(2)在液晶顯示器中，ccfl等間隔地分布在整個液晶屏背板上，以提供最佳的光分布。這就要求所有燈要工作在相同的亮度下。儘管在ccfl和lcd面板之間安羽：
有散光器，可協助均勻分布背光，但實際情況並不十分理想，ccfl不均勻的燈管亮度仍然很容易被察覺，並影響影象質量。
(3)ccfl工作在高壓高頻下，在工作時，其驅動頻率可能會干擾顯示的畫面。如果燈頻接近**重新整理頻率的某個倍頻，就會在螢幕上出現緩慢移動的線或帶。因此，需要嚴格控制燈頻在±5％以內，以消除這種問題。
(4)用於調節燈亮度的脈衝調光頻率也同樣要求嚴格控制。這種調光方式通常是採用30～200hz頻率範圍的脈寬調變(pwm)訊號，在短時間內將燈關閉，達到調光目的。由於關閉時間很短，不足以使電離態消失，如果脈衝調光頻率接近垂直同步頻率的倍頻，也會產生滾動線。
同樣，將脈衝調光頻率嚴格控制在±5%以內就可以消除這個問題。
(5)有些ccfl和液晶屏是做成乙個整體的，若燈管損壞，只能更換整個液晶面板模組
，造成維修成本增加。
6．ccfl背光源的採光技術採用ccfl背光源，需要設法使光源均勻地、最大量地照射到液晶顯示器件的顯示面上，使其盡可能多地射向**者，這就是背光源的採光技術。
典型採光技術分背光式和邊光式兩類。背光式是在液晶顯示器件整個背面設定乙個平板式面光源，這個整體背光源可以是乙個連續均勻的面光源，如el或平板螢光燈；也可以是乙個由大量點光源連成一片或由點光源和反光罩組成的均勻背景光源，如點陣led背光源等。邊光式則是將線形或點狀光源設定在液晶顯示器件的背後側面，然後通過特殊的導光板和反射板，使其形成乙個與液晶顯示窗大小一致、緊貼於液晶顯示面的均勻背景光。
圖所示是邊光式ccfl背光源採光技術示意圖圖邊光式ccfl背光源採光技術示意圖從上圖中可以看出，背光源的採光元件由導光板、反射板、擴散板、增亮膜等組合而成。其作用是把ccfl發出的線光源通過漫反射成為面光源。
導光板是採光元件的核心，主要功能是導引光線方向，提高面板光輝度及控制亮度均勻。反射板也稱反射片，顧名思義就是將側投光反射到面板。擴散板也稱擴散片，主要功能就是要讓光線透過擴散塗層產生漫射，讓光的分布均勻化。
增亮膜負責把光線聚攏，使其垂直進人液晶模組以提高輝度。
7.關於雙燈、四燈和六燈早期生產的液晶顯示器，使用得比較多的是雙燈設計，就是在液晶屏的上、下邊各有乙個燈管。隨著技術的不斷發展，開始出現四燈和六燈設計。
四燈設計分為三種擺放形式：①四個邊各有乙個燈管；②由上到下四個燈管平均排列的方式；③更多的採用上方兩個燈管、下方兩個燈管的方式。應注意，有一種其實是兩個「u」形燈管在螢幕上、下各排列乙個，看上去是四個燈管，其實仍屬於雙燈的範疇。
六燈與此類似，採用了三根都彎成「u」形的燈管，然後平行放置，以達到六燈的效果，因此有時也將「六燈」稱為「三燈」。
雙燈技術比較老，但卻比較成熟，存在的問題是亮度不夠均勻。四燈是在雙燈基礎上發展而來的，能均勻地補充螢幕光源，避免螢幕灰暗現象的存在，同時還可以增加色彩的表現力。六燈可以讓液晶的亮度更加均勻，但燈管發熱量較大，影響著顯示器的使用壽命，不過，這一問題已基本解決。
維修時，可以通過用手摸的方式判斷燈管的位置及是否損壞，燈管位置溫度較高，如果燈管位置溫度不高，肯定是燈管損壞或其供電出了問題。
8.新型ccfl介紹隨著ccfl技術的不斷發展，出現
了一些新型的冷陰極螢光燈，現介紹如下：
(1)無極冷陰極螢光燈(eefl)
這是一種直管形螢光燈，又稱「無極螢光燈」。其基本結構與常用的ccfl相同，只不過管內沒有電極，而在管外兩端包以鋁膜作為外電極，管內壁塗以三基色螢光粉，管內充有5%氬氣(ar)，並新增了汞氣(hg)和氖氣(ne)，內充氣體的壓強為0.8kpa。
此背光源以5mhz的正弦電壓驅動，兩極電壓的相位差為180°。
eefl不同於電極在燈管內部的ccfl，電極設在外部而有利於並列啟動，而且亮度比ccfl高出60％以上，適用於高亮度、大面積的顯示器中。eefl系統基於電磁感應的原理，使等離子體與電路磁力線耦合，利用套在燈管外面的一對金屬電極在燈管內形成感應電流，而不像普通螢光燈那樣，利用電極將外部的電能轉化為燈內部工作所需要的能量。
eefl與ccfl在驅動上的最大區別在於，ccfl只能是單管驅動，而eefl則可以併聯驅動。另外，feel的更換也比較方便。
(2)外電極無極螢光燈外電極無極螢光燈主要有兩種形式：一種是在燈管兩端外側設定螺旋外電極：另一種則是在燈管一端內裝一電極，而在燈管另一端外纏繞著線圈外電極。
燈管內充有氬氙混合氣(ar-xe)。工作時，內電極與管外軸向分布的線圈外電極通過電力線溝通，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長而減小。
本光源以脈衝電壓取代正弦波電壓驅動，從而避免了陽極區的收縮。
(3)介電隔板充氙螢光燈介電隔板充氙螢光燈的基本結構是由前、後玻璃基板構成的，前玻璃基板的內側面設定有ito透明導電薄膜，而後玻璃基板內側面覆蓋有一層金屬電極層；兩板上都有一厚度為60nm的介電層；螢光粉則沉積於前、後玻璃基板的內表面介質層的上面。前、後玻璃基板的間距為1mm，為維持放電的空間，空間內充人的氙氣壓強為266kpa。背光源以電壓為1kv、頻率為20khz的高頻交流脈衝工作。
(4)扁平外電極螢光燈扁平外電極螢光燈是日本研製的一種平板型螢光燈，即在其前玻璃板的內側面有一對厚膜電極，電極上覆蓋有一層厚度為0.06mm的透明介電層，以防止在放電時因離子轟擊而造成的電極濺射。這種背光源的兩個電極是由電壓、脈寬及時間間隔相等，但電訊號的相位差為180°的電脈衝串驅動。
這種扁平螢光燈背光源有兩種規格，它們分別被充人不同成分的放電氣體：一種是壓強為13.3kpa的氬－氪－汞氣(ar-kr-hg)，另一種是壓強為5.
3kpa的氬－氖一氙氣(ar-ne-xe)，工作電壓分別為700v和1400v。
LCD核心技術 CCFL背光源介紹
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