冷陰極管與熱陰極管 (施工中) 1.關於冷陰極管 無論是冷陰極管還是熱陰極管﹐就原理上而言都是熒光管﹐其發光原理與一般熒光管相同。
冷陰極管與熱陰極管的很大一個區別在於電極部分。 冷陰極管因其結構簡單﹐所以可以是非常細的熒光管。 由于電極的電子發射不是熱電子發射﹐故稱其為冷陰極管(Cold Cathode Fluorescent Lamp-CCFL)。 另一方面﹐一般的熒光管由于其電極有白熱燈絲﹐使其發熱並引起熱電子發射﹐故稱之為熱陰極管(Hot Cathode Fluorescent Lamp-HCFL)。 2.冷陰極管與熱陰極管的應用領域 熱陰極管由于其電極的構造無法小型化﹐故不適合于細型熒光管。 因此﹐熱陰極管主要應用于高功率的熒光管。 一般照明用的熒光管幾乎都是這個。 另一方面﹐冷陰極管由于其具有的細型的特性﹐主要被用于液晶用背面照明(背光)。
再者,最近常可以看到彩色冷陰極管用於汽車等的裝飾品,受到大家的矚目。 如果看到從旁邊穿過的汽車中有藍色或紫色的裝飾品,那就是冷陰極管。 另外,與熱陰極管相比,冷陰極管具有使用壽命長,體積小,功率低等特性,這些特性被活用於常明燈等,用途日趨廣泛。 3.冷陰極管的熱量 容易被誤解的是:通常會認為冷陰極管的陰極較冷,所以在陰極產生的熱量可能會比較小。 這是極大的錯誤,冷陰極管的陰極所發生的熱量要比同樣功率的熱陰極管大得多。 冷陰極管與熱陰極管內部的電壓坡度如圖1所示。 此處﹐請注意意陰極下降電壓與電弧柱的電壓下降。 無論冷陰極管還是熱陰極管﹐實際上能源消耗轉化為光的部分都是電弧柱的部分。 由于陰極下降電壓部分沒有用於發光﹐因此所有的能源都被轉變為熱量而浪費。 這個陰極下降電壓在熱陰極管上小﹐而在冷陰極管上大。 即﹕冷陰極管比熱陰極管的效率低。 冷陰極管在其陰極附近消耗沒用的能源﹐其結果﹐「冷」陰極管卻是熱電極。 因此﹐使用冷陰極管設計機器的時候﹐要注意使陰極附近良好放熱。 4.冷陰極管的製造廠商 比較有代表性的廠家舉例如下。
目前﹐對於筆記本電腦等所使用的冷陰極管的評價還是SanKen電氣的產品較好。 5.冷陰極管的電氣特性 因為冷陰極管的陰極下降電壓較大,為了改善效率,所以增加電弧柱(日文:陽光柱)的阻抗值,使大部分的實際能量能夠在可視光中消耗。其結果,管電流變小、阻抗值(impedance)增加。
若冷陰極管的阻抗要使用在筆記型電腦的話,一般為50KΩ~200KΩ(圖2)。與此相較,熱陰極管使用於一般照明時為200KΩ~1KΩ左右。管電流越大的話,阻抗值則會急劇降低,而有負性阻抗特性。筆記型電腦用的冷陰極管放電電壓一般約為700V。熱陰極管時則約為70V~140V左右。 冷陰極管的管電壓較高,燈管的阻抗(impedance)較高,所以會強烈受到雜散電容的影響。看看下面的情況。
圖3為冷陰極管未組裝在液晶背光板時測定的電流-電壓特性。一般而言,冷陰極管的阻抗(impedance)(管電壓/管電流)以管電流的-5/4次方為比例,這是眾所皆知的。另外,微小電流領域中的管電壓被稱為是Kick-Off電壓、或者是點燈電壓。點燈電壓的意義是,冷陰極管若一旦未置於這樣的高電壓狀況則不會放電,但是冷陰極管中仍有極大的疑問。這是因為,冷陰極管組裝在背光板之後,此特性會有大的變化。圖4中粉紅色的特性即是組裝在背光板的狀態下測定的冷陰極管的電壓-電流特性。
為了能夠對照,比較了裸管狀態冷陰極管的電壓-電流特性,和裸管相較之下,組裝在背光板後的Kick-Off電壓(點燈電壓)消失了。這是因為液晶背光板中一般使用的反射板是金屬,會有接近導体的效果功用。 這會在設計液晶背光板用Inverter電路時產生奇怪的問題。實際設計液晶背光板用Inverter電路時,冷陰極管的規格書中必有如上記載著開始放電電壓的數值圖,這是不具意義的。本來設計Inverter電路時就無須此數值了。如果要設計這樣的Inverter電路,成本會提高。實際上需要的是組裝在背光板的狀態中的電壓-電流特性。由此特性表中求得最大電壓,若開放輸出電壓較此最大電壓高約30%的話,即可獲得一成本合理的Inverter電路。
在此,更詳細地看組裝在液晶背光板中的冷陰極管的管電流-管電壓特性如下(圖5)。
若將-5/4次方特性領域作成圖表,則如下圖。
液晶背光板中使用的是此領域中的定電流特性領域的後半段到-5/4次方特性領域前半的實用性領域。此領域為冷陰極管管電流越增加,則管電壓越下降的特性,亦被稱為負性阻抗特性領域。 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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