摘要:本文分析了國(guó)外背光源用冷陰極熒光燈的發(fā)展情況、現(xiàn)狀及近期的發(fā)展動(dòng)態(tài),特點(diǎn)以及生產(chǎn)冷陰極熒光燈的現(xiàn)狀和近期的研究成果、研究方向。
TLg 9`UA 一、序言
[3qJUJM 背光源用冷陰極熒光燈管(CCFL)從上個(gè)世紀(jì)九十年代初開(kāi)始在日本面世以來(lái),由于其具有燈管細(xì)小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、燈管表面亮度高、燈管溫升小,便于加工成各種形狀、壽命長(zhǎng)等等優(yōu)異的特性,迅速在各種類型的背光源、掃描器中得到廣泛的使用。隨著冷陰極熒光燈管自身技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)、辦公設(shè)備、日用產(chǎn)品的迅猛發(fā)展,冷陰極熒光燈管的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣,需求量也急劇增長(zhǎng),尤其是近二年來(lái)通信設(shè)備向高性能化、多機(jī)能化和精細(xì)化發(fā)展和LCD背光源用燈管向大尺寸、長(zhǎng)壽命發(fā)展,對(duì)冷陰極熒光燈管提出了各種各樣的特殊要求,促進(jìn)了冷陰極熒光燈管性能的提高,反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了應(yīng)用的擴(kuò)大。目前全世界冷陰極熒光燈的月產(chǎn)量已達(dá)到2500萬(wàn)支以上并仍在迅速地增長(zhǎng)。
L>N)[;| 二、陰極熒光燈管的發(fā)展和現(xiàn)狀
:ra[e(l9 冷陰極熒光燈管從上世紀(jì)九十年代初在日本被用于背光源照明以來(lái),隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,燈管本身的制造技術(shù)也得到迅猛的發(fā)展。例如在:
Z7Nhb{ 1 燈管直徑方面:
WK.,q># 隨著冷陰極熒光燈應(yīng)用范圍的越來(lái)越廣、越來(lái)越精密化,對(duì)燈管直徑也逐年向更細(xì)小的方向演變。在90年代初冷陰極熒光燈剛剛被推廣使用時(shí),主要使用燈管外直徑為Φ4.0mm的冷陰極熒光燈。到1993年以后背光源用冷陰極熒光燈的主流是采用外徑為Φ3.0mm的燈管。到1995年之后外徑為Φ2.6mm的燈管開(kāi)始主導(dǎo)市場(chǎng),并且更開(kāi)始向外徑Φ2.4mm、Φ2.2mm方向變化。到上世紀(jì)末已開(kāi)始使用外徑Φ2.0mm的燈管。本世紀(jì)初在掌上電腦、數(shù)碼相機(jī)等小型化的用途中更細(xì)的Φ1.8mm的燈管也已大量供應(yīng)市場(chǎng)。最近又有采用Φ1.5mm外徑,壁厚0.2mm的冷陰極熒光燈管的報(bào)導(dǎo)。
\_+Af` 冷陰極熒光燈具有管徑變細(xì)時(shí)會(huì)提高燈管表面亮度的特性,特別是在精細(xì)的背光源組件中由于管徑變細(xì),光線的入射效率會(huì)相應(yīng)地提高,這可以有效地提高背光源板面的亮度。燈管管徑細(xì)化促進(jìn)了冷陰極熒光燈制造技術(shù)的提高,更進(jìn)一步促進(jìn)了冷陰極熒光燈應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大。
Q?'Ax"$D 2 燈管玻璃材料方面:
Mi`t$hmP 在冷陰極熒光燈管開(kāi)始應(yīng)用初期,所用的燈管玻璃材料絕大部份是使用鈉鈣玻璃(或稱蘇打玻璃、屬軟玻璃類)。由于軟玻璃中所含雜質(zhì)氣體較多,而軟玻璃的軟化溫度較低,不能進(jìn)行較高溫度除氣,玻璃中的活性金屬如鈉、鉀、鈣等容易析出而與汞產(chǎn)生化合物,這樣用軟玻璃制的冷陰極熒光燈因使用過(guò)程中排放的雜氣較多,對(duì)汞的吸收較多而限制了燈管的使用壽命和發(fā)光亮度。到1995年左右日本生產(chǎn)冷陰極熒光燈的主要企業(yè)開(kāi)始逐漸改用硬玻璃(即高硼硅酸鹽玻璃,膨脹系數(shù)38~40×10/℃)做燈管,由于硬玻璃中含雜質(zhì)氣體較少,而且除氣溫度允許較高,玻璃中活性金屬的含量較少,固而燈管在使用中壽命較長(zhǎng),可以達(dá)到3萬(wàn)~5萬(wàn)小時(shí),但是硬玻璃燈管對(duì)加工封接等技術(shù)要求比較高。有些燈管生產(chǎn)企業(yè)無(wú)法掌握,之后又出現(xiàn)了介乎二者之間的中間玻璃(又稱鉬組玻璃或鉻玻璃,膨脹系數(shù)46~62×10/℃)。其使用性能和壽命也介乎二者之間。目前背光源用的冷陰極熒光燈在日本、歐美等地區(qū)主要用硬玻璃制的燈管。在臺(tái)灣、中國(guó)大陸仍主要使用軟玻璃或中間玻璃制的燈管。但對(duì)使用要求高的地方仍必須使用硬玻璃制的燈管,這是冷陰極熒光燈的發(fā)展方向。
=4Jg6JKYg 3 電極的改進(jìn):
SQk5SP 冷陰極熒光燈應(yīng)用的初期,對(duì)燈管的非發(fā)光部份(即電極部份)一般要求在10mm左右。常用的水銀封入方法是在電極上裝著水銀藥劑。由于當(dāng)時(shí)燈管內(nèi)徑較大,燈管非發(fā)光部份也允許較長(zhǎng),用上述方法可以滿足用戶的要求,但隨著冷陰極熒光燈的發(fā)展,燈管直徑逐漸變細(xì),應(yīng)用上的精細(xì)化要求對(duì)燈管的非發(fā)光部份(包括導(dǎo)線的焊接點(diǎn)和保護(hù)套一起)最大只允許7mm,而燈管內(nèi)電極端到燈管玻璃密封端只允許最大5mm。燈管直徑變細(xì)要求電極相應(yīng)變小,非發(fā)光部份縮短要求電極也變短,這樣在電極上裝水銀藥劑已不能滿足燈管對(duì)水銀量的要求,必須要使電極同水銀藥劑分離,采用從外部導(dǎo)入水銀的方法來(lái)解決。這樣可以縮短電極自身的長(zhǎng)度,同時(shí)還要在燈管外側(cè)的焊接點(diǎn)和保護(hù)套上下功夫。
^SS9BQ*m 在電極材料上,目前廣泛使用的是鎳管或鎳片做電極,鎳管或鎳片電極是由致密金屬組成,其表面積相對(duì)較小,表面吸附的發(fā)射材料較少,因而影響到電極性能的發(fā)揮。最近有報(bào)導(dǎo)冷陰極熒光燈電極材料使用多孔的燒結(jié)材料,這樣可增大電子發(fā)射面積,可以吸附更多的發(fā)射材料,有利于降低電極上的能量損耗。
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