白炽灯-日光灯-LED的发光原理

白炽灯日光灯LED的发光原理——48475b98-7162-llec-b955-7cb59b590d7d白炽灯日光灯led的发光原理白炽灯周期；荧光灯周期；LED发光原理白炽灯、日光灯、led的发光原理评论1观点2240次发表于2022-01-0514:24根据白炽灯技术，主要有四种灯泡形式，分别为鸽丝灯tungsten-filament卤鸨灯tungstenhalogen石英卤素灯quartzhalogen及红外线反射灯infra-lamps,简称ir灯

1.1白炽灯的发光原理白炽灯是将电能转化为光能以提供照明的设备其工作原理是电首先被转化成了热,将灯丝加热至极高的温度鸨丝，熔点达3000C多，这时候组成灯丝的元素的原子核外电子会被激发，从而使得其向较高能量的外层跃迁，当电子再次向低能量的电子层跃迁时,多余的能量便以光的形式放出来了同时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000C以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来灯丝的温度越高，发出的光就越亮故称之为白炽灯白炽灯由金属鸨丝发光、与外接电源连接的电极和尾部的密封件组成通常，灯泡被抽到真空中或充满其他惰性气体利用鸨的高熔点特性，将其制成长丝接通电流后，鸨丝将发光，部分电能将转化为热能使用白炽灯时，注意不要触摸灯泡的任何地方首先,灯泡的表面温度很高，很容易烫手；第二，当灯泡工作时，鸨丝在非常高的温度下会软化如果你摇晃灯泡，很容易损坏灯泡当开关刚刚闭合时，鸨丝最有可能烧坏

1.2灯丝材料用作灯丝的材料应具有一定的电阻率、机械强度、化学稳定性和低挥发性即高熔点鸨符合这些基本要求当然，这并不意味着只有一种材料实际上，有铢、铝、钥、钺和金属碳化物

1.3为何选择鸨丝？首先，由于其高电阻，当电流通过鸨丝时，它会消耗电流产生热量当它达到一定温度时，就会发光当然，这个加热过程非常快二是因为其挥发的慢，同时，在灯泡里充满着惰性气体，可以有助于降低鸨丝的挥发为什么选鸨丝，那时人们长久以来经验的结果当爱迪生发明电灯的时候，传说他试验/包括植物纤维、动物毛发和人的头发在内的一千多种（也有说两千多种）材料，很多不适合作灯丝主要原因是内阻小，或者熔点低，或者亮度不合适等等最后爱迪生选择的并不是今天我们广泛采用的铝丝后来人们经过多次改进才选择了铝作灯丝

1.4为什么叫碘鸨灯？利用电流通过鸨丝的时候产生几千度的高温并且发光，鸨丝在高温下会挥发，并在温度较低的灯泡玻璃上凝结，导致透明度严重降低，照明效率下降，鸽丝挥发严重时会断裂,完全损坏为了解决鸨丝高温下挥发的问题，现在普遍的做法是向灯泡内充入碘等卤素，碘会在高温下和鸨原子结合，并在高温的鸨丝上将碘化铝还原为铝，从而大大延长了灯泡的使用寿命这也是现在很多灯泡简称碘鸨灯的原因卤素灯工作在高温下，很多电能白白的变成了热能，而没有转化为光能，因此，卤素灯发光效率低灯丝工作在高温下，在车辆行驶中的颠簸十分不利，容易损毁家里的灯泡更脆弱，碰几下就完蛋了卤素灯丝工作在密闭的玻璃球或者管内，外壳一旦破损，灯泡就牺牲了白炽灯显色性白炽灯发出的光是全色光，但各种颜色光的组成比例由发光物质（鸨）和温度决定比例的不平衡导致光线的颜色偏差，因此白炽灯下物体的颜色不够真实（即低显色性）在商场买衣服时很容易上当白炽的寿命与功率白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易升华（鸨直接变成鸨气）所以，白炽灯的功率（瓦数）越大，寿命就越短

2.荧光灯

2.1荧光灯结构日光灯管两端装有灯丝，玻璃管内壁涂有一层均匀的薄荧光粉，管内被抽成真空度103-104毫米汞柱以后，充入少量惰性气体，同时还注入微量的液态水银灯管内壁上涂有荧光粉，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使荧光粉发出柔和的可见光

2.2荧光灯的工作特性灯管开始点燃时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，这时灯管两端的电压低于电源电压

2.3感应整流器和启动器的功能电感镇流器是一个铁芯电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，则在线圈中将引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流变化起辉器在电路中起开关作用，它由一个锐气放电管与一个电容并联而成，电容的作用为消除对电源的电磁干扰并与镇流器形成振荡回路，增加启动脉冲电压幅度放电管中一个电极用双金属片组成，利用颊泡放电加热，使双金属片在开闭时，引起电感镇流器电流突变并产生高压脉冲加到灯管两端在正常发光过程中，镇流器的自感还起着稳定电路中电流的作用图1日光灯电路图

2.4日光灯的工作原理荧光灯的整体电路如图1所示其工作原理是当开关接通时，电源电压立即通过镇流器和灯丝加到起动机的两极220V的电压立即使起动机的惰性气体电离，产生辉光放电辉光放电的热量使双金属片膨胀并接触两极电流通过镇流器、起动机触点和两端的灯丝形成通路灯丝很快被电流加热，发射出大量电子这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动在加速运动的过程中，碰撞管内氨气分子，使之迅速电离僦气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光荧光灯正常发光后，随着交流电不断通过镇流器线圈，线圈中产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变化此时镇流器起到降压限流的作用，使电流在灯具的额定电流范围内稳定，灯具两端的电压也在额定工作电压范围内稳定由于该电压低于起动器的电离电压，两端并联的起动器将不再工作灯管两端发黑原因鸽丝的升华直接变成鸨气，这些鸽气体遇到温度较低的灯管壁又凝华在灯管壁上而发黑的，当鸨丝升华到比较细瘦时，通电后就很容易烧断，从而结束了灯的寿命图21ed发光原理

3.led的发光原理发光二极管由HI-IV化合物制成，如硅化绿（GaAs）、磷化钱（gap）、碑化钱磷（GaAsP）等半导体，其核心是PN结因此，它具有一般p-n结的「V特性，即正向导通、反向截止和击穿特性此外，它在一定条件下也具有发光性能在正向电压下，电子从N区注入P区，空穴从P区注入N区进入相反区域的少数载流子（少数载流子）的一部分与多数载流子（多载流子）组合以发光，如图2所示假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率就高由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近pn结面数Um以内产生理论和实践证明，光的峰值波长入与发光区半导体材料的带隙eg有关，即x^1240/eg（mm）；其中eg以电子伏（EV）表示如果能产生可见光（波长为380nm紫光〜780nm红光），半导体材料的eg值应在

3.

261.63ev之间比红光长的光是红外光目前有〜红外、红色、黄色、绿色和蓝色发光二极管，但是蓝色发光二极管的成本和价格都很高，并且没有得到广泛的应用

4.led光源和常见光源的性能比较表1-1LED光源与普通光源的性能比较表1-2几种光源的性价比。