白炽灯、日光灯、LED的发光原理
灯的发光原理
灯的发光原理
灯的发光原理是利用电能或化学能转化为光能的物理现象。
以下是各类常见灯的发光原理：
1. 白炽灯：白炽灯的发光原理基于物体加热后发出可见光。
白炽灯中的灯丝通电后会发热，达到一定温度时，灯丝开始发射可见光。
由于灯丝是在加热器内不断加热，因此发光是一个连续过程。
2. 荧光灯：荧光灯的发光原理是利用荧光材料吸收电能并发出可见光。
荧光灯内部有荧光粉涂层，当灯泡发出的紫外线或蓝光照射到荧光粉上时，荧光粉会被激发，然后自身发出可见光。
荧光灯的发光是一个间接发光的过程。
3. LED灯：LED灯的发光原理是通过半导体材料产生的电子
元件将电能转化为光能。
当电流通过半导体材料时，会导致半导体中的电子跃迁，从而产生光子。
这种光子发射产生的光谱是很窄的，因此LED灯的发光通常是单色的。
LED灯的发光
是一个直接发光的过程。
4. 气体放电灯：气体放电灯的发光原理基于气体放电的产生强烈的电磁辐射。
例如，氖灯中的氖气放电以及氙灯和汞灯中的氙气和汞蒸气放电都能产生可见光。
气体放电灯的发光是通过激发放电产生较高的能量粒子，进而使气体分子发射光子。
总的来说，不同类型的灯具利用不同的原理将电能或化学能转化为光能，从而实现发光效果。
白炽灯、日光灯、led的发光原理
白炽灯、日光灯、LED的发光原理评论:1 条查看:2240 次taoluezheLED发表于2021-01-05 14:241．白炽灯根据白炽灯技术，主要有四种灯泡形式，分别为钨丝灯〔tungsten-filament〕、卤钨灯(tungsten halogen)、石英卤素灯(quartz halogen)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〔钨丝，熔点达3000℃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2000℃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。
白炽灯是由发光用的金属钨丝、与外界电源相通的电极，尾部的密封部分组成。
一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体，利用钨的熔点高的特点，将其制造成丝状，通入电流后，钨丝便发光，并有一部分电能转化为热能。
在使用白炽灯时，注意不要去处接触灯泡，第一，灯泡外表温度很高，容易烫着手；第二，灯泡在工作时，钨丝在很高的温度下变软，假设晃动灯泡，容易使灯泡损坏。
在刚开关刚闭合时钨丝最容易烧断。
1.2 灯丝材料做灯丝的材料要求具有一定的电阻率、机械强度、化学稳定性和低挥发(即高熔点)。
钨满足以上这些根本要求，当然这并不是说只有这一种材料，事实上还有铼，钼，钽，锇以及金属碳化物。
1.3 为何选择钨丝？一是因为其电阻大，当电流通过时钨丝时，就可以消耗电流，以发热，当到达一定温度时就可以发光，当然这个加热过程是非常快的。
二是因为其挥发的慢，同时，在灯泡里充满着惰性气体，可以有助于降低钨丝的挥发。
为什么选钨丝，那时人们长久以来经历的结果。
(经典)白炽灯、荧光灯、节能灯和LED灯的优缺点及区别
白炽灯、荧光灯、节能灯和LED灯的优缺点及区别白炽灯、荧光灯、节能灯和LED灯的优缺点及区别白炽灯白炽灯又叫做电灯泡，它的工作原理是电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000多摄氏度）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2000摄氏度以上，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。
白炽灯发光时，大量的电能将转化为热能，只有极少一部分（可能不到1%，没计算过）可以转化为有用的光能。
白炽灯发出的光是全色光，但各种色光的成份比例是由发光物质（钨）以及温度决定的。
比例不平衡就导致了光的颜色的偏色，所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。
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。
日光灯两端发黑过程是：钨丝的升华直接变成钨气，这些钨气体遇到温度较低的灯管壁又凝华在灯管壁上而发黑的，当钨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。
所以白炽灯的功率越大。
荧光灯荧光灯又叫做日光灯，它的工作原理：日光灯管简单的说是个密闭的气体放电管。
管內主要气体为氩(argon)气(另包含氖neon或氪krypton)气压约大气的0.3%。
另外包含几滴水銀——形成微量的水银蒸汽。
水银原子约佔所有气体原子的千分之一的比例。
日光灯管是靠着灯管的汞原子，由气体放电的过程释放出紫外光(主要波長为2537埃=2537×10-10m)。
所消耗的电能约60%可以转换为紫外光。
其他的能量則转换为热能。
日光灯由灯管內表面的荧光物质吸收紫外光后释放出可見光。
不同的荧光物质会发出不同的可見光。
一般紫外光转换为可見光的效率约为40%。
因此日光灯的效率约为60%×40%＝24%——大约为相同功率钨丝电灯的两倍。
节能灯节能灯又叫紧凑型荧光灯(国外简称CFL灯)具有光效高(是普通灯泡的5倍)，节能效果明显，寿命长(是普通灯泡的8倍)，体积小，使用方便等优点。
各种灯的发光原理
各种灯的发光原理
1. 白炽灯（Incandescent Light Bulb）发光原理
白炽灯的发光原理是通过通电加热来使灯丝发光。
当电流通过灯丝时，灯丝发热并达到高温，高温使灯丝发出可见光。
由于灯丝发热时会有能量损耗，因此白炽灯的能效较低。
2. 荧光灯（Fluorescent Light）发光原理
荧光灯的发光原理涉及气体放电和荧光物质的发射发光。
荧光灯内部包含一个气体（通常是氩气和氮气的混合物）和一层荧光粉涂层。
当电流通过荧光灯的电极时，气体发生放电产生紫外线辐射。
紫外线激发荧光粉，在可见光范围内产生发光现象。
3. LED（Light Emitting Diode）发光原理
LED的发光原理是通过电流通过半导体材料产生光电效应而
发光。
当电流通过LED的固态半导体结构时，电子和空穴重
新结合释放能量，这一过程产生的能量以光的形式发射出来。
由于LED采用了电固态发光，因此具有高能效、长寿命和快
速响应的特点。
4. 氖灯（Neon Light）发光原理
氖灯的发光原理是通过气体放电产生激发氖原子能级转变所发出的光。
氖灯将氖气（或氖气与其它气体混合）充填到玻璃管内，两端连接电极。
当高压电流通过氖气时，气体发生放电，在可见光波段产生橙红色的发光。
5. 激光器（Laser）发光原理
激光器的发光原理是利用受激辐射效应产生的高纯度、单色和
相干的光。
激光器的工作原理是通过把能量输入到增益介质（如气体、固体或液体）内部，使介质中的原子或分子受激跃迁，产生相干光子发射。
与其他类型的灯不同，激光器产生的光线是高度聚焦和定向的。
led日光灯工作原理
led日光灯工作原理LED日光灯工作原理LED日光灯是一种高效、环保的照明设备，它的工作原理与传统荧光灯有所不同。
本文将介绍LED日光灯的工作原理，从LED的结构、发光原理和电路控制三个方面来详细阐述。
一、LED的结构LED的全称是发光二极管，它是一种半导体器件。
LED由两种半导体材料构成：P型半导体和N型半导体。
这两种材料通过特殊的工艺处理，将它们连接在一起形成一个PN结。
二、LED的发光原理LED的发光原理是基于半导体材料的特性。
当LED两端施加电压时，电流从P区(阳极)流入N区(阴极)，在PN结的边界处形成一个电子空穴复合区域。
在复合的过程中，电子能级发生跃迁，从高能级跃迁到低能级，释放出能量。
这些能量以光的形式发出，形成LED 的发光效果。
三、LED的电路控制LED日光灯的电路控制主要包括直流电源、整流电路和驱动电路。
直流电源为LED提供电能，整流电路将交流电转换为直流电，而驱动电路则控制LED的亮度和颜色。
驱动电路中常用的控制方式有PWM调光和电流控制。
1. 直流电源：LED日光灯需要稳定的直流电源来供电。
通常使用开关电源将市电的交流电转换为所需的直流电压，并通过稳压电路确保供电的稳定性。
2. 整流电路：市电的交流电经过整流电路转换为直流电。
整流电路主要由二极管桥整流器组成，它将交流电转换为单向的直流电。
3. 驱动电路：驱动电路控制LED的亮度和颜色。
其中最常用的控制方式是PWM调光和电流控制。
a. PWM调光：PWM调光是通过控制LED的通断时间比例来达到调节亮度的效果。
电路中使用一个可调的PWM信号来控制LED 的亮度，通过改变PWM信号的占空比来调节LED的亮度。
b. 电流控制：电流控制是通过控制LED的通断时间来调节电流大小，从而达到调节亮度的效果。
电路中使用一个可调的电流源来控制LED的电流，通过改变电流源的输出来调节LED的亮度。
LED日光灯的工作原理是基于LED的结构和发光原理。
白炽灯,荧光灯,LED灯
白炽灯：白炽灯是历史最悠久的灯，应用极为广泛。
它的发光原理基于真空或中性气体中的灯丝通过电流加热到白炽状态引起的热辐射发光现象。
它的优点是结构简单、价格低廉、使用方便、显色性好；发光现象。
它的优点是结构简单、价格低廉、使用方便、显色性好；缺点是发热大、发光效率较低、使用寿命较短。
应特别注意，如果电源电压增加5%，灯的寿命将缩短50%。
普通白炽灯灯泡中有钨丝并充有惰性气体。
荧光灯：它的原理是利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量系外线，系外线又激励灯管内壁涂覆的荧光粉，使之发出大量的可见光。
优点是发光效率要比白炽灯高得多，优点是发光效率要比白炽灯高得多，在使用寿命方面也优于白炽灯；缺点是荧光灯的显色性较差（光谱是断续的）炽灯，特别是它的频闪效应，容易使人眼产生错觉，应采取措施消除频闪效应。
另外，荧光灯需要启辉器和镇流器，使用比较复杂。
另外，荧光灯需要启辉器和镇流器，使用比较复杂。
发光二极管（LED）：发光二极管（LED）的发光原理是利用电流流过半导体时发出的光线。
LED 应用领域广泛，最新的白或蓝高光效二极管主要用于信号指示（如：交通灯、出口指示或应急照明）。
一个发光二极管平均消耗的电流只有20mA，根据颜色的不同，电压降在 1.7V～4.6V 之间。
这些特性适用于低压电源供电，特别是电池供电的场合。
如电源为市电需使用整流器将电源变换为发光二极管所需电源。
发光二极管功耗低，可在极低的温度下工作，所以使用寿命特
别长。
需要高亮度照明的地方需很多发光二极管串联使用。
led与白炽灯发光原理
led与白炽灯发光原理
LED（Light Emitting Diode）发光原理是基于PN结的电致发
光现象。
PN结由N型半导体和P型半导体组成，当施加正向
偏置电压时，在结区域内发生注入载流子的现象。
在LED中，P型半导体的材料中掺杂了少量的掺杂剂，使其
成为P型导电型材料，导电型材料中带正电的空穴数量较多。
而N型半导体的材料中掺杂了少量的元素，形成了自由电子
数量较多的N型导电型材料。
当正向偏置电压施加到PN结上时，P型半导体的正空穴被推
入N型半导体的电子能带中，形成电子空穴对。
这些电子和
空穴在结区域内复合，导致电子能量的释放。
释放出来的能量以光的形式辐射出来，产生可见光。
与白炽灯的发光原理不同，白炽灯是基于热辐射的原理。
白炽灯的灯泡内填充了一定压强的气体（通常是氩气），灯丝通电后产生高温，灯丝的温度足够高，使灯丝加热到发光的温度。
当灯丝升温时，它会发射热辐射，即黑体辐射。
黑体辐射包含了各种波长的光线，其中包括可见光。
当我们看到灯泡发出的白光时，实际上是因为灯丝发射了各种波长的光线，它们混合在一起形成了白光。
因此，LED和白炽灯的发光原理完全不同。
LED是通过注入
载流子并释放能量来产生光线，而白炽灯是通过加热灯丝使其发射热辐射来产生光线。
各种光源的发光原理和特性
各种光源的发光原理和特性
各种光源的发光原理和特性如下：
1. 白炽灯：白炽灯是一种常见的传统光源，其原理是通过将电流通入灯丝，使灯丝加热到非常高的温度，从而使灯丝发出可见光。
白炽灯的特点是光线温暖柔和，但效率较低，寿命相对较短。
2. 荧光灯：荧光灯是通过电流通入荧光灯管中的气体，使气体中的原子或分子激发，产生紫外线。
紫外线再照射到荧光粉上，激发荧光粉发出可见光。
荧光灯的特点是效率较高，寿命较长，但启动时需要一定的时间，且光线有些冷暗。
3. LED灯：LED灯是一种采用LED（发光二极管）作为光源的照明设备。
LED 通过电流与PN结的结合，产生光线。
LED灯的特点是效率极高，寿命非常长，而且可以发出不同颜色的光线。
此外，LED灯具备快速启动、调光控制和低能耗的优点。
4. 激光：激光是一种具有高能量、高亮度和一定的定向性的光线。
其发光原理是通过过程中的受激辐射，使原子或分子处于受激发射的态，从而发出与受激辐射具有相同频率的激光。
激光的特点是单色性好、光束聚焦能力强，并且可以用于很多应用领域，如医疗、通信和制造等。
以上只是一些常见的光源的发光原理和特性，还有其他一些特殊的光源如气体放
电灯、卤素灯、红外线灯等也有不同的发光原理和特性。
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白炽灯、日光灯、LED的发光原理
评论:1 条查看:2240 次taoluezheLED发表于2008-01-05 14:24
1．白炽灯
根据白炽灯技术，主要有四种灯泡形式，分别为钨丝灯（tungsten-filament）、卤钨灯(tungsten halogen)、石英卤素灯(quartz halogen)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（钨丝，熔点达3000℃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2000℃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。
白炽灯是由发光用的金属钨丝、与外界电源相通的电极，尾部的密封部分组成。
一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体，利用钨的熔点高的特点，将其制造成丝状，通入电流后，钨丝便发光，并有一部分电能转化为热能。
在使用白炽灯时，注意不要去处接触灯泡，第一，灯泡表面温度很高，容易烫着手；第二，灯泡在工作时，钨丝在很高的温度下变软，如果晃动灯泡，容易使灯泡损坏。
在刚开关刚闭合时钨丝最容易烧断。
1.2 灯丝材料
做灯丝的材料要求具有一定的电阻率、机械强度、化学稳定性和低挥发(即高熔点)。
钨满足以上这些基本要求，当然这并不是说只有这一种材料，事实上还有铼，钼，钽，锇以及金属碳化物。
1.3 为何选择钨丝？
一是因为其电阻大，当电流通过时钨丝时，就可以消耗电流，以发热，当达到一定温度时就可以发光，当然这个加热过程是非常快的。
二是因为其挥发的慢，同时，在灯泡里充满着惰性气体，可以有助于降低钨丝的挥发。
为什么选钨丝，那时人们长久以来经验的结果。
当爱迪生发明电灯的时候，传说他试验了包括植物纤维、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钨丝。
后来人们经过多次改进才选择了钨作灯丝。
1.4为何叫碘钨灯？
利用电流通过钨丝的时候产生几千度的高温并且发光，钨丝在高温下会挥发，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，钨丝挥发严重时会断裂，完全损坏。
为了解决钨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，碘会在高温下和钨原子结合，并在高温的钨丝上将碘化钨还原为钨，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钨灯的原因。
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。
白炽灯的显色性：白炽灯发出的光是全色光，但各种色光的成份比例是由发光物质（钨）以及温度决定的。
比例不平衡就导致了光的颜色的偏色，所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。
（即显色性不高）在商场购衣物时很容易上当。
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（钨直接变成钨气）。
所以，白炽灯的功率（瓦数）越大，寿命就越短。
2. 日光灯
2.1 日光灯构造
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 日光灯工作特点
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 电感整流器与启辉器作用
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，它由一个氖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，利用氖泡放电加热，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
日光灯的整体电路如图1所示。
其工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。
220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。
辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。
电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。
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，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。
氩气电离生热，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。
日光灯正常发光后，由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。
由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。
灯管两端发黑原因：钨丝的升华直接变成钨气，这些钨气体遇到温度较低的灯管壁又凝华在灯管壁上而发黑的，当钨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2 LED发光原理
3. LED的发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-V 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，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μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）；式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
4.LED光源和常见光源的性能比较
表1-1 LED光源和常见光源的性能比较
表1-2 几种光源的性价比。