白熾燈介紹

　　白熾燈是一種熱輻射光源，能量的轉(zhuǎn)換效率很低，只有2%～4%的電能轉(zhuǎn)換為眼睛能夠感受到的光。但白熾燈具有顯色性好、光譜連續(xù)、使用方便等優(yōu)點，因而仍被廣泛應(yīng)用。

　　白熾燈組成結(jié)構(gòu)

　　白熾燈，主要由玻殼、燈絲、導(dǎo)線、感柱、燈頭等組成。

　　玻殼做成圓球形，制作材料是耐熱玻璃，它把燈絲和空氣隔離，既能透光，又起保護作用。白熾燈工作的時候，玻殼的溫度最高可達100℃左右。

　　燈絲：是用比頭發(fā)絲還細得多的鎢絲，做成螺旋形。看起來燈絲很短，其實把這種極細的螺旋形的鎢絲拉成一條直線，這條直線竟有1米多長。

　　白熾燈里的鎢絲害怕空氣。如果玻殼里充滿空氣，那么通電以后，鎢絲溫度升高到2000℃以上，空氣就會對它毫不留情地發(fā)動襲擊，使它很快被燒斷，同時生成一種黃白色的三氧化鎢，附著在玻殼內(nèi)壁和燈內(nèi)部件上。

　　導(dǎo)線：兩條導(dǎo)線表面上很簡單，實際上由內(nèi)導(dǎo)線、杜美絲和外導(dǎo)線三部分組成。內(nèi)導(dǎo)線用來導(dǎo)電和固定燈絲，用銅絲或鍍鎳鐵絲制做；中間一段很短的紅色金屬絲叫杜美絲，要求它同玻璃密切結(jié)合而不漏氣；外導(dǎo)線是銅絲，任務(wù)就是連接燈頭用以通電。

　　感柱：一個喇叭形的玻璃零件就是感柱，它連著玻殼，起著固定金屬部件的作用。其中的排氣管用來把玻殼里的空氣抽走，然后將下端燒焊密封，燈就不漏氣了。

　　燈頭是連接燈座和接通電源的金屬件，用焊泥把它同玻殼粘結(jié)在一起。

　　白熾燈的特性

　　能量特性

　　能量特性可以用發(fā)光效率來描述。白熾燈所消耗的能量 其中只有一小部分轉(zhuǎn)換為可見輻射光， 很大一部分轉(zhuǎn)換為紅外線或被損失掉。白熾燈的發(fā)光效率在13%左右。

　　電壓特性

　　白熾燈的燈絲溫度、電流、功率、光通量、光效和壽命均隨所加電壓的變化成指數(shù)函數(shù)變化，并用特征指數(shù)描述其變化規(guī)律。圖3表示出白熾燈的電壓變化特性曲線。［2］

　　壽命

　　通常指新白熾燈開始使用到斷絲為止的時間，或指燈保持在規(guī)定的光通量數(shù)值上的燃點時間。白熾燈的電源電壓變化對燈壽命的影響，通常功率為30 W以上的燈，燃點750 h時，光通量維持率可在85%以上，在數(shù)百毫秒至數(shù)秒的開燈與關(guān)燈周期內(nèi)的瞬時電流，可使燈的壽命縮短2%～8%。

　　白熾燈的發(fā)光原理

　　白熾燈是將電能轉(zhuǎn)化為光能以提供照明的設(shè)備。其工作原理是：電首先被轉(zhuǎn)化成了熱，將燈絲加熱至極高的溫度（鎢絲，熔點達3000℃多），這時候組成燈絲的元素的原子核外電子會被激發(fā)，從而使得其向較高能量的外層躍遷，當(dāng)電子再次向低能量的電子層躍遷時，多余的能量便以光的形式放出來了。同時產(chǎn)生熱量，螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達2000℃以上，燈絲在處于白熾狀態(tài)時，就象燒紅了的鐵能發(fā)光一樣而發(fā)出光來。燈絲的溫度越高，發(fā)出的光就越亮。故稱之為白熾燈。

　　白熾燈是由發(fā)光用的金屬鎢絲、與外界電源相通的電極，尾部的密封部分組成。一般將燈泡里面抽成真空或充入其它惰性氣體，利用鎢的熔點高的特點，將其制造成絲狀，通入電流后，鎢絲便發(fā)光，并有一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能。在使用白熾燈時，注意不要去處接觸燈泡，第一，燈泡表面溫度很高，容易燙著手；第二，燈泡在工作時，鎢絲在很高的溫度下變軟，如果晃動燈泡，容易使燈泡損壞。在剛開關(guān)剛閉合時鎢絲最容易燒斷。

　　日光燈介紹

　　日光燈又名熒光燈，所以日光燈就是熒光燈。日光燈俗稱“電棒”，就是細長圓柱形的白色不透明玻璃管，（燈管內(nèi)的白色物質(zhì)就是引起發(fā)光的熒光粉，所以也叫熒光燈），兩端還各有兩個細腿的那種，因為照出的光線和太陽照的一樣不會引起物體變色，所以叫日光燈。用途非常廣泛。在造型上也有柱型、環(huán)型、U型等多種。其最大特點是光亮、節(jié)電、散射、無影，是典型的重在照明的燈具，裝飾效果較差。所以在選購時應(yīng)更注重其照明效果。 還有就是熒光燈節(jié)能燈，與日光燈的發(fā)光原理和效果一樣，發(fā)光的燈管一般是“U”形或螺旋形的白色不透明玻璃。因它把電子鎮(zhèn)流器什么的都做在燈頭里了，所以不象日光燈安裝那么麻煩，可以直接替代普通電燈泡（白熾燈），雖然價格高一點，但是光線效果很好，還節(jié)能，一個16瓦的節(jié)能燈亮度相當(dāng)于一只60瓦的燈泡。

　　日光燈的工作原理

　　日光燈的整體電路如圖所示。其工作原理是：當(dāng)開關(guān)接通的時候，電源電壓立即通過鎮(zhèn)流器和燈管燈絲加到啟輝器的兩極。220伏的電壓立即使啟輝器的惰性氣體電離，產(chǎn)生輝光放電。輝光放電的熱量使雙金屬片受熱膨脹，兩極接觸。電流通過鎮(zhèn)流器、啟輝器觸極和兩端燈絲構(gòu)成通路。燈絲很快被電流加熱，發(fā)射出大量電子。這時，由于啟輝器兩極閉合，兩極間電壓為零，輝光放電消失，管內(nèi)溫度降低；雙金屬片自動復(fù)位，兩極斷開。在兩極斷開的瞬間，電路電流突然切斷，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動勢，與電源電壓疊加后作用于管兩端。燈絲受熱時發(fā)射出來的大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以極大的速度由低電勢端向高電勢端運動。在加速運動的過程中，碰撞管內(nèi)氬氣分子，使之迅速電離。氬氣電離生熱，熱量使水銀產(chǎn)生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并發(fā)出強烈的紫外線。在紫外線的激發(fā)下，管壁內(nèi)的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光。

　　日光燈正常發(fā)光后，由于交流電不斷通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢阻礙線圈中的電流變化，這時鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用，使電流穩(wěn)定在燈管的額定電流范圍內(nèi)，燈管兩端電壓也穩(wěn)定在額定工作電壓范圍內(nèi)。由于這個電壓低于啟輝器的電離電壓，所以并聯(lián)在兩端的啟輝器也就不再起作用了。

　　燈管兩端發(fā)黑原因：鎢絲的升華直接變成鎢氣，這些鎢氣體遇到溫度較低的燈管壁又凝華在燈管壁上而發(fā)黑的，當(dāng)鎢絲升華到比較細瘦時，通電后就很容易燒斷，從而結(jié)束了燈的壽命。
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　　LED燈介紹

　　LED燈是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料芯片，用銀膠或白膠固化到支架上，然后用銀線或金線連接芯片和電路板，四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用，最后安裝外殼，所以 LED 燈的抗震性能好。

　　LED燈優(yōu)點

　　1、體積小LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。

　　2、電壓低LED耗電相當(dāng)?shù)停话銇碚fLED的工作電壓是2-3.6V。只需要極微弱電流即可正常發(fā)光。

　　3、使用壽命長在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢琇ED的使用壽命可達10萬小時。

　　4、高亮度、低熱量LED使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比同等功率普通照明燈具低很多。

　　5、環(huán)保LED是由無毒的材料構(gòu)成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。

　　LED燈缺點

　　1、質(zhì)量目前國內(nèi)LED燈具沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而LED燈具的生產(chǎn)廠家又很多，生產(chǎn)質(zhì)量參差不齊，如果生產(chǎn)LED燈具的廠家不給力，活不了太久，很可能出現(xiàn)宣傳10年的LED燈具1年就壞了，而半年前這家LED燈具公司就已經(jīng)關(guān)門大吉了這種尷尬的局面。

　　2、價格相對傳統(tǒng)燈具，LED可能要貴好幾倍

　　3、散熱燈體如果導(dǎo)熱性不好的話，壞燈和光衰加速更快了。

　　LED的發(fā)光原理

　　發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-V特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂埂舸┨匦浴４送猓谝欢l件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖2所示。

　　假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率就高。由于復(fù)合是在少子擴散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。

　　理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Ｅg有關(guān)，即λ≈1240/Eg（mm）；式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。現(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發(fā)光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用不普遍。