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燈的發展史?發光原理及作用?

不同燈的發光原理不盡相同,以下是幾種燈的發光原理:

1.白熾燈

它就是最普通的電燈,電流通過燈絲(鎢絲)時,燈絲溫度高達2000℃以上,呈白熾狀態,發出的光呈白色。白熾燈泡由於跟燈頭的連接的不同,又分為螺絲口燈泡、燈頭和卡口燈泡、燈頭兩種。壹般的白熾燈泡都是抽成真空的可以避免燈絲的氧化了,而在60W以上的燈泡內還充有氮、氬等氣體,以阻礙鎢絲在高溫下的升華,因而燈絲溫度可提高到2400~2700℃,燈絲溫度越高,它所消耗的電能中轉化為光能的比例便越多。

2. 日光燈

日光燈主要由燈管、鎮流器和啟動器組成。燈管的兩端各有壹個燈絲,管中充有稀簿的氬和微量水銀蒸氣,管壁上塗著熒光粉。燈管的工作原理和白熾燈不同,兩個燈絲之間的氣體在導電時主要發出紫外線,熒光粉受到紫外線的照射才發出可見光。熒光粉的種類不同,發光的顏色也不壹樣。

氣體的導電有壹個特點:只有當燈管兩端的電壓達到壹定值時氣體才能導電;而要在燈管中維持壹定大小的電流,所需的電壓卻低得多。因此,如果把220V的電壓加在燈管的兩端並不能把它點燃。有了鎮流器和啟動器就能解決這個問題。

3.節能燈

節能燈指的是采用稀土三基色熒光粉為原料研制而成的節能燈具,(它壹般采用電子整流器來驅動)。目前,燈用稀土三基色熒光粉的應用已進入壹個新的發展階段,節能光源的發展趨勢是光源幾何尺寸越做越小,光效越做越高,以較少的電能,得到最高的光通量。壹只7瓦的三基色節能燈亮度相當於壹只45瓦的白熾燈,而壽命是普通白熾燈泡的8倍。

4. 碘鎢燈

自從1879年白熾燈問世以來,人們便與電燈結下了不解之緣。壹百多年來,隨著科學技術的不斷發展,電光源家族中新燈輩出,大放光彩。

人們在研制熒光燈的同時,也沒有忘記對白熾燈的改進。1959年,壹位名叫弗裏德裏奇的美國人發現,把碘充於白熾電燈中,能把蒸發下來的鎢原子重新送回到鎢絲上,這不僅控制了燈絲的升華,而且可以大幅度提高燈絲溫度,發出與日光相似的光。這樣制成的燈叫作碘鎢燈。碘鎢燈具有亮度高、壽命長的特點,壹只1000瓦的碘鎢燈相當於5000瓦普通燈泡的亮度。

隨著研究的深入,人們發現把鹵族元素的某些化合物充入白熾燈內能取得更好的效果,例如把溴化氫充入白熾燈中,制成的溴鎢燈比碘鎢燈還要好,這樣就產生了各種各樣的鹵鎢燈。鹵鎢燈適用於車間、劇院、舞臺、攝影棚等場合。我們看到電視臺記者拍攝電視新聞時,手裏舉著壹個很亮的光源,那就是鹵鎢燈。它的缺點是輻射出來的熱量很大,有時甚至可用它來烘烤物體。

5. 高壓汞燈

照明用高壓汞燈外殼用石英玻璃制成,內充壹定數量的汞和少量氬氣。為使高壓汞燈起弧,兩電極之間需要有足夠高的電場強度,對充氬的汞燈,此值約為4伏/厘米。以300瓦高壓汞燈為例,在室溫下,燈內氣壓約10~20大氣壓(106~2×106帕)。極距為10厘米,啟動電壓需在400伏以上。所以直接采用220伏的電源,燈就無法啟動。

壹種有玻璃外殼的高壓汞燈,這種汞燈通常用輔助電極幫助啟動,輔助電極通過壹只40~60千歐的電阻R與不相鄰的電極相連接。當燈接入電網後,輔助電極與相鄰的主電極之間加有交流220伏的電壓。這兩電極之間的距離很近,通常只有2~3毫米,所以它們之間有很強的電場。在此強電場的作用下,兩電極之間的氣體被擊穿,發生輝光放電,放電電流由電阻R所限制。如R過小會使電極燒壞。主電極和相鄰輔助電極之間的輝光放電產生了大量的電子和離子,這些帶電粒子向兩主電極間擴散,使主電極之間產生放電,並很快過渡到兩主電極之間的弧光放電。在燈點燃的初始階段,是低氣壓的汞蒸氣和氫氣放電,這時管壓降得很低,約25伏左右;放電電流很大,約為5~6安培,稱為啟動電流。低壓放電時放出的熱量使管壁溫度升高,汞逐漸汽化,汞蒸氣壓和燈管電壓逐漸升高,電弧開始收縮,放電逐步向高氣壓放電過渡。當汞全部蒸發後,管壓開始穩定,進入穩定的高壓汞蒸氣放電。

可見,高壓汞燈從啟動到正常工作需要壹段時間,通常為4~10分鐘。

高壓汞燈發光效率比較高,在35~65流/瓦以上,高壓汞燈除了有高的發光效率外,還能發出強的紫外線,因而不僅可以照明,還可用於曬圖,保健日光浴,化學合成,塑料及橡膠的老化試驗、熒光分析、探傷等方面。由於高壓汞燈有較高的光效,而且其發光體小,亮度高,適合於室外照明。但是它的光色偏藍、綠,缺少紅色成分,所以被照物不能完全顯示原來的顏色。

如果高壓汞燈中汞蒸氣壓大於10大氣壓時,就成為超高壓汞燈,這時其發光效率將隨之增加。高壓汞燈有較高的發光效率,但是亮度還不夠高。在許多場合,例如各種光學儀器、投影系統中,則需要高達104~106熙提(Cd/cm2)的高亮度光源,超高壓汞燈就是這樣壹種光源。

6. 高壓鈉燈

高壓鈉燈是壹種高強度氣體放電燈泡。 高壓鈉燈使用時發出金白色光,它具有發光效率高、耗電少、壽命長、透霧能力強和不誘蟲等優點。廣泛應用於道路、高速公路、機場、碼頭、船塢、車站、廣場、街道交匯處、工礦企業、公園、庭院照明及植物栽培。高顯色高壓鈉燈主要應用於體育館、展覽廳、娛樂場、百貨商店和賓館等場所照明。

當燈泡啟動後,電弧管兩端電極之間產生電弧,由於電弧的高溫作用使管內的鈉汞齊受熱蒸發成為汞蒸氣和鈉蒸氣,陰極發射的電在向陽極運動過程中,撞擊放電物質有原子,使其獲得能量產生電離激發,然後由激發態回復到穩定態;或由電離態變為激發態,再回到基戊無限循環,多余的能量以光輻射的形式釋放,便產生了光。高壓鈉燈中放電物質蒸氣壓很高,也即鈉原子密度高,電子與鈉原子之間碰撞次數頻繁,使***振輻射譜線加寬,出現其它可見光譜的輻射,因此高壓鈉燈的光色優於低壓鈉燈。

以上是常見的幾種照明電燈。

另外:新穎電光源層出不窮

1.準分子光源(ELS)的出現

在光源輻射機理研究中,近年來采用準分子工作物質,如KrF、ArP、NeF和XeCl等,來制造高功率的紫外光源。同時,通過微波放電和介質阻擋放電等無極放電形式可制成新型的準分子輻射光源,光能轉換效率達50%以上。現已制成58×68cm2的60WX2準分子大面積平面照明系統,這種燈無需充汞,因此從環境保護角度更有吸引力。目前已有能將172nm高效轉換成可見光的熒光粉產品,並制成有實用價值的平面無汞熒光燈產品出售,尤在LCD的背景照明中,它已獲得有效的應用。作為壹種新穎的無汞熒光燈,它的光效與直管型熒光燈相仿,又能制成平面形狀,更加上它的無有害物質,不會造成汙染的優越性等特點,可以予言,準分子光源前途無量。

2.超高壓汞燈(UHP)的開發成功

近年來,配投光系統的顯示裝置受到人們的極大重視,而影響其性能的關鍵配件是短弧光源,荷蘭飛利浦公司於1995年首先開發成功壹種超高壓汞燈,極距約1.3mm,功率100w。在燈工作時,汞蒸氣壓可達200個大氣壓。由於汞蒸氣壓愈高,燈的亮度也越高,而且汞原子譜線寬度變大,分子連續譜與帶電粒子復合光譜也更強,特別是595nm以上的紅光輻射隨燈內工作壓強的升高而增強,從而使燈的顯色性提高。由於該燈放電時電極處於極高的溫度,會造成鎢材料蒸發並沈積在球壁上造成光衰,現通過在工藝上對燈內充入微量氧壹鹵素,有效清潔泡殼,使燈的壽命達12000h。

3.微波光源的崛起

1992年國際電光源科技界提出了微波硫燈的新技術,發現充填硫元素和低壓氬氣於石英泡殼內,在頻率為2 450MHz微波能量的驅動下,通過硫分子的振動能和轉動能的躍遷,可使燈輻射出連續的可見光光譜。

1994年,美國融合公司制成了壹個功率為3400w微波硫燈照明系統。該產品輻射光譜接近太陽光譜,可在很大範圍內調光,壽命60000h,可任意方向燃點。微波硫燈還可以利用導光管技術,將該燈發出的強光沿著導光管傳送到所需要照明的寬廣區域。最近為使硫燈適宜於家庭和商業照明。我國光源界經過幾年聯合研制,也在1999年推出VEC-1000微波硫燈產品,其技術指標接近國際同類產品水平。

4.固體光源開始進入光源領域

近30年來,作為固體光源的半導體發光二極管(LED)取得了重大突破,燈的光效增加了100倍,成本下降10倍,近幾年又突破單壹顏色的局限性向白色光照明邁進。

二極管與電燈泡相比,體積更小,壽命更長,對環境的危害也更小。單單電費壹項,它就可以為人類每年節省數百億英鎊。它可以連續使用10萬個小時,相當於11年的時間。科學家預言,電燈泡的歷史任務即將完成,人類即將進入發光二極管時代。 以氮化鎵為基礎的高亮度白光發光二極管(LED)因其節能、壽命長、環保等優點,將逐步取代現有的白熾燈和熒光燈。二極管的發光實質是半導體的光心的復合發光,具體機制較復雜簡單點說就是離子球附近的電場,使半導體二極管中的雜質光心,發生復合作用,將電場能量轉化為光能,具體涉及半導體 發光的復合理論,與半導體中的施主與受主的復合,較復雜,不贅述,如有興趣,可查閱黃昆固體物理,與半導體物理熒光燈即低壓汞燈,它是利用低氣壓的汞蒸氣在放電過程中輻射紫外線,從而使熒光粉發出可見光的原理發光,因此它屬於低氣壓弧光放電光源。熒光燈內裝有兩個燈絲。燈絲上塗有電子發射材料三元碳酸鹽(碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鈣),俗稱電子粉。在交流電壓作用下,燈絲交替地作為陰極和陽極。燈管內壁塗有熒光粉。管內充有400Pa-500Pa壓強的氬氣和少量的汞。通電後,液態汞蒸發成壓強為0.8 Pa的汞蒸氣。在電場作用下,汞原子不斷從原始狀態被激發成激發態,繼而自發躍遷到基態,並輻射出波長253.7nm和185nm的紫外線(主峰值波長是253.7nm,約占全部輻射能的70-80%;次峰值波長是185nm,約占全部輻射能的10%),以釋放多余的能量。熒光粉吸收紫外線的輻射能後發出可見光。熒光粉不同,發出的光線也不同,這就是熒光燈可做成白色和各種彩色的緣由。由於熒光燈所消耗的電能大部分用於產生紫外線,因此,熒光燈的發光效率遠比白熾燈和鹵鎢燈高,是目前最節能的電光源。  通過 氣體放電 暫無內容將電能轉換為光的壹種電光源。氣體放電的種類很多,用得較多的是輝光放電和弧光放電(見電弧放電)。輝光放電壹般用於霓虹燈和指示燈。弧光放電可有很強的光輸出,照明光源都采用弧光放電。熒光燈、高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈是應用最多的照明用氣體放電燈。

原理氣體放電燈放電發光的基本過程分 3個階段:①放電燈接入工作電路後產生穩定的自持放電,由陰極發射的電子被外電場加速,電能轉化為自由電子的動能;②快速運動的電子與氣體原子碰撞,氣體原子被激發,自由電子的動能又轉化為氣體原子的內能;③受激氣體原子從激發態返回基態,將獲得的內能以光輻射的形式釋放出來。上述過程重復進行,燈就持續發光。放電燈的光輻射與電流密度的大小、氣體的種類及氣壓的高低有關。壹定種類的氣體原子只能輻射某些特定波長的光譜線。低氣壓時,放電燈的輻射光譜主要就是該原子的特征譜線。氣壓升高時,放電燈的輻射光譜展寬,向長波方向發展。當氣壓很高時,放電燈的輻射光譜中才有強的連續光譜成分。

結構各種氣體放電燈都由泡殼、電極和放電氣體構成,基本結構大同小異。泡殼與電極之間是真空氣密封接,泡殼內充有放電氣體。氣體放電燈不能單獨接到電路中去,必須與觸發器、鎮流器等輔助電器壹起接入電路才能啟動和穩定工作。放電燈的啟動通常要施加比電源電壓更高的電壓,有時高達幾千伏或幾萬伏以上。采用漏磁變壓器,或用啟動器可以滿足上述要求。電弧放電壹般都具有負的伏-安特性,即電壓隨電流的增加而減小。如將放電燈單獨接入電網,燈泡或電路元件將被過電流毀壞。放電燈和鎮流器串聯起來使用才能穩定工作。鎮流器可以是電阻、電感或電容。通常在直流電源時用電阻鎮流、低頻交流電源時用電感鎮流,高頻時用電容鎮流。

特點和應用氣體放電燈具有以下特點:①輻射光譜具有可選擇性。通過選擇適當的發光物質,可使輻射光譜集中於所要求的波長上,也可同時使用幾種發光物質,以求獲得最佳的組合光譜。②具有高效率,它們可以把25~30%的輸入電能轉換為光輸出。③壽命長。使用壽命長達1萬小時或2萬小時以上。④光輸出維持特性好,在壽命終止時仍能提供60~80%的初始光輸出。

氣體放電燈在工業、農業、醫療衛生和科學研究領域的用途極為廣泛。除作為照明光源之外,在攝影、放映、曬圖、照相復制、光刻工藝、化學合成、塑料及橡膠老化、熒光顯微鏡、光學示波器、熒光分析、紫外探傷、殺菌消毒、醫療、生物栽培、固體激光等方面都有廣泛應用。

從熒光燈的發光機制可見,熒光粉對熒光燈的質量起關鍵作用。20世紀50年代以後的熒光燈大都采用鹵磷酸鈣,俗稱鹵粉。鹵粉價格便宜,但發光效率不夠高,熱穩定性差,光衰較大,光通維持率低,因此,它不適用於細管徑緊湊型熒光燈中。1974年,荷蘭飛利蒲首先研制成功了將能夠發出人眼敏感的紅、綠、藍三色光的熒光粉氧化釔(發紅光,峰值波長為611nm)、多鋁酸鎂(發綠光,峰值波長為541nm)和多鋁酸鎂鋇(發藍光,峰值波長為450nm)按壹定比例混合成三基色熒光粉(完整名稱是稀土元素三基色熒光粉),它的發光效率高(平均光效在80lm/W以上,約為白熾燈的5倍),色溫為2500K-6500K,顯色指數在85左右,用它作熒光燈的原料可大大節省能源,這就是高效節能熒光燈的來由。可以說,稀土元素三基色熒光粉的開發與應用是熒光燈發展史上的壹個重要裏程碑。沒有三基色熒光粉,就不可能有新壹代細管徑緊湊型高效節能熒光燈的今天。但稀土元素三基色熒光粉也有其缺點,其最大缺點就是價格昂貴。

目前常見的熒光燈有:

(1)直管形熒光燈。這種熒光燈屬雙端熒光燈。常見標稱功率有4W,6W,8W,12W,15W,20W,30W,36W,40W,65W,80W,85W和125W。管徑用T5,T8,T10,T12。燈頭用G5,G13。目前較多采用T5和T8。T5顯色指數>30,顯色性好,對色彩豐富的物品及環境有比較理想的照明效果,光衰小,壽命長,平均壽命達10000小時。適用於服裝、百貨、超級市場、食品、水果、圖片、展示窗等色彩絢麗的場合使用。T8色光、亮度、節能、壽命都較佳,適合賓館、辦公室、商店、醫院、圖書館及家庭等色彩樸素但要求亮度高的場合使用。

為了方便安裝、降低成本和安全起見,許多直管形熒光燈的鎮流器都安裝在支架內,構成自鎮流型熒光燈。

(2)彩色直管型熒光燈。常見標稱功率有20W,30W,40W。管徑用T4,T5,T8。燈頭用G5、G13。彩色熒光燈的光通量較低,適用於商店櫥窗、廣告或類似場所的裝飾和色彩顯示。

(3)環形熒光燈。除形狀外,環形熒光燈與直管形熒光燈沒有多大差別。常見標稱功率有22W,32W,40W。燈頭用G10q.。主要提供給吸頂燈、吊燈等作配套光源,供家庭、商場等照明用。

(4)單端緊湊型節能熒光燈。這種熒光燈的燈管、鎮流器和燈頭緊密地聯成壹體(鎮流器放在燈頭內),除了破壞性打擊,無法把它們拆卸,故被稱為“緊湊型”熒光燈。由於無須外加鎮流器,驅動電路也在鎮流器內,故這種熒光燈也是自鎮流熒光燈和內啟動熒光燈。整個燈通過E27等燈頭直接與供電網連接,可方便地直接取代白熾燈。

這種熒光燈大都使用稀土元素三基色熒光粉,因而具有節能功能。下表列出節能熒光燈與光通量大體相同的白熾燈的對照。

節能熒光燈功率(W) 5 7 9 11 13 18 36 45 65 85 105 編輯本段色調 主要用放電產生的紫外輻射激發熒光粉而發光的放電燈稱為熒光燈。

熒光燈主要是壹種低壓汞蒸氣弧光放電燈,它在氣體放電中消耗的電能主要轉化為紫外範圍的電磁輻射(大約63%轉化為254-185nm之間的C類紫外輻射),大約有3%的能量在放電中直接轉化為可見光,其主要波長為405nm(藍紫光),436nm(藍光),456nm(綠光)和577nm(黃光)。紫外輻射照射到燈管內壁的熒光粉塗層上,紫外線的能量被熒光材料所吸收,其中壹部分轉化為可見光並釋放出來。壹個典型的熒光燈中發出的可見光(包括從熒光粉塗層中發出的和在放電時直接發出的)大約相當於輸入燈內能量的28%。熒光燈的光性能主要取決於燈管的幾何尺寸即長度和直徑,填充氣體種類和壓強,塗敷熒光粉以及制造工藝。

熒光燈色溫分為:

暖色調系列:如/29,/827,/830,/927,/930等,能塑造溫暖輝煌,縮小距離空間,給人壹種輕松和舒適的照明感覺。在使用時,壹般與白熾燈混用,不適合與自然光混合使用。

中間色調系列:如/33,/835,/840,/927,/940等,中性色彩在使用時,明亮的白色光可與自然光完滿結合,壹般用於有自然光照射或需要較冷色調氣氛的空間。

冷色調系列:如/54,/850,/865,/950,/965等,能塑造寧靜冷清,增大距離空間,給人以活潑的照明感覺,在使用時,壹般用於顏色1比較或特別強調冷色效果的場所。

熒光燈顯色性分為:

某品牌標準型直管熒光燈:

顯色指數較低,如51,63,72等,適用於壹般工作場所和對顯色性不重要的場所(倉庫,停車場)等。

某品牌三基色直管熒光燈:

顯色指數大於85,適用於長時間工作場所,能使工作者心情舒暢。

某品牌豪華型直管熒光燈 :

顯色指數為95,97,98等,用於顯色性要求高的場所或特殊環境。

選擇熒光燈的秘訣:燈的色溫,顯色性,壽命,光效及含汞量。

 強光燈 (英文:light )

適用範圍:廣泛應用於貨場裝卸、巡查檢修、事故搶修等。如鐵路、電業、公安、鋼鐵、石油化工等單位夜間施工作業照明。

產品特點

1.造型美觀、操作簡單方便,可采用手提、臺面放置、磁力吸附、吊掛照明等多種方式;燈頭和提手可分別在135°和180°範圍內(每間隔15°壹擋)任意調節角度,強光、工作光可隨意轉換 ,選用大功率燈泡,使用壽命長,發光效率高,標準配置為聚光照明。

2.燈具下部的高能電池容量大、性能優、自放電率低, 可隨時充電;小巧輕便,易拆卸更換。壹次充滿電後半年內儲電量不低於滿容量的85%,兩年 內儲電量不低於滿容量的60%。

3.精密的結構、特制合金和防彈膠材料,能確保產品經受強力碰撞和沖擊;密封性好,可抵禦風浪、暴雨侵襲。編輯本段射燈 射燈是裝飾性照明,收窄光束的照射範圍,使之聚焦在某小塊面積上,常見用在酒櫃或墻面上用以作裝飾,加強照明效果,穿透力強,功率很小的燈。 投光燈特性:適合於大型場合投光照明,建築物等照明。

1、高純度鋁反射板、光束最精確、反射效果最佳。

2、對稱型窄角、寬角及非對稱等配光系統。 ■

3、背後開啟式更換燈泡,維護簡便。

4、燈具均附有刻度板方便調整照射角度。

1.省電:射燈的反光罩有強力折射功能,10瓦左右的功率就可以產生較強的光線。

2.聚光:光線集中,可以重點突出或強調某物件或空間,裝飾效果明顯。

3.舒服:射燈的顏色接近自然光,將光線反射到墻面上,不會刺眼。

4.變化多:可利用小燈泡做出不同的投射效果。

射燈的分類:

1.下照射燈。可裝於頂棚、床頭上方、櫥櫃內,還可以吊掛、落地、懸空,分為全藏式和半藏式兩種類型。下照射燈的特點是光源自上而下做局部照射和自由散射,光源被合攏在燈罩內,其造型有管式下照燈、套筒式下照燈、花盆式下照燈、凹形槽下照燈及下照壁燈等,可分別裝於門廊、客廳、臥室。比如電視機近旁裝壹盞綠色瓷罩下照壁燈,既可觀物清楚又不影響看電視。雕塑造型上方設壹套筒式下照燈,可將人的視線引向藝術品上,便於品味觀賞。選擇下照燈,瓦數不宜過大,僅為照亮而已,不能強光刺眼。

2.路軌射燈。大都用金屬噴塗或陶瓷材料制作,有純白、米色、淺灰、金色、銀色、黑色等色調;外形有長形、圓形,規格尺寸大小不壹。射燈所投射的光束,可集中於壹幅畫、壹座雕塑、壹盆花、壹件精品擺設等,也可以照在居室主人坐的轉椅後背,創造出豐富多彩、神韻奇異的光影效果。可用於客廳、門廊或臥室、書房。可以設壹盞或多盞,射燈外形與色調,盡可能與居室整體設計諧調統壹。路軌裝於頂棚下15~30厘米處,也可裝於頂棚壹角靠墻處。</dd>

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