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帥ㄍ 發問時間: 科學其他:科學 · 7 年前

LED HID 鎢絲燈 日光燈

麻煩大大能詳解

一、LED

二、HID

三、LASER

四、鎢絲燈

五、日光燈

或者其他類似裝置

1發光原理

2材料(內填氣體等等

3各個優缺點比較

4各項特別的性質(冷光等等

越詳細越好

感恩^^

4 個解答

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  • 銅銅
    Lv 4
    7 年前
    最佳解答

    發光二極體 (英語:Light-Emitting Diode,簡稱LED) 是一種能發光的半導體電子元件。以下是發光二極體的無機半導體原料及發光顏色:單色多原色/闊頻段 紫白 顏色λ波長(nm)正向偏壓(V)半導體化學式正向偏壓(V)構成正向偏壓(V)構成紅外線>760< 1.9砷化鎵GaAs2.48-3.7紅LED + 藍LED

    藍LED + 紅磷

    白LED + 紫色濾光器2.9 - 3.5藍LED或紫外線LED + 黃磷

    紅LED + 綠LED + 藍LED紅760至6101.63-2.03鋁砷化鎵AlGaAs橙610至5902.03-2.10磷化鎵GaP黃590至5702.10-2.18磷化銦鎵鋁AlGaInP綠570至5002.18-4氮化鎵GaN藍500至4502.48-3.7硒化鋅ZnSe紫450至3802.76-4銦氮化鎵InGaN紫外線<3803.1-4.4氮化鋁AlN 基本原理

    發光二極體是一種特殊的二極體。和普通的二極體一樣,發光二極體由半導體晶片組成,這些半導體材料會預先透過注入或攙雜等工藝以產生p、n架構。與其它二極體一樣,發光二極體中電流可以輕易地從p極(陽極)流向n極(負極),而相反方向則不能。兩種不同的載流子:電洞和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向p、n架構。當電洞和電子相遇而產生複合,電子會跌落到較低的能階,同時以光子的模式釋放出能量

    (它所發出的光的波長(決定顏色),是由組成p、n架構的半導體物料的禁帶能量決定。由於矽和鍺是間接帶隙材料,在這些材料在常溫下電子與電洞的複合是非輻射躍遷,此類躍遷沒有釋出光子,而是把能量轉化為熱能,所以矽和鍺二極體不能發光。但在極低溫的特定溫度下則會發光,必須在特殊角度下才可發現,而該發光的亮度不明顯。

    圖片參考:http://imgcld.yimg.com/8/n/AB01275843/o/2012111520...

    結合藍色、黃綠(草綠)色,以及高亮度的紅色LED等三者的頻譜特性曲線,三原色在FWHM頻譜中的頻寬約24奈米─27奈米。

    材料優點在低光度下能量轉換效率高(電能轉換成光能的效率) - 也即較省電,非常適合在低光度(如手提電話的背光、夜燈)需求中使用。但當提高光度至如檯頭燈般或更高時,LED的效率比鎢絲燈泡高,但比螢光燈(俗稱光管或日光燈管)差:IEEE(電氣電子工程師學會)的刊物IEEE Spectrum曾有文章證實這一點 反應時間短(以ns為單位) - 可以達到很高的閃爍頻率。 使用壽命長 - 且不因連續閃爍而影響其壽命。 在安全的操作環境下可達到10萬小時的壽命,即便是在50度以上的高溫,使用壽命還有約4萬小時。(螢光燈T8為8000小時.T5為20000小時,白熾燈為1,000 ~ 2,000小時)。 耐震盪等機械衝擊 - 由於是固態元件,沒有燈絲、玻璃罩等,相對螢光燈、白熾燈等能承受更大震盪。 體積小 - 其本身體積可以造得非常細小(小於2mm)。 便於聚焦 - 因發光體積細小,而易於以透鏡等方式達致所需集散程度,藉改變其封裝外形,其發光角度由大角度散射至細角度聚焦都可以達成。 單色性強 - 由於是單一能級光出的光子,波長比較單一(相對大部份人工光源而言),能在不加濾光器下提供多種單純的顏色。

    缺點舊式LED高光度下效率較低,在一般照明用途上仍比螢光燈耗電,有些LED燈甚至比省電燈泡耗電。有些設計使用多枚LED,在保持整體光度下讓每枚LED可以工作在較低光度,從而增加效率,但使成本大為提高,售價亦較其他類型燈泡較高。(目前市面上已達90lm/W) 效率受高溫影響而急劇下降,浪費電力之餘也產生更多熱,令溫度進一步上升,形成惡性循環。除浪費電力也縮短壽命,因此需要良好散熱。 LED光度並非與電流成線性關系,光度調節略為複雜。 成本較高,售價較高。

    高強度氣體放電(High-intensity discharge,簡稱HID)燈泡包含了下列這些種類的電燈:水銀燈、金屬鹵化燈(也稱作HQI)、高壓鈉燈、低壓鈉燈、高壓水銀燈,以及較少見的短弧氙氣燈。這些燈泡種類的發光元件是一顆置於耐高溫燈管(弧光管)內安定的電弧放電器,並有超過 3 W/cm² (19.4 W/in.²) 的發光能力。

    構造原理HID 燈藉著特殊設計、內部佈塗石英或鋁的燈管,並透過兩端鎢電極打出來的加壓電弧,通過燈管後而發出光線。這些燈管內充滿了氣體和金屬。氣體幫助燈泡啟動,而金屬加熱達到蒸發點,形成電漿態後而發出光線。

    2012-11-15 20:18:28 補充:

    剩下到意見

    2012-11-15 20:21:13 補充:

    雷射(英語:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,縮寫為LASER,或laser),是指窄幅頻率的光輻射線,通過受激輻射放大和必要的反饋共振,產生準直、單色、相干的光束的過程及儀器。基本上,產生雷射需要「共振結構」、「增益介質」及「激發來源」這三個要素。

    電子的運動狀態可以分為不同的能級,電子從高能級向低能級躍遷時,會釋放出相應能量的電磁波(所謂自發輻射)。一般的發光體中,這些電子釋放光子的動作是隨機的,所釋放出的光子也沒有相同的特性,例如鎢絲燈發出的光。

    2012-11-15 20:21:52 補充:

    當外加能量以電場、光子、化學等方式注入到一個能級系統並為之吸收的話,會導致電子從低能級向高能級躍遷(所謂受激吸收),當自發輻射產生的光子碰到這些因外加能量而躍上高能級的電子時,這些高能級的電子會因受誘導而遷到低能級並釋放出光子(所謂受激輻射),受激輻射的所有光學特性跟原來的自發輻射包括:頻率、相位、前進方向等會是一樣的,這些受激輻射的光子碰到其他因外加能量而躍上高能級的電子時,又會再產更多同樣的光子,最後光的強度越來越大(即光線被放大了),而與一般的光不同的是所有的光子都有相同的頻率、相位、前進方向。

    2012-11-15 20:22:19 補充:

    要做到光放大,就要產生一個高能級電子比低能量級電子數目多的環境,即群數反轉,這樣才有機會讓高能級電子碰上光子來釋放新的光子,而不是隨機釋放。

    一般雷射發產生器有三個基本要素:

    「激發來源」(pumping source):把能量供給低能級的電子,激發使其成為高能級電子,能量供給的方式有電苛放電、光子、化學作用…。

    「增益介質」(gain medium):被激發、釋放光子的電子所在的物質,其物理特性會影響所產生雷射的波長等特性。

    2012-11-15 20:22:23 補充:

    「共振腔」(optical cavity/optical resonator):是兩面互相平行的鏡子,一面全反射,一面半反射。作用是把光線在反射鏡間來回反射,目的是使被激發的光經過增益介質多次以得到足夠的放大,當放大到可以穿透半反射鏡時,雷射便從半反射鏡發射出去。因此,此半反鏡也被稱為輸出耦合鏡(output coupler)。兩鏡面之間的距離也對輸出的雷射波長有著選擇作用,只有在在兩鏡間的距離能產生共振的波長才能產生雷射。

    2012-11-15 20:22:57 補充:

    群數反轉(population inversion)

    在一個二級系統中,一個電子自低能級向高能級躍遷和自高能級向低能級躍遷的機率是一樣的。為了達到光放大的作用,在高能級必須有更多的電子,使得受激輻射發生的機率更高。這個狀態稱為佔據逆轉。出於這個原因,所以以光子激發的二級系統是無法實現雷射的,所以雷射一般是以通過三級系統和四級系統得到實現。在三級系統中,電子受激躍遷到高能級後,便很快轉為亞穩態。由此雷射媒介被激發為高能態,佔據逆轉得到實現。

    2012-11-15 20:24:59 補充:

    電燈泡,準確技術名稱為白熾燈,是一種透過通電,利用電阻把幼細絲線(現代通常為鎢絲)加熱至白熾,用來發光的燈。電燈泡外圍由玻璃製造,把燈絲保持在真空,或低壓的惰性氣體之下,作用是防止燈絲在高溫之下氧化。

    構造

    低壓惰性氣體。

    燈絲,鎢絲。

    細金屬線(連接至燈頭尖端)

    細金屬線(連接至銅片)

    支撐金屬線

    支撐棒

    細金屬線

    銅片

    絕緣體

    燈頭尖端

    2012-11-15 20:26:38 補充:

    螢光燈,或稱日光燈、光管、螢光管,是一種照明裝置,屬於弧光燈的一種。它使用電力在氬或氖氣中激發水銀蒸氣,形成電漿並發出短波紫外線,紫外線被磷質吸收後,磷會發出可見的光以照明,這樣發出可見光的方式屬於螢光。

    一般的螢光管以玻璃製造,在兩端裝有插口以連接電源及固定螢光管的位置。

    與電燈泡不同,螢光管必須設有安定器,與啟動器配合產生讓氣體發生電離的瞬間高壓。

    為了取代傳統白熾燈,近年來發展出將燈管、安定器、啟動器結合在一起,配合使用白熾燈燈座的改良型螢光燈泡,稱為省電燈泡、「節能燈」或「慳電膽」,可以在不更換燈具基座的情況下,直接取代白熾燈使用。

    2012-11-15 20:27:26 補充:

    原理

    螢光管內充滿了低壓氬氣或氬氖混合氣體及水銀蒸氣,而在玻璃螢光管的內側表面,則塗上一層磷質螢光漆,在燈管的兩端設有由鎢製成的燈絲線圈。當電源接通後,首先電流通過燈絲加熱並釋放出電子,電子會把管內氣體變成電漿(plasma),並令管內電流加大,當兩組燈絲間的電壓超過一定值之後燈管開始產生放電, 使水銀蒸氣發放出253.7nm 及185nm波長的紫外線,螢光管內側表面的磷質螢光漆會吸收紫外線,並釋放出較長波長的可見光。發出的光線顏色由磷質成份的比例控制,而玻璃管則避免有害的紫外線及其他有害物質如水銀洩漏出來。

    2012-11-15 20:27:36 補充:

    螢光管的放電電流與導通電阻之間存在一個正反饋關係:當更多電流流進螢光管後使得更多氣體被離子化,使得管內的導通電阻不斷降低,如此便會令更多電流入螢光管內。如果將螢光管直接接到固定電壓的電源,螢光管將會因電流不斷上升而很快被燒毀,因此需要以一個輔助電路控制進入螢光管的電流在一固定水平,而這個電流控制電路通常被稱為安定器。安定器實際上是一個電感,當導通電阻降到很低的時候,安定器固定的感抗和銅耗使導通電流近似於定值,開始穩定工作。傳統安定器需搭配一個稱為啟動器(Starter,俗稱「士達他」、「跳泡」)的小元件才能使燈絲間的壓差達到使螢光管足以放電的程度, 最新的電子式安定器則不需要啟動器,

    2012-11-15 20:30:22 補充:

    因為啟動工作已被包含在安定器內

    .

    T8、T9和省電燈泡的比較

    優點T8、T9螢光管與同一光度的傳統電燈泡(白熾燈)相比有更高的發光效率,因為所消耗的能量中較高比例被轉化為可見光,較少被轉化為熱能而浪費掉,所以使用中的同一光度的螢光管比白熾燈溫度要低。白熾燈一般只能把大約10%的輸入能量轉化為可見光,同一光度的T8、T9螢光管一般只需前者消耗的約1/3至1/4的電能,使用壽命亦較傳統燈泡長大約10至20倍之多。

    2012-11-15 20:30:39 補充:

    螢光燈管可以提供多種色溫選擇,相較於白熾燈及鹵素燈色溫多介於2700~3300k之間,螢光燈還可以買到6500k、5500k、5000k、4000k等多種色溫。

    雖然T8、T9螢光燈的購買成本略高於白熾燈,但它可節省更多能源及電費,較長的壽命亦令其更換成本相對下降,對商業而言亦可節省更換燈泡的人力成本。

    2012-11-15 20:31:07 補充:

    缺點螢光管未能提供穩定的光源,而是閃爍的光源,其閃爍頻率與驅動電壓的頻率有關,雖然人眼不易察覺,但可產生閃光燈效應(strobe effect),在一些工作環境可能造成危險,例如轉動的風扇,假如其頻率與螢光管相同,就會看似停止不動。螢光管亦會令攝錄機拍攝的片段出現閃爍,雖然傳統燈泡亦會出現閃爍,但其強度則較低。螢光管亦不能使用標準的亮度調節開關。

    2012-11-15 20:31:19 補充:

    目前電子式安定器已經基本解決這個問題。傳統的電感式安定器採用市電(頻率為50~60Hz)直接驅動螢光管,而電子式安定器採用高頻振蕩反饋式鎮流(高頻開關切換式諧振電路限流),其輸出的驅動電壓頻率已大大提高,螢光管的閃爍頻率也相應提高,人的肉眼已經不會被這種高頻閃爍影響。

    目前國際大廠已經開始陸續停產T9燈管,改而推廣新一代的T5燈管,可以預期在供給量減少的情況下,T9燈管將會逐漸變貴且慢慢被淘汰。然T8燈管因為沒有T9燈管的主要缺點--汞含量過高;且目前仍廣泛使用,若非T5燈具與光源顯著降價,預期T8燈仍然將被廣泛使用相當長的時間。

    2012-11-15 20:31:23 補充:

    螢光燈管的演色性較低,傳統白熾燈及鹵素燈有100的演色性,市售螢光燈管的演色性大多隻超過80,演色性超過90的螢光燈管就比較難購買;因此螢光燈管的光線較為不自然不舒適。

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    5 年前

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    6 年前

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    6 年前

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