第二光源是什麼

人類對電光源的研究始於18世紀末，光源發展到現在130多年，經歷了幾次重要的變革，幾代光源的產生見證了這一歷史的演變，因此，下面從幾代光源的介紹為主線進行綜述：

第一代光源 ——白熾燈

1879年，美國愛迪生髮明瞭具有實用價值的碳絲白熾燈，使人類從漫長的火光照明時代進入電氣照明時代。也宣告了第一代光源-白熾燈的誕生。現代白熾燈是靠電流加熱燈絲至白熾狀態而發光。其具有光譜連續，顯色性好，結構簡單，可調光，無頻閃等優點，使得其在隨後的數十年間取得了快速發展。

白熾燈的結構及原理：

普通的白熾燈，主要由玻殼、燈絲、導線、感柱、燈頭等組成。玻殼做成圓球形，製作材料是耐熱玻璃，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。 絲燈是用比頭髮絲還細得多的鎢絲，做成螺旋形。同炭絲一樣，白熾燈裡的鎢絲也害怕空氣。如果玻殼裡充滿空氣，那麼通電以後，鎢絲溫度升高到2000℃以上，空氣就會對它毫不留情地發動襲擊，使它很快被燒斷，同時生成一種黃白色的三氧化鎢，附著在玻殼內壁和燈內部件上。

兩條導線由內導線、杜美絲和外導線三部分組成。內導線用來導電和固定燈絲，用銅絲或鍍鎳鐵絲

製做

；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合而不漏氣；外導線是銅絲，任務就是連線燈頭用以通電。 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裡的空氣抽走，然後將下端燒焊密封，燈就不漏氣了。

白熾燈優缺點：

白熾燈的優點有：顯色性好，成本低，使用安全，裝置維護費用低及無汙染，仍被大量採用，但白熾燈是透過將燈絲通電加熱到白熾狀態，利用熱輻射發出可見光的電光源。大部分白熾燈會把消耗能量中的90%

轉化成

無用的熱能，只少於10%的能量會成為光，因此它的發光效率低，能耗大，壽命短為其缺點。

第二代光源——低氣壓氣體放電燈（熒光燈）

20世紀30年代，荷蘭科學家開發出第一支熒光燈，隨後又開發出了整合鎮流器於一體的緊湊型熒光燈。由於其採用創新性的氣體放電原理，即由受激發的汞蒸氣放電時發出的紫外線激發管內熒光粉而發光。其具有發光效率高，壽命長，光色好等優點，使得其在家居、辦公、商業照明燈領域逐漸取代白熾燈成為使用最廣泛、最成功的燈種之一。近年來歐、美等發達國家以及古巴、菲律賓等發展中國家都頒佈法令或制定逐步淘汰白熾燈的計劃，大力推廣高效節能的熒光燈。同時也對熒光燈提出了更高的要求，要求更長的壽命，更高的光效，更緊湊的結構，更環保的固汞，更少的汞量等綠色環保節能要求。

熒光燈原理：

傳統型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壓力的氬氣和少量的汞。通電後，液態汞蒸發成壓力為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，約佔全部輻射能的70-80%；次峰值波長是185nm，約佔全部輻射能的10%），以釋放多餘的能量。熒光粉吸收紫外線的輻射能後發出可見光。

熒光燈優缺點：

熒光燈的優點是發光效率要比白熾燈高得多，在使用壽命方面也優於白熾燈；缺點是熒光燈的顯色性較差（光譜是斷續的） 特別是它的頻閃效應，容易使人眼產生錯覺，應採取措施消除頻閃效應。另外，熒光燈需要啟輝器和鎮流器，使用比較複雜。 緊湊型熒光燈可逐步替代白熾燈：其節電率高，１５Ｗ的緊湊型熒光燈亮度與７５Ｗ的白熾燈相當 壽命長，平均壽命８０００小時，最長達２００００小時，白熾燈只有１０００小時～２０００小時。

第三代光源 ——HID高強度氣體放電燈（金滷等，如高壓鈉燈等）

20世紀40-60年代，科學家發現提高氣體放電的工作壓力錶現出的優異特性，又不斷地開發出高壓汞燈，高壓鈉燈，金屬鹵化物燈等高強度氣體放電燈，由於其具有功率密度高，結構緊湊，光效高，壽命長等優點，使得其在大面積泛光照明、室外照明、道路照明及商業照明等領域得到廣泛應用。其中較有代表的為金滷燈、鈉燈。

金滷燈的工作原理：

電弧管內充有汞、惰性氣體和一種以上的金屬鹵化物。工作時，汞蒸發，電弧管內汞蒸氣壓達幾個大氣壓（零點幾個兆帕）；鹵化物也從管壁上蒸發，擴散進入高溫電弧柱內分解，金屬原子被電離激發，輻射出特徵譜線。當金屬離子擴散返回管壁時，在靠近管壁的較冷區域中與滷原子相遇，並且重新結合生成鹵化物分子。這種迴圈過程不斷地向電弧提供金屬蒸氣。電弧軸心處的金屬蒸氣分壓與管壁處鹵化物蒸氣的分壓相近，一般為 1330～13300Pa。通常採用的金屬平均激發電位為4eV左右，而汞的激發電位為7。8eV。金屬光譜的總輻射功率可以大幅度超過汞的輻射功率。結果，典型的金屬鹵化物燈輸出的譜線主要是金屬光譜。充填不同種金屬鹵化物可改善燈的顯色性。

金滷燈的優缺點

金屬鹵化燈市針對高壓汞燈光色差的致命缺點研製出來的第三代新光源，它綜合了汞燈、熒光燈及白熾燈的優點，具有光效高、節能、顯色性好、壽命長的優點。 缺點：對原材料要求苛刻，工藝複雜，尺寸和精度要求高，技術設計有難點等。

第四代光源——LED發光二極體

20世紀60年代，科學家開發出第一個實用可見光LED，隨後又相繼開發出各種單色光LED。近年來，LED光效不斷提升，並突破單一顏色的侷限性，向白色光照明邁進。由於其採用固體半導體材料作為發光材料，加電後，半導體中的載流子發生複合，從而引起光子發射發出可見光。其具有結構緊湊，可控性好，啟動快，壽命長，環保節能等優點。從而開啟了其在照明應用領域新的一頁。

LED的工作原理

LED發光二極體，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附著在一個支架上，一端是負極，另一端連線電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它裡面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連線起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流透過導線作用於這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區裡電子跟空穴複合，然後就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成P-N結材料決定的。

LED的內在特徵決定了它具有以下優點：

1、體積小：LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂裡面，所以它非常小，非常輕。 2、耗電量低：LED耗電相當低，直流驅動，超低功耗（單管0。03-0。06瓦），電光功率轉換接近30%。一般來說LED的工作電壓是2-3。6V，工作電流是0。02-0。03A；這就是說，它消耗的電能不超過0。1W，相同照明效果比傳統光源節能近80%。 3、使用壽命長在恰當的電流和電壓下，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。 4、高亮度、低熱量：LED使用冷發光技術，發熱量比普通照明燈具低很多。 5、環保：LED是由無毒的材料作成。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸控，屬於典型的綠色照明光源6、堅固耐用：LED被完全封裝在環氧樹脂裡面，比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內也沒有鬆動的部分，使得LED不易損壞。7、多變幻：LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度並任意混合，實現豐富多彩的動態變化效果及各種影象。 8、技術先進：與傳統光源單調的發光效果相比，LED光源是低壓微電子產品。它成功融合了計算機技術、網路通訊技術、影象處理技術、嵌入式控制技術等，所以亦是數字資訊化產品，是半導體光電器件“高新尖”技術，具有線上程式設計、無限升級、靈活多變的特點。

LED也有缺點：1散熱不理想，LED需要由於單個發光面比較窄，通常大規模整合線上路板上，形成一個比較大的發光源，由此會造成大量熱量積累，有時會擊穿電路板。所以LED燈的散熱一定要好。2、對人眼的傷害較大：人眼最不能接受的是藍光和UV光（即紫外線光），藍光殺傷人眼活性細胞的能力是綠光的10倍，人們為了追求亮度，通常更會加強LED的藍光強度，從而對人眼造成傷害。

時代在發展，技術在進步，人類對照明光源的探索從未止步，也許不久的將來就會出現第五代、第六代更完美的光源，讓我們拭目以待。