没有灯丝的灯发光原理是什么？

2025-03-10 21:19:40

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回答1：

氙气大灯的全称是HID气体放电灯，它发光是利用正负电刺激氙气（XENON）与稀有金属化学反应发光，所以你会发现在HID灯泡的灯管内还有一颗小小的玻璃球，这其中就是灌满了氙气及少许稀有金属只要用电流去刺激他们进行化学反应，两者就会发出高达4000K色温度的光芒，这不但是传统卤素灯所难以望其项背的光度，4000K其实也是最接近正午日光的色温，最能让人眼感觉舒服的光度。此外，由于氙气分子活动能力会随着使用时间的加长而越趋活泼，因此气体放电灯泡可是会越用越亮。不过钨丝车灯用12伏特的电压已能让它发光；要是用在刺激氙气发光，是绝对不够的，所以，真正的HID气体放电灯，
要有一颗电压安定器，12V电压升压到23000V，用在刚开启电源时的瞬间刺激氙气达到高亮度，接着再将电压转成8000V，稳定持续供应氙气灯泡发光。
http://forum.auto.sina.com.cn/cgi-bin/viewone.cgi?gid=25&fid=348&itemid=65213

超薄动感晶体霓虹发光片
工作原理：
当超薄晶体霓虹发光片的两极间通电后，发光层内就建立了电场，电子在电场的作用下逆电场方向加速运动，当电场变化频达到一定程度时，GK超薄晶体霓虹发光片的亮度就会保持平衡。
二产品特点：
1、固态冷光源:本产品在发光时几乎不产生热量，属冷光源。因此，当用于某些不允许产生热辐射的场合，如液晶显示屏的背光源，最为适宜。
2、使用寿命长:使用寿命可达2万小时以上，能与一切电子整机产品的寿命相匹配，不会因超薄晶体霓虹发光片的发光寿命而影响配置整机的正常工作，高寿命也体现了其在诸多领域独立使用的经济性，还体现在不怕破损，即便是分割成若干小块，在保留原有电极的小片上的仍能发光正常，不同于通常使用的照明光源。
3、平面超薄发光、亮度均匀:超薄晶体霓虹发光片属于平面型光源，最薄可达0.3毫米，占用空间小、重量轻，可随意粘帖，整体发光，所有区域均能保持一致的光强，其亮度稳定且柔和，当作用于仪器面板，仪表，指示牌时，不会因亮度眩目、不均而影响监控，当用于商业广告，画面背光源时，能更为逼真地反映出画面的清晰层次。
4、耗电少:本产品耗电量极少，以普通常用动感广告牌为例，一平方米耗电不足10瓦，这是一般发光体所不及的，功耗低体现了它节省能源，不会加重整机产品电能的消耗，同时也体现了它在正常状态下的经济性。
5、可见度高，弯曲自由、颜色多样:对烟、雾穿透力强，其厚度仅为0.3毫米左右，为软体结构、有较好的绕曲度，适应于弧形曲面体上的配合。并可制作多种颜色的标牌，扩大其应用范围。
6、使用条件: 温度在-40℃至70℃功能正常工作，交流或直流电配小型逆变器后，均能驱动工作。
极光的产生与霓虹灯的发光原理非常相似。都是因为高能的电子撞击了稀薄的气体，使该气体暂时成为一种游离的激发态或非游离的激发态。当气体粒子处於一种高能阶的「准稳定态」之激发态时，若气体够稀薄，在该准稳定态的生命期结束前，该气体粒子都尚未与另一个气体粒子相碰撞，则该气体粒子就会自发性的由目前的准稳定态跳到下一个较低能阶的准稳定态或基础稳定态，并放出一定波长的光。因此极光与霓虹灯所放出光之颜色与气体的成分、电子能量的大小、准稳定态生命期的长短、以及气体有多稀薄等因素都有关系。例如图二中的氢所发的红光，相对应的生命期较长，因此在较低空的大气中，空气不够稀薄，碰撞太频繁，往往来不及发光就与另一个粒子发生碰撞。所以此种氢所发出来的红光在地面上不容易看到，但是在太空梭上却看得很清楚。
http://www.tradeol.cn/syjh/Business_Info.asp?info_id=10187

LED灯及其发光原理
一、LED的结构及发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
LED结构图如下图所示
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
二、LED光源的特点
1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境
4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%
5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级
6. 对环境污染：无有害金属汞
7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色
8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。
三、单色光LED的种类及其发展历史
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。
70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。
四、单色光LED的应用
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。
另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。
五、白光LED的开发
对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。（如下图所示）
表一列出了目前白色LED的种类及其发光原理。目前已商品化的第一种产品为蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉，其最好的发光效率约为25流明/瓦，YAG多为日本日亚公司的进口，价格在2000元/公斤；第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe为材料的白光LED，不过发光效率较差。
从表中也可以看出某些种类的白色LED光源离不开四种荧光粉：即三基色稀土红、绿、蓝粉和石榴石结构的黄色粉，在未来较被看好的是三波长光，即以无机紫外光晶片加R.G.B三颜色荧光粉，用于封装LED白光，预计三波长白光LED今年有商品化的机机会。但此处三基色荧光粉的粒度要求比较小，稳定性要求也高，具体应用方面还在探索之中。
表一白色 LED 的种类和原理
芯片数
激发源
发光材料
发光原理
1
蓝色LED
InGaN/YAG
InGaN的蓝光与YAG的黄光混合成白光
蓝色LED
InGaN/荧光粉
InGaN的蓝光激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光
蓝色LED
ZnSe
由薄膜层发出的蓝光和在基板上激发出的黄光混色成白光
紫外LED
InGaN/荧光粉
InGaN的紫外激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光
2
蓝色LED
黄绿LED
InGaN、GaP
将具有补色关系的两种芯片封装在一起，构成白色LED
3
蓝色LED
绿色LED
红色LED
InGaN
AlInGaP
将发三原色的三种小片封装在一起，构成白色LED
多个
多种光色的LED
InGaN、GaP
AlInGaP
将遍布可见光区的多种光芯片封装在一起，构成白色LED
采用LED光源进行照明，首先取代耗电的白炽灯，然后逐步向整个照明市场进军，将会节约大量的电能。近期，白色LED已达到单颗用电超过1瓦，光输出25流明，也增大了它的实用性。表二和表三列出了白色LED的效能进展。
http://zhousm.nease.net/!chinese/it/led-ld/led-01.htm