燈泡發光原理

一、螢光燈構造

螢光燈是放電燈的一種，在玻璃管中充有容易放電的氬氣和極少量的水銀，在玻管內壁上塗敷有螢光物質，在管的兩端有用鎢絲製作的二螺旋或三螺旋鎢絲圈電極，在電極上塗敷有發射電子的物質。

 

二、螢光燈發光原理

點燈(啟動)時，電流流過電極並加熱，從燈絲向著內發射出熱電子，並開始放電。放電產生的流動電子跟管內的水銀原子碰撞，發生紫外線(253.7nm)。這種紫外線照射螢光物質，變成可見光。隨著螢光物質的種類不同，可發出多種多樣的光色。

 

三、螢光燈點燈方式

為點亮螢光燈，要在塗敷發射體(電子發射性物質)的電極上通過預熱電流使其處於易於放出電子的狀態。按啟動器方式不同，大致可分為，"啟動器式點燈電路"、"快速啟動器式點燈電路"、"變頻器式(電子式)點燈電路"三種。"啟動器式點燈電路"和"快速啟動器式點燈電路"中使用的鎮流器(燈具)和螢光燈管都不相同。

 

四、白熱燈泡動作原理

白熱燈是靠發熱體通電流並加熱至白熱化狀態，放射出來的一種裝置。 通常白熱燈泡是使用高融點(約3400℃)的鎢絲(Tungsten Wire) 做成的。 鎢絲所產生紅外線大於可視光，電力所消耗的80%大概均發出紅外線(熱)，僅約20%發出可視光可以利用。 鎢在熔點以下就開始蒸發，因而燈絲會逐漸變細，不久就到達最終了的位置而斷掉。 這一段過程為白熱燈泡的自然壽命。 還有，在燈泡玻殼的內壁，由於鎢絲蒸發的附著關係會逐漸黑化，放射出來的光會因此逐漸的漸少，其減少率約20%，為了防止鎢絲的蒸發，添加鹵素氣體被認為最有效的做法。

 

 

 

五、鹵素燈泡動作原理

從燈絲蒸發出來的鎢原子和鹵素氣體產生反應合成鎢的鹵化物，這個鎢的鹵化物，在250℃以上，1400℃以下，能把該狀態維持著。因此， 波管溫度在250℃以上的話，鎢原子不會附著於管壁上，所以管壁不會產生黑化。鎢的鹵化物由於熱流會被帶回到燈絲附近，因燈絲的高溫，鎢的鹵化物將被分解，使鎢的原子沈澱附著於燈絲，而呈自由狀態的鹵素原子將進行再一次的反應，如此反覆地週而復始，形成所謂的鹵素循環(Halogen Cycle)。鹵素在此擔任的角色是種載體,不斷將蒸發的鎢原再送回燈絲。

 

六、高壓放電燈(HID)的發光原理

在發光管內的電極間施加電壓，在起動用氣體(氬氣及氙氣)內開始放電，此時產生放電弧光高溫約數千度，添加物(金屬)蒸發而產生氣體，蒸發的氣體與添加物原子內之電子相互碰撞，添加物的固有波長內會被激發而發光，例如水銀會發出青色的光，鈉會發出橘色的光，鉈會發出綠色的光。總之發光管內封入添加物的種類，依其添加物組合之成份，決定光燈泡之發光、演色性及效率等特性。主要之燈泡添加物如下所述：

 

燈 封入水銀燈及氬氣靠水銀發光，而產生青白色的光。
高壓鈉光燈 封入鈉、水銀及氙氣，鈉所生的光為橘色複金屬燈。
複金屬燈 封入鈉（橘色）、鉈（綠色）、錮（青色）鈧（白色）等金屬鹵化物及水銀和氙氣，由封入金屬發出的混合光，而得到白色光，由封入之金屬組合變化，可發出3000~6000K的光及更好演色性，更佳的效率。
發光管 發光管使用石英玻璃管(水銀燈具複金屬燈)及氧化鋁陶瓷管(高壓鈉光燈)，內部有一對鎢電極，發光管內在抽成高真空後，封入氪氣、氙氣等發光用金屬物質。
外管 一般的外管使用硬質玻璃殼，內部抽成高真空後，封入氮氣等惰性氣體，尚有玻殼內部塗有白色之擴散膜(螢光體)，將發光管放射的光擴散及防止刺眼，外管主要功用如下：
1.　發光管的保護。
2.　發光管的保溫。
3.　防止導線氧化。
4.　隔絕紫外線。

 

 

 

五、鹵素燈泡動作原理

從燈絲蒸發出來的鎢原子和鹵素氣體產生反應合成鎢的鹵化物，這個鎢的鹵化物，在250℃以上，1400℃以下，能把該狀態維持著。因此， 波管溫度在250℃以上的話，鎢原子不會附著於管壁上，所以管壁不會產生黑化。 鎢的鹵化物由於熱流會被帶回到燈絲附近，因燈絲的高溫，鎢的鹵化物將被分解，使鎢的原子沈澱附著於燈絲，而呈自由狀態的鹵素原子將進行再一次的反應，如此反覆地週而復始，形成所謂的鹵素循環(Halogen Cycle)。 鹵素在此擔任的角色是種載體,不斷將蒸發的鎢原再送回燈絲。

七、光源發展方向

追求高效率、高演色性是光源發展不變的方向。但過去之主要發展重點除了開發新光源之外，就是針對個別之燈種來作改善， 而最近之發展方向除了發揮各種燈種之固有優點外， 也拓展其各方面之發展潛力。以下是光源未來之發展方向：

  • 1.日光燈朝更高之演色性及效率發展。
  • 2.以較省電子安定器來配合各種放電燈之發展。
  • 3.應用赤外線反射膜或透光膜之一般照明用燈泡及鹵素燈泡之發展。
  • 4.日光燈及高壓放電燈之小型化以取代白熱燈泡。
  • 5.長壽命之無電極放電燈之發展。
  • 6.LED光源的發展。