灯会发光的原理是什么思维导图

西风不相识

2023-04-04

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灯会发光的原理

LED灯泡发光的科学原理

灯会

发光

原理

灯和太阳一样，给我们带来了光明，是我们工作、学习、生活中不可缺少的东西。但是有很多的人都想不明白为什么灯会发光。下面一起来看看树图网为大家整理的灯会发光的原理，欢迎阅读，仅供参考。

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思维导图大纲

白炽灯的发光原理

简单来说，白炽灯里面的灯丝是钨丝，其主要成分是钨。当钨丝通电时，由于钨丝的电阻式电能转化成内能，将钨丝加热，温度升高，一般金属加热到一定程度后就会发光(铁受热变红也是发光)，就是内能有转化成光能。这就是白炽灯发光原理最简单理解。

为什么选钨丝，那时人们长久以来经验的结果。当爱迪生发明电灯的时候，传说他试验了包括植物纤维、动物毛发和人的头发在内的一千多种(也有说两千多种)材料，很多不适合作灯丝。主要原因是内阻小，或者熔点低，或者亮度不合适等等。最后爱迪生选择的并不是今天我们广泛采用的钨丝。具体是什么，我忘了。后来人们经过多次改进才选择了钨作灯丝。

钨丝发光跟核裂变或者核聚变一点关系都没有。这个过程中除了钨丝被加热，部分省化成整齐外并未发生什么变化。

灯会发光的科学原理

灯在人类学会用火以后就出现了，一直发展到今天的白炽灯和放电灯。人类使用灯的历史是十分悠久的，但是人们弄清楚灯为什么会发光，还是近一二百年的事。

光是一种电磁波。自然界有许多波。向水面扔一块石子，会产生一圈一圈的波纹，这是眼晴可以直接看到的水波;拨动一根琴弦，会在空气中产生听得见的声波。空间大量存在的是我们既看不见又听不到的电波。光波(波长7.7×10-5厘米至4×10-5厘米)也是它的成员之一，只是波长很短，波动频率很高罢了。

光波是怎样产生的呢?水波是水被激荡所引起的。声波是物体振动产生的。无线电波是由于电子运动，从高塔顶上的天线发出的。同样，光波是由物质中原子、分子和电子的运动而产生的。不过这些都是微观世界的特殊运动。例如，在白炽灯中，通电的钨丝，温度高达2300℃。其中的原子在剧烈地运动着，于是，有一部分原子处于不稳定的高势能状态，就像尖屋顶上的一只球，由于势能很高，很容易掉下来。这些原子一旦从高能量状态"掉"下来，回到低势能状态时，就放出一份能量，这份能量以光的形式放出来。在高压水银灯中，通过放电产生许多自由电子，电子在电的作用下加速，速度比子弹快得多。当这种电子和水银原子碰撞时，就把能量传送给水银原子，使之受激发，达到不稳定的高能量状态。同样，在自发地从高能量状态"掉"下来，回到低能量状态时，就发出了光。

在这种发光过程中，从不同的高能量状态"掉"下来的原子，会发出不同颜色的光。不同原子发出的光，方向也不一样，杂乱无章的。如果选择一定能量的原子、分子和电子运动，使它们按一定的相互关系"有组织"地发出来，就能获得一种奇妙的新光源。1960年，美国科学家造出了这种20世纪的"神灯"，这就是激光器。

LED灯泡发光的科学原理

LED是英文lightemittingdiode(发光二极管)的缩写，它的基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。

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PN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。

LED发光原理

发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体——晶片的面积为10.12ml(1mil=0.0254平方毫米)，目前国际上出现大晶片LED，晶片面积达40mil。

其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。

LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前，已商品化的白光LED多是二波长，即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。