盘点几种灯的优缺点 白炽灯, 工作原理, 优缺点, 电灯泡

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以下对白炽灯、节能灯、荧光灯和LED灯各自的优缺点做一个知识盘点解析。
白炽灯
白炽灯又叫做电灯泡，它的工作原理是电流通过灯丝(钨丝，熔点达3000多摄氏度)时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。白炽灯发光时，大量的电能将转化为热能，只有极少一部分(可能不到1%，没计算过)可以转化为有用的光能。


白炽灯发出的光是全色光，但各种色光的成份比例是由发光物质(钨)以及温度决定的。比例不平衡就导致了光的颜色的偏色，所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。
白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易升华。日光灯两端发黑过程是：钨丝的升华直接变成钨气，这些钨气体遇到温度较低的灯管壁又凝华在灯管壁上而发黑的，
当钨丝升华到比较细瘦时，通电后就很容易烧断，从而结束了灯的寿命。所以白炽灯的功率越大,寿命就短。
缺点：
在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的。它所消耗的电能只有很小的部分，即12%-18%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。
荧光灯
荧光灯又叫做日光灯，它的工作原理：日光灯管简单的说是个密闭的气体放电管。管內主要气体为氩(argon)气(另包含氖neon或氪krypton)气压约大气的0.3%。另外包含几滴水銀——形成微量的水银蒸汽。水银原子约佔所有气体原子的千分之一的比例。
日光灯管是靠着灯管的汞原子，由气体放电的过程释放出紫外光(主要波長为2537埃=2537×10-10m)。所消耗的电能约60%可以转换为紫外光。其他的能量則转换为热能。
日光灯由灯管內表面的荧光物质吸收紫外光后释放出可見光。不同的荧光物质会发出不同的可見光。一般紫外光转换为可見光的效率约为40%。因此日光灯的效率约为60%×40%=24%——大约为相同功率钨丝电灯的两倍。


缺点：
荧光灯其缺点是生产过程和报废后对环境有污染，主要是汞污染，不环保。随着工艺改进，改用汞齐汞污染逐步减轻。
节能灯
节能灯又叫紧凑型荧光灯(国外简称CFL灯)具有光效高(是普通灯泡的5倍)，节能效果明显，寿命长(是普通灯泡的8倍)，体积小，使用方便等优点。它的工作原理和日光灯基本相同。
节能灯除了白色(冷光)的外，现在还有黄色(暖光)的。一般来说在同一瓦数之下，一盏节能灯比白炽灯节能80%，平均寿命延长8倍， 热辐射仅20%。非严格的情况下，一盏5瓦的节能灯光照可视为等于25瓦的白炽灯，7瓦的节能灯光照约等于40瓦的，9瓦的约等于60瓦的。


缺点：
节能灯的电磁辐射还来自电子与汞气发生的电离反应，同时，节能灯需要添加稀土荧光粉，由于稀土荧光粉本身有放射性，节能灯还会产生电离辐射(即放射线核辐射)，相比电磁辐射对人体侵害的不确定性，过量放射线核辐射对人体危害更值得关注。另外，由于节能灯工作原理的限制，灯管中汞也就不可避免地成为一大污染源。1只普通节能灯的含汞量约5毫克，仅够沾满一个圆珠笔尖，但渗入地下后可能造成1800吨水受污染。
LED灯
LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，
晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
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。
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。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。


缺点：
LED灯对比其他照明灯具价格比较高。此外，目前LED行业缺乏统一标准，各企业生产产品质量不一，光效、显色性和寿命等各方面还存在很多不确定性，但LED技术也在不断地进步，相信有一天LED技术一定会日趋成熟，走进平常百姓家。