霓虹灯电子跃迁原理 霓虹灯与电子跃迁

霓虹灯电子跃迁原理 霓虹灯与电子跃迁
霓虹灯电子跃迁原理 霓虹灯与电子跃迁

白炽灯

白炽灯的工作原理是：电流通过灯丝时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上的白炽状态（灯丝度一般采用钨丝，熔点约3000摄氏度左右），这时候组成灯丝元素的原子核外电子会被激发，从而使得其向较高能量的外层跃迁，当电子再次向低能量的电子层跃迁时，多余的能量便以光的形式释放出来，并同时产生热量，故称之为白炽灯。简单点说就是：灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁一样而发出光来。为防止极高温度的灯丝被氧化烧断，一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体。理论上灯丝的温度越高，发出的光就越亮。

霓虹灯装饰的城市夜景

霓虹灯是城市的美容师，每当夜幕降临时，华灯初上，五颜六色的霓虹灯就把城市装扮得格外美丽。那么，霓虹灯是怎样发明的呢？

据说，霓虹灯是英国化学家拉姆赛在一次实验中偶然发现的。那是1898年6月的一个夜晚，拉姆赛和他的助手正在实验室里进行实验，目的是检查一种稀有气体是否导电。拉姆赛把一种稀有气体注射在真空玻璃管里，然后把封闭在真空玻璃管中的两个金属电极连接在高压电源上，聚精会神地观察这种气体能否导电。这时，一个意外的现象发生了：注入真空管的稀有气体不但开始导电，而且还发出了极其美丽的红光。这种神奇的红光使拉姆赛和他的助手惊喜不已。拉姆赛把这种能够导电并且发出红色光的稀有气体命名为氖气（neon）。后来这类给气体通电发光的灯被称为氖灯（neon light），音译就是霓虹灯。

制造霓虹灯的办法，是采用低熔点的钠——钙硅酸盐玻璃做灯管，根据需要设计不同的图案和文字，用喷灯进行加工，然后烧结电极，再用真空泵抽空，并根据要求的颜色充进不同的稀有气体而制成。现代的霓虹灯更加精致，有的将玻璃管弯曲成各种各样折形状，制成更加动人的图形；还有的在灯管内壁涂上荧光粉，使颜色更加明亮多彩；有的霓虹灯装上自动点火器，使各种颜色的光次第明灭，交相辉映，使城市之夜变得绚丽多彩。

LED节能灯

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。

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。

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，人们更需要白色光源。1989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。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。

二十世纪世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的LED，所用的材料是GaASP，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。

照明大事记

—1879爱迪生发明电灯；

—1938荧光灯问世；

—1959卤素灯问世；

—1961高压钠灯问世；

—1962金属卤化物灯；

—1969 第一盏LED灯(红色)；

—1976 绿色LED灯；

—1993 蓝色LED灯；

—1999 白色LED灯；

—2000 LED应用于室内照明。