上升 電磁波 波長會 由 長 變短 電磁波 所 放射出來 的 能量 也 會 增強 光 也 由 暗紅 逐漸 轉變為 明亮 燈絲 的 溫度 愈 高 所 輻射出 的 電磁波 波長 愈 短 能 發出 的 光 也 愈 亮 燈泡 內 是 真空 狀態 並且 會 添加 一些 活性 很 低 的 惰性 氣體 來 避免 鎢 的 氧化 鎢絲 在 空氣 中 會 氧化成 氧化鎢 不但 變脆 而且 導電 的 性質 也 改變 阻礙 電流 通過 同時 高溫 會 加快 氧化 作用 而 讓 鎢絲 燒毀 斷裂 後來 陸續 有 許多 或是 延長 燈絲 壽命 或是 增強 亮度 的 改良 方法 相繼 被 應用 像是 在 燈泡 內 添加 鹵素 氣體 的 鹵素燈 透過 鎢原子 與 鹵 元素 的 結合 藉由 燈泡 內 的 熱 對流 作用 讓 鹵化鎢 再 附著 到 燈絲 上 既 能 補充 因為 高溫 昇華 而 不斷 變 細 的 鎢絲 也 能 提高 燈絲 的 溫度 發出 更 亮 的 光 然而 通過 高 電阻 產生 高溫 來 發出 可見光 的 過程 大部分 的 電能 卻 是 消耗 在 加熱 升溫 能源 運用 的 效率 並 不 好 1898年 兩 位 英國 的 化學家 無意 間 發現 把 存在 於 半 真空 玻璃管 中 的 空氣 加以 通電 會 發出 鮮豔 的 紅 光 他們 把 這 種 氣體 命名為 Neon 在 希臘文 的 字義 是 新 中文 翻譯為 氖氣 霓虹燈 能夠 發光 是 利用 高電 壓迫 使 電子 碰撞 並 激發 了 氣體 原子 然後 這些 受到 刺激 而 四處 游離 的 原子 又 與 電子 結合 並 釋放出 特定 波長 的 光 製作 霓虹燈 的 工藝 並 不 複雜 先 將 玻璃管 燒製成 所 需 形狀 然後 在 燈管 兩 端 連接上 電極 之後 將 電極 通電 一方面 將 管 內 的 空氣 加熱 同時 也 利用 泵浦 將 管 內 的 空氣 抽離 我們 這 個 燈管 都 沒有 送 電 上去 都 沒有 顏色 跑出來 表示 裡面 已經 呈現 真空 狀態 現在 我們 就 可以 灌霓 虹氣 下去 裝填 氬氣 的 霓虹燈 在 通電 後 會 呈現 淡藍色 的 光 如果 混合 了 水銀 蒸氣 之後 則 會 發出 綠色 波長 的 光 水銀 蒸氣 通電 後 會 有 強烈 放光 的 現象 這 件 事 科學家 在 1902年 時 已經 知道 水銀 蒸氣 放電 釋放出來 的 電磁波 除了 強烈 的 可見光 之外 還 有 60% 是 屬於 肉眼 看 不 見 的 紫外線 紫外線 的 波長 短 釋放出來 的 能量 大 但 會 危害 人體 經過 無數 次 改良 1938年 科學家 終於 找出 可以 善用 紫外線 特性 的 方法 發展出 能 使用 於 照明 的 產品 它 就 是 螢光燈 也 是 我們 俗稱 的 日光燈 像 日光燈 它 的 發光 原理 跟 燈泡 就 不 太 一樣 那 日光燈 裡面 它 裡面 有 放 了 所謂 的 汞 的 蒸氣 那 它 主要 是 要 靠 燈管 兩 邊 有 燈絲 那 燈絲 裡面 會 加熱 加熱 的 時候 會 釋放出 電子 出來 讓 電子 在 那邊 產生 的 電子 能夠 加速 加速 的 時候 它 會 撞擊 這 裡面 的 汞蒸氣 那 汞蒸氣 外面 的 電子 受到 撞擊 以後 它 會 跳到 比較 高 的 能量 狀態 去 那 當 它 從 比較 高 的 能量 狀態 再 掉下來 的 時候 就 要 恢復到 原來 的 狀態 的 時候 它 會 釋放出 原來 所 吸收 的 能量 那 它 所 釋放出來 的 能量 是 屬於 紫外光 的 範圍 所以 在 日光 燈管 的 內部 的 管壁 我們 還 放 了 一些 螢光粉 那 就是說 這些 紫外光 在 照射到 這些 螢光粉 然後 透過 這些 螢光粉 再 產生 不同 的 光 出來 螢光粉 的 電子 吸收 了 紫外線 的 能量 後 被 激活 當 它 在 很 短 的 時間 內 又 會 回到 正常 狀態 時 便 將 這些 能量 釋放 而 發光 那 像 剛剛 有 提到 這 個 電燈 它 完全 是 靠 加熱 燈絲 來 發出 光 但是 它 大部分 的 能量 都 變成 溫度 就 變 那 個 熱量 散射出來 只有 少 部分 變成 光 那 日光燈管 相對 來 講 它 比較 大多數 的 光 是 用來 做 發光用 的 所以 它 相對 溫度 就 比較 低 所以 它 散熱 就 比較 少 所以 它 相當於 說 它 的 效率 就 會 比較 高 一點 所以 像 現在 來 講 一般 大概 23 瓦 的 日光燈管 會 相當於 100 瓦 的 電燈 發光 效率 是 指 每 瓦 的 電 可以 發出 多少 的 可見光 發光 效率 愈 高 電子 消耗 就 愈 少 節能 的 優勢 讓 製造商 紛紛 將 日光燈 改頭換面 或是 發明出 燈泡 的 型式 或是 縮小 體積 或是 改變 螢光粉 配方 增加 發光 的 顏色 等等 作法 取代 白熾燈 的 市場 地位 螢光燈 能 在 發光 效率 的 提升 上 取得 快速 的 進展 關鍵 在於 啟動 裝置 技術 的 突破 啟動 裝置 包括 了 啟動器 和 安定器 兩 者 的 搭配 讓 電流 增壓 並 讓 電子 持續 地 去 撞擊 汞蒸氣 放電 發光 並 放射出 紫外線 去 激發 螢光 粉發光 那 傳統 的 日光燈管 它 則 是 利用 這 種 所謂 的 starter 所以 現在 一般 家 裡面 都 有 一 個 都 會 看到 有 這 種 starter 的 這 種 裝置 那 現在 傳統 的 日光燈 它 上面 也 還 有 配有 另外 一 個 所謂 的 電感 就 是 線圈 的 那 種 裝置 那 starter 跟 那 個 線圈 是 串 在一起 的 那 這 個 starter 打開 以後 你 可以 看 得 到 它 裡面 其實 是 有 兩 個 金屬 是 接觸 在一起 的 那 當 通電 的 時候 那 個 電流 就 會 通過去 但是 它 的 上面 的 金屬 是 一 個 所謂 的 雙 金屬片 那 兩 個 金屬 的 那 個 膨脹 係數 不 一樣 所以 加熱 以後 它 那 兩 個 因為 膨脹 的 方式 不 一樣 所以 它 就 會 彎曲 那 一 彎曲 的 時候 它 本來 通電 了 就 會 變成 斷電 那 在 斷電 的 那 個 瞬間 就 會 在 那 個 剛剛 那 個 線圈 上面 產生 一 個 高 電壓 那 個 高 電壓 就 足夠 讓 這 個 燈管 裡面 的 氣體 達到 放電 的 狀態 那 當 它 只要 達到 達到 放電 狀態 以後 那 它 就 可以 持續 的 放電 就 不 需要 這 個 starter 再 繼續 工作 所以 日光燈管 日光燈 啟動 以後 你 把 starter 拿起來 那 日光燈 還是 可以 持續 的 運作 那 它 只是 在 開啟 的 那 個 瞬間 需要 用 而已 那 這 就 是 這 個 starter 的 功能 經過 改良 後 的 新式 日光燈 已經 把 啟動器 整合到 電子式 的 安定器 內部 不同於 電感式 的 安定器 電子式 安定器 是 使用 電子 元件 來 控制 電路 的 通斷 和 電壓 的 頻率 簡單 來 說 它 是 利用 電路 的 設計 先 將 家用 電流 整流成 直流電 後 再 調變成 頻率 更 高 的 交流 電 相較 之下 使用 電子式 安定器 啟動 的 燈管 在 很 短 時間 就 可以 點亮 同時 對 電流 施以 更 高 頻率 的 震盪 也 會 賦予 更多 能量 給 螢光粉 釋放出 更 強 以及 更 不會 頻閃 而 穩定 的 螢光 然而 通過 高壓 驅動 電子 來 使 氣體 放電 發光 有 其 使用 方法 上 的 局限 首先 我們 來 講 一般 最 常 使用 的 螢光燈 來 講 螢光燈 省 電 燈泡 這 一 類 的 因為 它 的 發光 原理 是 在 電極 那 它 的 電極 每 一 次 啟動 它 就 會 點亮 一 次 那 它 的 壽命 所以 這 種 螢光 燈系 就 是 省電 燈泡 這 螢光燈 __UNDEF__ 日光燈 這 一 類 燈系 的 壽命 跟 你 點亮 的 次數 有關 就 是 開關 次數 有關 日光 燈管 的 壽命 通常 取決 於 電極 的 消耗 當 啟動 放電 時 電極 的 原子 會 被 電子 與 高能量 的 水銀 離子 撞擊 而 損耗 所以 因此 我們 在 設計 的 時候 通常 常常 點亮 像 辦公室 一點 就 不 關 一 天 只 開關 一 次 八 個 小時 就 一直 開 著 到 下班 才 關掉 我們 會 用 大量 的 螢光燈 或 日光燈 管 這 一 類 燈系 那 換 在 家 裡 的 時候 我們 最 常 頻繁 點亮 的 都 是 去 廁所 所以 廁所 它 每 一 次 每 上 一 次 就 要 開關 一 次 每 上 一 次 開關 一 次 如果 你 還是 用 這 一 類 的 燈管 或 省電型 的 燈泡 就 所謂 螢光系 螢光 燈系 的 這 種 光源 那 事實 上 你 的 壽命 是 會 減短 的 科技 的 發明 和 演替 總是 取長補短 隨著 科技 的 進展 強調 壽命 更 長 體積 更 小 發光 效率 更 好 的 發光 二極體 正在 螢光燈 主導 的 照明 市場 上 快速 崛起 20世紀 初 有 科學家 發現 了 將 發光 材料 通電 後 會 發光 的 現象 這 種 發光 的 方式 並 不 需要 透過 高 電阻 高熱能 來 發光 而是 直接 將 電能 轉換成 光 並且 期間 產生 的 熱能 非常 少 發光 二極體 的 發光 也 是 依據 這 種 原理 把 電能 轉換成 光能 當 電流 流入 半導體 材料 後 會 推動 著 不同 極性 的 半導體 的 電子 和 電動 發生 位移 運動 並 在 半導體 的 接合處 結合 釋放 能量 發光 不同 的 半導體 材料 因 其 特性 通電 後 會 有 不同 的 能隙 變化 而 釋放出 不同 波長 的 光 1962年 第一 顆 LED 問世 不過 它 只 能 發出 紅 光 LED 只 能 發出 單一 波長 也 就 是 單一 顏色 的 光 這 是 LED 的 特性 卻 也 是 它 運用 在 照明 上 仍 待 突破 的 挑戰 因此 必須 透過 不同 顏色 光線 的 混合 才 能 得到 白 光 1998年 白 光 的 LED 問世 並且 夾 著 高 發光 效率 的 特性 開啟 了 LED 光源 在 照明 的 廣泛 應用 LED 的 這 個 紅 光源 非常 跟 過去 不 一樣 的 地方 它 是 一 個 半導體 的 光源 一般 的 光源 它 事實 上 可以 技術 不斷 的 進步 所以 效率 越 好 我們 對 它 有 很 大 的 期望 所以 在 各 個 國家 大家 都 很 重視 它 重視 它 的 推廣 它 確實 像 我們 可以 看 它 跟 白熾燈 比較起來 它 可以 比 白熾燈 省電 超過 90% 以上 那 這 個 跟 我們 一般 所 知道 節能 燈泡 的話 它 可以 省 30% 到 50% 然而 在 朝向 取代 白熾燈 或是 螢光燈 等 更 高功率 的 照明 之 路 上 LED 仍 面臨 許多 的 挑戰 半導體 的 東西 是 很 好玩 的 大部分 的 情況 下 它 都 是 溫度 越 高 那 它 的 各 種 表現 都 會 下降 這 是 它 的 本體 那 包括 了 其它 的 電子 元件 只要 是 半導體 的 大概 都 有 這 種 特性 那 LED 因為