家庭にある電気的光のソース

家庭にある電気的光のソース

このアニメーションは家庭に使われている電気的ソースである白熱電球やLEDライトなどの特徴を表示します。

技術

キーワード

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シーン

電気的光のソース

  • 白熱電球 - タングステンフィラメントは電流を通して光を放ちます。 寿命は約1000時間です。
  • ハロゲンランプ - 動作原理は白熱電球と同じですが、寿命はそれより長いです。この理由は:電球はハロゲン原子を含み、ハロゲン原子は蒸発するタングステン原子をフィラメントに戻しています。 寿命は約1500-5000時間です。
  • 電球型蛍光灯 - 希ガスと水銀原子が含まれています。電流を通すと、水銀原子からUV光子が放って、光灯の蛍光塗料はUV光子を吸収して、可視光子を放ちます。 寿命は約1万時間(白熱電球の寿命の10倍)です。
  • LED - 発光ダイオードはとても経済的で、寿命は異常に長くて10万時間です。これは白熱電球の寿命の100倍です。

白熱電球

昔からの白熱電球にあるタングステンフィラメントは電気回路に電流を通して光を放ちます。電流を通すと、タングステン原子は振動し始めて、光子を放射しながら振動エネルギーの一部を放出します。
ガラス球は不活性なガスを含んでいます:希ガスか窒素ガスが入っています。なぜならば、酸素と反応すると、タングステンフィラメントは電流を通してすぐに燃えてしまうからです。白熱電球のエネルギー効率は悪くて、電子エネルギーの2パーセントのみ可視光子になります。寿命は約1000時間です。

ハロゲンランプ

ハロゲンランプの動作原理は白熱電球と同じであり、電流を通すとタングステンフィラメントは光を放出します。ハロゲンランプの寿命は白熱電球のより長いです:電球はハロゲン原子が混ぜられた希ガスを含んでいます。熱で蒸発するタングステン原子はハロゲン原子と結合します。こうやって形成されたハロゲン化タングステンはフィラメントの近くで熱で分離され、タングステンはフィラメントの上に沈着します。この過程はフィラメントが薄くなることで速度を落とし、電球の寿命は長くなります。フィラメントの温度高くなる場合もあり、それでエネルギー効率がよくなります

電球型蛍光灯

電球型蛍光灯では、電極は電子を放出します。光灯は希ガス水銀原子を含んでいます。水銀原子は電子で励起され、不可視の短波のUV光子を放出します。管の内壁は蛍光性のレイヤーで覆われています。このレイヤーはUV光子を吸収し、可視光子を放ちます。

水銀原子は光子を放出する理由は:電極から放出される電子は水銀原子を励起させ、より高いエネルギーレベルに上げます。励起させた電子は下のエネルギーレベルに戻るとき、エネルギーの一部をUV光としてエネルギーを放出します。蛍光性のレイヤーはこの光を可視光に変えます。

白熱電球に比較すると、電球型蛍光灯の熱損失はより少なくて、エネルギー効率は最もいいです。20ワットの電球型蛍光灯が放出する光と、100ワットの白熱電球の光は同じです。寿命は約1万時間であり、白熱電球の寿命の十倍です。

LED

  • LED
  • LED電球
  • LEDチップ - 発光ダイオード(LED=light-emitting diode)の光源は半導体からできています。電流を通して光を放射します。
  • カバー
  • +
  • -
  • 受け口
  • 電子工学
  • 電球 - 内壁は蛍光性のレイヤーで覆われています。ダイオードに放射される光の周波は短いので、色が付いています。蛍光性のレイヤーはこの光を吸収し、変わりに白い光を放射します。 LED電球には、昔赤い、緑色と青いダイオードが使われました。この三つの色を合わせて光が白くなりました。
  • LEDチップ - LED電球の明るさを増すために、より多いLEDチップを中に入れられました。 LEDチップは光源が半導体である発光ダイオードです。電流を通して発光します。
  • LEDチップ
  • nタイプの 半導体層
  • pタイプの 半導体層
  • 正電気を帯びた”穴”
  • 電子

LED電球にはLEDチップで発光します。屋内照明のために使われているLED電球に、十分の明るさを得るために、もっとも多いLEDチップが入っています。LEDチップは自由に動く電荷担体を持っている二枚の半導体層を含んでいます。nタイプの層には電子、pタイプの層には正荷電の穴が入っています。電流を通すと、電荷担体は動き始め、電子と正荷電の穴をあわせると、光子は放出されます。
発光ダイオードの寿命は約10万時間で、白熱電球の寿命の100倍です。発光ダイオードのエネルギー効率はとてもよくて、4ワットのLED電球100ワットの白熱電球と同じ光を放出します。LED電球は一番費用節約で、一番環境にやさしい電光の種類です。

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