LED、雷射、鹵素燈差在哪?認識三種光源的發光原理

家裡的燈泡、手機的手電筒、簡報用的雷射筆,都會發光,但它們發光的方式完全不同。鹵素燈、LED 和雷射是三種常見的光源,差別在於光是怎麼產生的、光譜有多寬、光往哪裡走。這篇從光學角度說明三者的原理與特性,也順便看懂居家光照面板為什麼多半使用 LED。

家裡的燈泡、手機的手電筒、簡報用的雷射筆,都會發光,但它們發光的方式完全不同。鹵素燈、LED 和雷射是三種常見的光源,差別在於光是怎麼產生的、光譜有多寬、光往哪裡走。這篇從光學角度說明三者的原理與特性,也順便看懂居家光照面板為什麼多半使用 LED。

鹵素燈:把燈絲加熱到發光

鹵素燈是白熾燈的一種,原理是讓電流通過鎢絲,把燈絲加熱到非常高的溫度,物體熱到一定程度就會發光,這叫做熱輻射。熱輻射的光譜是一整段連續的光,從可見光一路延伸到紅外光,沒有特定的峰值顏色。

鹵素燈的光看起來偏暖黃,而且大部分能量其實落在看不見的紅外光區段,所以燈泡本身和周圍都會很燙。這也是鹵素燈摸起來燙手、耗電較多的原因。

LED:半導體直接發出特定顏色

LED(發光二極體)不靠加熱,而是電流通過半導體晶片時,電子釋放能量變成光。晶片的材料決定了釋放的能量大小,也就決定了光的波長。所以紅色 LED 就是發紅光、近紅外 LED 就是發近紅外光,不需要額外的濾鏡。

LED 的光譜比鹵素燈窄得多,集中在某個峰值波長附近,向兩側延伸十幾到幾十奈米。這段寬度可以用「半高寬」來描述,詳細說明可參考LED 半高寬 FWHM 是什麼?。LED 發出的光束本身不太熱,但晶片和電路運作時仍會產生熱,所以燈具背面通常會設計散熱片或風扇。

雷射:單一波長、方向集中

雷射的光也來自材料釋放能量,但它在共振腔裡被反覆放大,最後射出的光有三個特點:波長非常單一,光譜寬度往往不到一奈米;光波步調一致,稱為「同調」;光束幾乎不發散,能把能量集中在很小的一點上。

正因為能量集中,即使是小小的雷射筆,也絕對不要對著眼睛照射。

光源發光方式光譜光的方向
鹵素燈燈絲加熱連續、很寬,含大量紅外光向四周散開
LED半導體發光集中在峰值附近,數十奈米寬有一定的發光角度
雷射共振腔放大極窄,近乎單一波長集中成一道細光束

資料整理/imetta 療癒我製表

居家光照面板為什麼多用 LED

居家光照面板需要的是特定波長、照射範圍較大、而且不會太燙的光源。LED 可以直接發出標示的波長,把多顆不同波長的 LED 排在同一塊面板上,就能組合出可見紅光加近紅外光的配置,光也會分散成一整片。鹵素燈光譜太寬且發熱多,雷射則光束太集中,都不是面板常見的設計。想進一步看懂面板上的各項數字,可以參考紅光面板規格表怎麼看?。

使用明亮光源的基本提醒

  • 任何明亮光源都不要長時間直視;使用光照面板時建議閉上眼睛或配戴護目鏡。
  • 依照產品說明書建議的距離與時間使用,皮膚感覺過熱時就把距離拉開。
  • 對光敏感、正在服用光敏感性藥物、懷孕,或有任何健康疑慮的人,使用前請先諮詢醫師。

常見問題

LED 和雷射都是單一顏色,差在哪?

LED 的光譜有數十奈米寬,光會往一個角度範圍散開;雷射的光譜窄到近乎單一波長,光束集中不發散。兩者發光原理也不同,屬於不同類別的光源。

鹵素燈很燙,是因為紅外光嗎?

是的。鹵素燈的熱輻射有很大一部分落在紅外光區段,這些光看不見,但會讓燈泡與周圍明顯發熱。


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本篇內容僅供一般光學科普與居家生活資訊參考,不構成任何保健建議、診斷或照護方案,亦不能取代專業醫事意見。文中波長與規格說明僅為事實性資訊,不代表任何產品之效果宣稱。本產品為一般居家光照設備,非醫療器材,不具任何診斷或治療作用。

每個人的身體狀況不同,實際使用感受因人而異。如有健康疑慮,或正在接受治療、服用藥物者,使用前請先諮詢醫師。