Question

20．人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同有关数据如表：

二种灯	LED灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	10-9秒	10-3秒
额定功率	12瓦	100瓦

（1）LED灯正常工作时的电流是多少安？
（2）每天正常工作10小时，使用LED灯比使用白炽灯每个月（按30天算）可节约电能多少kW•h？假设电能全部转化为水的内能，那么这么多电可将多少kg的水从20℃加热到100℃？（c_水=4.2×10³J/（kg•℃），结果保留两位小数）
（3）请根据以上材料说明使用LED灯的两个优点？

Answer 1

分析 （1）由功率公式可求出工作电流；
（2）由两灯的功率之差可求出每个月节约的电能，由Q=cm△t可求得水的质量．
（3）阅读题目中的文字和表格可以发现，LED灯电压低，功率小，响应时间短，故可从以上几点进行分析其优点．

解答 解：（1）由P=UI得：LED灯正常工作时的电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{12W}{24V}$=0.5A；
（2）白炽灯功率比LED灯功率高△P=P₂-P₁=100W-12W=88W，
则10小时节约的电能为W=△P×t=0.88W×10h×30=0.88KW•h=26.4kW•h=9.504×10⁴J．
如果用来烧水的话：由W=Q=mc△t可得：
m=$\frac{Q}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{9.504J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（100℃-20℃）}$=2.88kg．
（3）读题目中的文字和表格可以发现，LED灯和白炽灯相比有明显的优点：在光照强度相同的情况下，LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化光能，因而发光效率高；LED灯的额定电压低，人直接接触不会触电；LED灯响应时间短，也就是从开始发光到正常发光所用的时间短；LED灯额定功率小，节约能源．故优点可从发光效率高、节能降耗，响应时间短、环保、额定电压低（安全电压）以上任意写出两点均可
答：（1）LED灯正常工作时的电流是0.5安；
（2）使用LED灯比使用白炽灯每个月（按30天算）可节约电能26.4kW•h；
（3）发光效率高、节能降耗，响应时间短、环保、额定电压低（安全电压）等．

点评 随着科技创新，传统的红绿交通信号灯逐渐被发光二极管（LED）灯所替代．如果同学们仔细观察会发现，现在一些手电筒的灯泡也被LED灯所取代．LED灯是怎样发光的？使用LED灯有什么优点？等等问题相信很早就萦绕在你的心头，通过本题会帮助你解开一些谜团．你也可以在生活中寻找还有哪些用电装置可以用来节约电能？