Question

6．班级的“科学小博士”，从网上看到“光源发展的历史经历了四个时代：白炽灯→直管型荧光灯→高效电子节能灯→LED灯，白炽灯即将退出历史的舞台，LED灯势必逐渐取代其它光源”．如表记录和整理了某LED灯与白炽灯部分参数（lm为光通量单位流明，光源在单位时间内发射出的光量称为光源的光通量）：

	光通量/lm	额定功率/W	额定电压/V	寿命/小时	成本/元	使用1000小时电费/元
白炽灯	1200	100	220	1000	2	50
LED灯	1200	20	220	10万	20	10

（1）观察白炽灯与LED球泡灯功率对比表，发现：亮度相同时，LED灯的电功率小（选填“白炽灯”或“LED灯”），产生这种现象的原因可能是消耗相同的电能时，LED灯发热少，转化为光能的效率高．
（2）表中所示LED球泡灯正常发光时电流是多少？
（3）某学校每天晚上的楼道照明需要20只100W白炽灯照明2小时，如果用LED灯替换所有的白炽灯（达到相同照明效果），每天能节约多少kW•h电能？
（4）通过分析表中数据，说明LED灯势必逐渐取代白炽灯的原因．

Answer 1

分析 （1）根据在亮度相同的前提下比较LED和白炽灯的功率，然后推测产生这种现象的原因；
（2）根据P=UI可求得LED灯泡灯正常发光时电流；
（3）分别求得20只100W白炽灯照明2小时和LED灯消耗的电能，然后可知节约的电能；
（4）分析表中使用寿命和使用1000小时两灯的总费用得出答案．

解答 解：（1）观察白炽灯与LED球泡灯功率对比表，可以发现：在亮度相同的前提下LED功率比白炽灯功率小很多，功率增大，发光效率下降；由此可推测它们照明效果相同的可能原因是消耗相同的电能时，LED灯发热少，转化为光能的效率高；
（2）由P=UI可得，LED灯泡灯正常发光时电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{220V}{20W}$=11A，
（3）用LED代替白炽灯可节约电能：
△W=△Pt=（0.1kW-0.02kW）×20×2h=3.2kW•h．
（4）由表中数据可知，白炽灯的使用寿命远远小于LED灯，
使用1000小时两灯的总费用：
n_白炽灯=2元+50元=52元＞n_LED=20元+10元=30元，
LED灯比白炽灯经济（省钱）．
答：（1）LED灯；消耗相同的电能时，LED灯发热少，转化为光能的效率高；
（2）表中所示LED球泡灯正常发光时电流是11A；
（3）每天能节约3.2kW•h电能；
（4）LED灯比白炽灯经济（省钱）．

点评 本题考查电流、电功率公式的灵活应用和消耗电能的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，本题同时告诉我们使用LED灯的优点，在日常生活中一定要养成节能的好习惯．