Question

太阳能路灯是目前大力推广的高效节能灯．只要将我国总数1亿盏路灯中的6000万盏改成太阳能路灯，每年就可以节省相当于一个三峡水电站的发电量．图中是某小区安装的太阳能路灯及其能量流程图，图乙是这种路灯中LED发光三极管的伏安特性曲线．

（1） LED发光二极管的额定电压为3.5伏，请根据曲线计算它的额定功率．
（2）从LED发光二极管的伏安特性曲线可知，当它的电压在2.5伏～3.6伏之间发生微小变化时，LED的电功率大约要变化几百倍．设计者在电路中接入了PWM控制器，请你猜想：PWM控制器在电路中的作用是通过

 

让路灯稳定发光的．

蓄电池	容量（Ah表示安?小时）
甲	“12V  25Ah”
乙	“12V  45Ah”
丙	“12V  65Ah”

（3）与太阳能电池板配套的蓄电池，既要防止阴雨期容量不足，达不到供电需求，又要避免容量过大，造成浪费．现有5支2瓦的LED发光二极管由同一蓄电池供电，每天照明8小时，为保证3个连续阴雨天的供电，根据表中信息，请通过计算选择最佳的蓄电池．（注：为了延长蓄电池寿命，连续阴雨天的用电量不能超过蓄电池容量的50%）

Answer 1

分析：（1）在伏安特性曲线图中找出 LED发光二极管额定电压3.5V时对应的额动电流，利用公式P=UI计算额定功率；
（2）电压在2.5伏～3.6伏之间发生微小变化时，功率就会变化几百倍，为稳定功率，PWM控制器必须控制电压稳定；
（3）首先计算发光二极管3天消耗的电能，然后根据连续阴雨天的用电量不能超过蓄电池容量的50%这一要求，计算出蓄电池需要提供的电能总量，最后用总电能除以电压12V就可计算出蓄电池的容量．

解答：解：（1）从LED发光二极管的伏安特性曲线可知：U_额=3.5V时，I_额=0.6A
则P_额=U_额I_额=3.5V×0.6A=2.1W．
（2）为防止电压变化对功率带来太大影响，PWM控制器必须稳定电压．
（3）5支2瓦发光二极管消耗的电能：W=Pt=5×2W×8h×3=240Wh，
蓄电池的电能 W=

240Wh

50%

=480Wh，
蓄电池的容量=

W

U

=

480Wh

12V

=40Ah，
应选用蓄电池乙．
答：（1）LED发光二极管的额定功率为2.1W；
（2）稳定电压；
（3）最佳的蓄电池应选用蓄电池乙．

点评：本题是一道电学与热学的综合应用题．与生活相连，使学生觉得学了物理有用，且加强了学生的节能环保的意识．计算时要注意Wh和Ah这两个单位的应用．