频繁开关灯与节能!真相只有一个!

  • “频繁开关灯很耗电”、“不要频繁开关灯”,相信大多数人小时候都听过。
  • “随手关灯”、“节能减排”,相信这也是地球人的常识。

但是,有时候到底这个灯是关还是不关呢,这是一个令人非常纠结的选择。比如,我要去厕所大号了,那桌子上的灯怎么办呢,关还是不关,此时如何才能做出正义的选择呢?“To be or not to be, that’s the question”。

关于不要频繁开关的传说

“不要频繁开关”,主要的原因是2个:

  1. “频繁开关耗电”。
    “常识”认为:在开灯的瞬间,会产生一股强电流,产生大量热量,灰常的耗电,所以有时候干脆开着会更节约电。经Google同学指出,中国普遍流传的“2小时”版本,——即2小时之内开关电灯是不划算的;而欧美比较流行的说法是“15分钟”,——即15分钟之内开关电灯你都是亏的。
  2. “频繁开关影响电灯的寿命”
    这个,恩,是废话。开关肯定是会影响灯的寿命的,问题的关键在于:因开关损失的灯的寿命 VS 关灯节省的电能,哪个更划算。

市面上常见的灯基本上就是白炽灯(incandescent)荧光灯(fluorescent),而这两种灯的发光原理完全不同。要真正搞清楚这个问题,需要用科学实贱发展观指导我们,仔细分析,切实落实Geek精神,分别对白炽灯和荧光灯进行深入的研究工作。

白炽灯 VS (频繁开关 & 节能)

//题外话:请注意上面我良好的编程习惯:不管哪里一定要打括弧,╭(╯3╰)╮。

Google搜索“频繁开关更耗电”,第一个结果就是来自搜搜问问的结果:

因为所以打开电器后它都有一个启动的过程。用最常见的灯泡为例吧,当我们刚打开时它的温度由室温在很段的时间内升到几百度,这个是由电能转化成热能的过程。当灯泡达到一定温度后就不再变化了。所以频繁开关就会更耗电的。

上面这个说法是针对白炽灯的。在分析之前,先看下白炽灯发光原理,来源-百度知道

白炽灯是将电能转化为光能的,以提供照明的设备,其工作原理是:电流通过灯丝(钨丝,熔点达3000多摄氏度)时产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集,使得灯丝的温度达2000摄氏度以上,灯丝在处于白炽状态时,就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高,发出的光就越亮。故称之为白炽灯。

频繁开关更耗电?

搜搜问问上不是说因为开灯瞬间灯丝升温对电量的消耗吗?这是绝对错误的。灯丝发热时因为电流通过灯丝电阻产生的热量,是自然的物理过程,灯丝电阻和加在灯泡上的电压不变的话,电流也是不会变的,消耗的电量也自然是不会变的。

至于对瞬间对热量的消耗更是扯蛋了,白炽灯发热时因为电流通过灯丝电阻受其物理特性的影响自然释然热量。就像烧开水,你硬要说说烧开之前比烧开之后更费电(天燃气)那我也没办法~~。

频繁开关影响电灯寿命?

“频繁开关影响电灯寿命”这一说主要是针对荧光灯(节能灯)的。对于白炽灯来说,白炽灯发火的能量转换效率非常低,而造价却非常低廉,白炽灯本身的寿命价值相对我们关闭它而节约的能源来说不值一提。
Incandescent lights (or bulbs) should be turned off whenever they are not needed. Nearly all types of incandescent light bulbs are fairly inexpensive to produce and are relatively inefficient. Only about 10%–15% of the electricity that incandescent lights consume results in light—the rest is turned into heat. Turning the light(s) off will keep a room cooler, an extra benefit in the summer. Therefore, the value of the energy saved by not having the lights on will be far greater than the cost of having to replace the bulb.

结论:

对于白炽灯来说,其能量转换效率非常低,80-90%说消耗的热量被浪费在产生的热量上,也是现在濒临淘汰的了,而且不存在开灯瞬间电量大量消耗的情况,所以对于白炽灯,我们应该毫不犹豫的随手关灯

荧光灯 VS (频繁开关 & 节能)

先看下荧光灯的发光原理吧:荧光灯和节能灯都是气体放电灯。荧光灯的工作原理是灯丝加热后发射电子,使灯管中的水银蒸气电离发出紫外线,在紫外线的激发下,管壁上的荧光粉发出可见光。为了加大灯丝发射电子的能力,在灯丝表面涂有碳酸钡、碳酸钙、碳酸锶等发射物质。荧光灯的寿命主要决定于灯丝上氧化物涂层的质量。荧光灯在启动时,由镇流器、起辉器等配合作用在灯管两端产生瞬时高压使荧光灯点燃。

传说1. 开灯会产生瞬间的巨大电流,比平时更耗电。

荧光灯在启动时确实需要一个稍高启动电流,但具体的启动电流消耗取决于灯本身以及灯所使用的镇流器。镇流器在点亮灯时提供较高的电压,并起着持续稳定电流的作用。但不管采用何种镇流器,荧光灯点亮时所需要的较高的电流,只会持续半个周期,约1/120秒,而其所消耗的电流大概等荧光灯正常运转时几秒种所消耗的电流。基本上来说,5秒内不反复开灯就会节约更多的电能

频繁开关影响电灯寿命?

荧光灯的损耗其实主要是灯泡内的离子气体(通常是汞蒸气)和灯壁上的荧光粉。现代荧光灯开始普及使用可储存较大量电子粉的三螺旋灯丝并采用更好的电子粉涂覆工艺后,影响灯寿命的主要因素是荧光粉的亮度衰退,也就是说,灯管的极限寿命大大超过经济寿命。这就是为什么当采用低衰退的稀土荧光粉时,灯的标称寿命可提高到16000小时。开关对灯影响的主要是灯的极限寿命。因极限寿命是大大富裕的,因此在通常应用下,经常开关灯用户不会感觉到灯寿命的缩短。

结论:

对于荧光灯(节能灯来说)来说,瞬间开关的电量损耗是非常低的,并不像我们平常说的:2个小时要关了再开不如就一直让它开着算了;开关对寿命的影响也非常有限,特别是现在的荧光灯极限寿命是非常富裕的。所以对于荧光灯(节能灯),我们也应该随手关灯


参考资料:
1. http://www.energysavers.gov/your_home/lighting_daylighting/index.cfm/mytopic=12280
2. http://www.green-energy-efficient-homes.com/turn-off-lights.html
3. http://iask.finance.sina.com.cn/b/8222221.html

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4 Comments

  1. “灯丝电阻和加在灯泡上的电压不变的话,电流也是不会变的,消耗的电量也自然是不会变的”
    —— 电阻有可能会随着温度变化吧?不过随手关灯的结论应该不错。

  2. @Richie 是的,电阻是会随温度变化而变化的,我说的是理想情况。而实际情况是:随着温度的升高灯丝电阻一般会升高,所以电流消耗会变的更小,也就是更加节能的情况。但这个影响太小,基本可以忽略。

  3. 首先这是回答开关Vs节能问题的我所见最佳的文章。但有几处硬伤,我想指出并修复它们。
    1.“因为开灯瞬间灯丝升温对电量的消耗吗?这是绝对错误的。灯丝发热时因为电流通过灯丝电阻产生的热量,是自然的物理过程。”一句自然的物理过程并不能宣示解释的正确,实际上开灯瞬间,灯丝温度低时的瞬间电流是很大很大的,功率也是很高很高的。不过这个时间实际很短,而且我们可以从升温的角度来估计耗电量,不要去算什么微积分。灯丝稳定发光时温度稳定是因为I^2R等于热辐射功率,而开灯瞬间的升温是因为I^2R(比稳定时大)远大于热辐射(比稳定时小),由于极大I^2R恰好对应着极小热辐射(可约为0),灯丝未发光前的升温是极其有效的(至少比发光效率高)。我想将这个效率定为80%是合理的,考虑一下使灯丝升温到1000度所需的热能吧,需要10焦耳吗?#故,多耗电确实耗在灯丝升温上,不过实在可以忽略。
    2.“其所消耗的电流大概等荧光灯正常运转时几秒种所消耗的电流。”这句话在文中采用独特的黑体显得比较讽刺,因为上下文看是在讲电流,而消耗的实际应该又是电能。当然,我不是想吹毛求疵,关于开灯瞬间电流,我想准确的应该是镇流器(关键元件是电感)充电电流,这个应该是不大的,想想那么细的线圈,额定电流能上1A吗?充电电流比正常工作也就大一点,不离谱。瞬间高压,这个跟功率没有关系咯,因为它是镇流器释放在灯管两端的,不是家用电路,点亮的能量来自于镇流器充电所得。起辉(充电)一次的时间有目共睹,于是谈不上消耗多少电能啦。

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