Question

3．日光灯虽然可以节能，但是废旧的日光灯如果随意丢到垃圾桶，破碎、焚烧后产生的汞污染，LED灯利用发光二极管技术发光，是一种真正意义上的新型节能灯工具，下面表格是某课外活动小组了解到某品牌的LED管灯与日光灯的有关数据．

二种灯	LED灯	日光灯
发光原理	二极管发光	钨丝受热发射电子激发水银蒸汽
额定电压	24伏	220伏
使用寿命/h	30000	8000
额定功率	15瓦	40瓦

（1）这种LED灯正常工作时的电流是多少A？
（2）某学校共安装了600盏这种LED灯，每天正常工作10小时，一个月（按工作20天计算）使用LED灯比使用日光灯可节约多少kW•h的电能？
（3）如果这些节约的能量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m³的天然气？（天然气的热值为8.4×10⁷J/m³，结果保留一位小数）．
（4）请分别从能源利用和安全用电角度说明使用LED灯的两个优点．①发光效率高、节能降耗；②不会产生汞污染．

Answer 1

分析 （1）LED灯正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出其电流；
（2）两灯泡功率之差即为节约电能的功率，根据W=Pt求出一个月使用LED灯比使用日光灯可节约的电能；
（3）由题意可知，天然气完全燃烧释放的热量和节约的电能相等，根据Q_放=Vq求出需要天然气的体积；
（4）根据LED灯和日光灯的工作原理进行解答．

解答 解：（1）由P=UI可得，LED灯正常工作时的电流：
I_LED=$\frac{{P}_{LED}}{{U}_{LED}}$=$\frac{15W}{24V}$=0.625A；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，一个月使用600盏LED灯比使用日光灯可节约的电能：
W=（P_日光灯-P_LED）t=（40×10^-3kW-15×10^-3kW）×600×10h×20=3000kW•h；
（3）由题意可知，天然气完全燃烧释放的热量：
Q_放=W=3000kW•h=1.08×10¹⁰J，
由Q_放=Vq可得，需要天然气的体积：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.08×1{0}^{10}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$≈128.6m³；
（4）日光灯的发光原理是钨丝受热发射电子激发水银蒸汽，LED灯的发光原理是二极管发光，
所以，从能源利用来说LED灯的发光效率高、可以节约电能，从安全用电角度来说LED灯不会产生汞污染．
答：（1）这种LED灯正常工作时的电流是0.625A；
（2）一个月使用LED灯比使用日光灯可节约3000kW•h的电能；
（3）如果这些节约的能量用天然气来提供，需要完全燃烧128.6m³的天然气；
（4）①发光效率高、节能降耗；②不会产生汞污染．

点评 本题考查了电功率公式、电功公式、燃料完全燃烧释放热量公式的应用，从表格中获取有用的信息是关键．