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向白炽灯说再见吧(正如我们所知)

能源效率

查克·纽康姆

我相信到现在为止,当你在商店里购买替代灯泡时,你都见过那种小而弯曲的紧凑型荧光灯(CFL)。好消息是,当你用白炽灯代替可靠的白炽灯时,你将节省能源。以我们家为例:一个消耗300瓦的五盏吊灯现在只消耗60瓦,相当于一个白炽灯,而产生的光与五个白炽灯相同。这些节能灯和更新、更昂贵的发光二极管(LED)灯泡正在被引进,以取代效率较低的钨灯泡,后者将在2014年在美国逐步淘汰。

节能灯成本更高,但一个抵消性的特点是使用寿命更长。警告:这种情况只会发生在你不经常打开和关闭它们的情况下,而且你不在寒冷的气候下在户外使用它们。事实证明,在启动时帮助电离节能灯中的蒸汽的小加热器仍然具有与钨丝白炽灯相同的特性——它的电阻在冷时非常低,但随着温度的升高会变得更高。这就是为什么你的白炽灯通常在开灯时烧坏——你在开灯时对钨丝施加了最大电流的压力。

一种让节能灯完全使用的方法是延长它的使用时间,减少加热器-灯丝-压力的开关周期。根据我的经验,如上所述,你可以让它的照明时间是白炽灯的五倍,而不会消耗更多的能源。

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白炽灯峰值电流
白炽灯在全亮度

钨的电阻温度系数

100w白炽灯的典型耐寒性约为9.5欧姆。如果在施加120v电压时,电阻保持不变,欧姆定律告诉我们,灯泡将消耗大约12.5安培,消耗大约1500瓦。这当然不会发生,这是因为随着灯丝加热,它的电阻也会增加。结果表明,在120v时,电阻约为144欧姆,是耐寒电阻的15倍。产生的电流为0.83安培,功耗为宣传的100w。

一个使用Fluke 43B电能质量分析仪的有趣实验雷竞技app

结果表明,当施加全电压时,电阻变化的时间常数可以以毫秒为单位测量。这就是为什么下面的实验是有效的。

当福禄克推雷竞技app出第一款电能质量工具1994年,我使用可控硅调光器改变白炽灯的输入电压,同时测量有效值输入电压和产生的电流。

我观察到峰值电流发生在约55伏的均方根电压输入。在今天的例子中,使用一种新的高效卤素灯(稍后详细介绍),灯的电流为0.39 a rms(我使用了一个十圈循环通过我的当前的夹具颌骨,这使得明显的读数为3.9 a)在这个例子中,峰值电流几乎是1.2 A。

当我继续调高电压时,均方根电流增加了,但峰值电流变小了——大约0.8 A。

怎么会这样呢?好吧,在低亮度的例子中,电流流动的总时间不到4毫秒,没有足够的时间将灯丝加热到更高的电阻,当电流流动两倍的时间时,灯丝将达到更高的电阻,大约8毫秒。因此,亮度越低,峰值电流越高。

对于这个例子,当你计算(或切换到Fluke 43B的功率显示)时,你会发现我的测试灯在峰值电流下消耗的低亮度功率约为22 W,而在全亮度下,功率略高于68 雷竞技appW。

更多关于那些新的卤素灯

我最近测试用的灯被宣传为高效卤素灯泡。它的额定光输出与旧的100瓦灯泡相同,但只使用72瓦。正如我在测试中验证的那样,它仍然使用钨丝。据我所知,在2014年(美国)旧技术标准灯泡被淘汰后,这些高效白炽灯和某些特殊服务灯泡将继续可用。

那些新的LED灯怎么样?

节能灯对环境不利,因为它们含有汞,在处理时需要特殊处理,以避免污染我们的环境。

一种新兴的替代灯将使用发光二极管,其效率比节能灯更高,但成本要高得多——至少到目前为止是这样。LED灯是即时开启的,不存在节能灯可能出现的冷启动问题。

这些新兴技术还没有达到人们熟悉的白炽灯泡那种令人愉悦的亮度,但它们正在稳步改进。如果你感兴趣,你可以在这里回顾一些关于我们不断变化的照明技术的问题:
逐步淘汰白炽灯
关于灯泡的能源之星信息
紧凑型荧光灯是如何工作的,如何使它们变暗