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白炽灯、节能灯与LED灯
白炽灯是根据电流的热效应制成的发光元件。将白炽灯接入电路中，随着灯丝温度升高，电流流过灯丝的热效应即可使白炽灯发出连续的可见光和红外线。白炽灯的灯体比较热，普通灯泡、碘钨灯都是白炽灯。白炽灯工作时将大量的电能转化为内能，放出热量，只有极少一部分可以转化为有用的光能。
节能灯，又称为电子灯、紧凑型荧光灯及一体式荧光灯，是指将荧光灯与镇流器组合成一个整体的照明设备。节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热，温度大约到1160 K时，灯丝就开始发射电子（灯丝上涂有电子粉），电子碰撞氩原子后使氩原子获得能量，氩原子又撞击汞原子，汞原子吸收能量，外层电子被激发到高能级，在从高能级跃迁回低能级时发出紫外线，紫外线激发荧光粉发光。荧光灯工作时灯丝的温度大约在1160 K，比白炽灯工作的温度2200~2700 K低很多，所以它的寿命也大大提高，可到8000 h以上。节能灯不是利用电流的热效应发光，电能转化为内能的比例比白炽灯小得多。
LED灯又叫发光二极管。图17-24(a)是LED手电筒，图17-24(b)是LED吸顶灯，它们的主要部件是高亮度白色发光二极管。这种发光二极管主要由硅、砷化镓等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯和节能荧光灯后新兴的电光源，是极具发展前途的新光源。它是一种固态的半导体器件，可以直接把电能转化为光能，实物图和电路符号分别如图17-24(c)和(d)所示。LED的“心脏”是一个半导体晶片，晶片的一端附在一个支架上，支架的一端是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，它里面主要是电子。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个PN结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子与空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。一颗LED发出的光比较少，所以需要使用多颗LED同时工作。LED灯消耗能量较同光效的白炽灯少80%左右，较节能灯少40%左右，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源。LED灯具从室外装饰、工程照明，逐渐发展到家用照明，将逐步取代传统光源。
图17-24
要是电子。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个PN结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子与空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。一颗LED发出的光比较少，所以需要使用多颗LED同时工作。LED灯消耗能量较同光效的白炽灯少80%左右，较节能灯少40%左右，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源。LED灯具从室外装饰、工程照明，逐渐发展到家用照明，将逐步取代传统光源。
1. LED灯主要由
2. 将标有“220 V 15 W”的LED灯和“220 V 15 W”的白炽灯分别接入家庭电路中，发现LED灯的亮度远高于白炽灯的亮度，下列说法正确的是（
A. 通过LED灯的电流大于通过白炽灯的电流
B. LED灯的实际功率大于白炽灯的实际功率
C. 相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能
3. 某个家庭原来全部用白炽灯来照明，平均每月照明用电50 kW·h，现全部改用LED灯，相同情况下可节能约70%。已知每“消耗1 kW·h电”相当于排放1.1 kg的二氧化碳，则改用LED灯后，这个家庭平均每月能减排二氧化碳约
4. （多选题）由于许多显示屏需滚动显示内容，LED工作的个数也在不停地发生变化。如图17-25所示，整个显示屏工作过程中发生了变化的物理量是（
图17-25
A. 电源电压 B. 插头处的电流
C. 整个显示屏的功率 D. 相同时间内的耗电量
白炽灯、节能灯与LED灯
白炽灯是根据电流的热效应制成的发光元件。将白炽灯接入电路中，随着灯丝温度升高，电流流过灯丝的热效应即可使白炽灯发出连续的可见光和红外线。白炽灯的灯体比较热，普通灯泡、碘钨灯都是白炽灯。白炽灯工作时将大量的电能转化为内能，放出热量，只有极少一部分可以转化为有用的光能。
节能灯，又称为电子灯、紧凑型荧光灯及一体式荧光灯，是指将荧光灯与镇流器组合成一个整体的照明设备。节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热，温度大约到1160 K时，灯丝就开始发射电子（灯丝上涂有电子粉），电子碰撞氩原子后使氩原子获得能量，氩原子又撞击汞原子，汞原子吸收能量，外层电子被激发到高能级，在从高能级跃迁回低能级时发出紫外线，紫外线激发荧光粉发光。荧光灯工作时灯丝的温度大约在1160 K，比白炽灯工作的温度2200~2700 K低很多，所以它的寿命也大大提高，可到8000 h以上。节能灯不是利用电流的热效应发光，电能转化为内能的比例比白炽灯小得多。
LED灯又叫发光二极管。图17-24(a)是LED手电筒，图17-24(b)是LED吸顶灯，它们的主要部件是高亮度白色发光二极管。这种发光二极管主要由硅、砷化镓等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯和节能荧光灯后新兴的电光源，是极具发展前途的新光源。它是一种固态的半导体器件，可以直接把电能转化为光能，实物图和电路符号分别如图17-24(c)和(d)所示。LED的“心脏”是一个半导体晶片，晶片的一端附在一个支架上，支架的一端是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，它里面主要是电子。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个PN结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子与空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。一颗LED发出的光比较少，所以需要使用多颗LED同时工作。LED灯消耗能量较同光效的白炽灯少80%左右，较节能灯少40%左右，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源。LED灯具从室外装饰、工程照明，逐渐发展到家用照明，将逐步取代传统光源。
图17-24
要是电子。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个PN结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子与空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。一颗LED发出的光比较少，所以需要使用多颗LED同时工作。LED灯消耗能量较同光效的白炽灯少80%左右，较节能灯少40%左右，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源。LED灯具从室外装饰、工程照明，逐渐发展到家用照明，将逐步取代传统光源。
1. LED灯主要由
半导体
（选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成；它之所以节能，是因为LED灯的发光效率比白炽灯高
（选填“高”或“低”）。2. 将标有“220 V 15 W”的LED灯和“220 V 15 W”的白炽灯分别接入家庭电路中，发现LED灯的亮度远高于白炽灯的亮度，下列说法正确的是（
C
）。A. 通过LED灯的电流大于通过白炽灯的电流
B. LED灯的实际功率大于白炽灯的实际功率
C. 相同时间内LED灯消耗的电能等于白炽灯消耗的电能
3. 某个家庭原来全部用白炽灯来照明，平均每月照明用电50 kW·h，现全部改用LED灯，相同情况下可节能约70%。已知每“消耗1 kW·h电”相当于排放1.1 kg的二氧化碳，则改用LED灯后，这个家庭平均每月能减排二氧化碳约
38.5
kg。4. （多选题）由于许多显示屏需滚动显示内容，LED工作的个数也在不停地发生变化。如图17-25所示，整个显示屏工作过程中发生了变化的物理量是（
B、C、D
）。图17-25
A. 电源电压 B. 插头处的电流
C. 整个显示屏的功率 D. 相同时间内的耗电量
答案
1. 半导体 高 2. C 3. 38.5 4. B、C、D
解析
【分析】
本题需结合短文信息和电学相关知识逐一解答各小题：
1. 从短文中提取LED灯的材料及发光效率相关内容；
2. 利用家庭电路电压特点、电功率公式分析两灯的电流、实际功率及消耗电能的关系；
3. 先计算节约的电能，再结合每消耗1kW·h电的二氧化碳排放量，计算减排总量；
4. 根据显示屏LED个数变化，分析电源电压、电流、功率、耗电量的变化情况。
【解析】
1. 由短文第三段可知，LED灯的发光二极管主要由硅、砷化镓等半导体材料制成；短文提到“LED灯消耗能量较同光效的白炽灯少80%左右”，说明其发光效率比白炽灯高，故答案为半导体、高。
2. 家庭电路电压为220V，两灯额定电压均为220V，额定功率均为15W，接入家庭电路时实际功率等于额定功率，故实际功率相同（B错误）；根据P=UI，电压U相同、功率P相同，则电流I相同（A错误）；消耗电能W=Pt，功率P相同、时间t相同，则消耗电能相同（C正确），故选C。
3. 每月节约的电能：50kW·h×70%=35kW·h；减排二氧化碳：35×1.1=38.5kg，故答案为38.5。
4. 显示屏电源电压为家庭电路电压，保持不变（A错误）；LED个数变化，总电阻变化，由I=U/R可知插头处电流变化（B正确）；总功率P=UI，U不变、I变化，故功率变化（C正确）；相同时间内耗电量W=Pt，P变化则耗电量变化（D正确），故选B、C、D。
【答案】
1. 半导体；高 2. C 3. 38.5 4. B、C、D
【知识点】
半导体材料、电功率计算、电能与碳排放计算
【点评】
本题结合短文考查电学知识，需从文中提取关键信息，同时运用电功率、电能公式分析问题，难度适中，需仔细审题避免出错。
【难度系数】
0.6
本题需结合短文信息和电学相关知识逐一解答各小题：
1. 从短文中提取LED灯的材料及发光效率相关内容；
2. 利用家庭电路电压特点、电功率公式分析两灯的电流、实际功率及消耗电能的关系；
3. 先计算节约的电能，再结合每消耗1kW·h电的二氧化碳排放量，计算减排总量；
4. 根据显示屏LED个数变化，分析电源电压、电流、功率、耗电量的变化情况。
【解析】
1. 由短文第三段可知，LED灯的发光二极管主要由硅、砷化镓等半导体材料制成；短文提到“LED灯消耗能量较同光效的白炽灯少80%左右”，说明其发光效率比白炽灯高，故答案为半导体、高。
2. 家庭电路电压为220V，两灯额定电压均为220V，额定功率均为15W，接入家庭电路时实际功率等于额定功率，故实际功率相同（B错误）；根据P=UI，电压U相同、功率P相同，则电流I相同（A错误）；消耗电能W=Pt，功率P相同、时间t相同，则消耗电能相同（C正确），故选C。
3. 每月节约的电能：50kW·h×70%=35kW·h；减排二氧化碳：35×1.1=38.5kg，故答案为38.5。
4. 显示屏电源电压为家庭电路电压，保持不变（A错误）；LED个数变化，总电阻变化，由I=U/R可知插头处电流变化（B正确）；总功率P=UI，U不变、I变化，故功率变化（C正确）；相同时间内耗电量W=Pt，P变化则耗电量变化（D正确），故选B、C、D。
【答案】
1. 半导体；高 2. C 3. 38.5 4. B、C、D
【知识点】
半导体材料、电功率计算、电能与碳排放计算
【点评】
本题结合短文考查电学知识，需从文中提取关键信息，同时运用电功率、电能公式分析问题，难度适中，需仔细审题避免出错。
【难度系数】
0.6
