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为什么是再说呢?我本来以为这是人人皆知的常识性问题,但今天在闲聊中,无意中聊到了电灯频繁开关与节能的问题,却发现并非这么简单。于是,晚上我特意在网上查询了一番。这一查不打紧,还真查出了不少问题。网上的争议不少,但主要可概括为绝然相反的两种认识。一拨人认为开灯的瞬间会消耗大量的电能,因此频繁开关不合算;一拨人认为开灯瞬间消耗的电能有限,尽量关闭不用的电灯是省电之道。当然,大家都承认,电灯频繁开关可能会影响电灯的使用寿命。我的物理学直觉告诉我,后面一种认识是正确的。虽然很多人也认识到这个问题,但有些解释不尽合理。我于是有了写作本文进行科普的冲动。
最让人匪夷所思的,是标注为“中华人民共和国中央人民政府”的网站上2009年6月15日的一篇报道“节能灯切莫频繁开关”:“随手关灯”是节约用电的好习惯。但对于节能灯来说,频繁开关不仅不省电,而且还损害节能灯的使用寿命。记者从内蒙古自治区公共机构节能领导小组了解到,“随手关灯,节约用电”主要是针对白炽灯而言。节能灯开灯时的耗电量是正常使用时的3倍,开关一次节能灯相当于持续点10小时的节能灯,因此频繁开关节能灯反而更费电。而且,节能灯开灯时的瞬时高电压是正常电压的2倍,开灯5分钟后才会发光稳定,因此,频繁开关极容易损坏节能灯[1]。
很快(2009年8月27日),有人在自己的个人网站中以“频繁开关灯与节能!真相只有一个!”为题进行了分析,结论如下: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,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。对于荧光灯(和节能灯)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[2]。
2010年4月6日,科学松鼠会有人还特意针对这个问题做了实验,撰写了“实验党:节能灯开关瞬间消耗多少电能?”的文章。并断言:从这个实验我们可以看出,传言的节能灯开关瞬间大量费电的说法是完全站不住脚的。节能灯在启动的时候消耗的电能总量其实很小,并不会有开关一次等于几个小时持续发光的情况。大家不用为了“省电”而不关灯[3]。
既然网上有这么多文章纠正“节能灯切莫频繁开关”中的不靠谱说法,按道理作为国家政府网站,应该撤掉这篇文章,或者给予更正,但遗憾的是,到目前为止,这篇文章还堂而皇之地摆在那里。更为遗憾的是,新浪网2010年5月12日还继续转载该文[4](其实,更多的技术网站和知名网站也转载了这样的说法)。
有些用电器,刚启动的时候,的确会更耗电。比如新的电冰箱或者长期搁置未用的电冰箱刚开机的时候,而且会保持这种状况很长一段时间,因为此时压缩机是满负荷运转。有些需要预热的电器设备,也有类似的情况,而且会持续一段时间。还有些含感性元件的用电器接通电源时,需要大电流建立磁场,但这个时间不会很长。如果将这种认识转嫁到电灯等简单照明设备上,那就是大错而特错了。
白炽灯在点亮的一瞬间,其温度由室温升到上千度,的确电流是有一些变化的。但持续时间如此之短,估计要用非常敏感的高频示波器才能检测出这种变化,说费电那是无稽之谈。而对于频繁开关是否引起钨丝因骤冷骤热的变化而影响其使用寿命,这应该是有理由相信的,因为许多白炽灯灯丝就是在开灯的一瞬间而烧毁。不过,这种烧毁有许多偶然因素,不同厂家生产的白炽灯差异很大,即使同一个厂家生产的白炽灯在使用寿命上也有很大差异。大多烧毁的灯泡其实已经达到或者接近使用寿命了。旧的白炽灯泡会发黑,是因为钨丝受热产生的升华现象,然后钨的气体又在灯泡壁上凝华,这就是灯泡衰老的象征。积累到一定的程度,发生熔断是迟早的事儿,不过大多会因开灯瞬间的大电流而熔毁。
荧光灯和节能灯是气体放电灯。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。荧光灯在启动时,由镇流器、启辉器等协同工作在灯管两端产生瞬时高压使荧光灯点燃。镇流器在点亮瞬间需提供较高的电压,而之后则是起着持续稳定电流的作用。按照其工作原理,荧光灯点亮时所需要的较高电压(功率),只会持续交流电波形的半个周期,约1/120秒。影响日光灯寿命的主要因素是荧光粉的亮度发生衰退。虽然传统日光灯启动时,电极表面涂覆的电子热发射物质,都会因高压产生溅射损失(灯管两头发黑的现象)影响寿命,但灯丝设计的极限寿命一般是大大超过其实际使用寿命的。电子节能灯的每次技术进步均使得这种溅射损失在减少。其中,延时点亮灯丝技术,是目前防溅射损失最为有效的。为什么将节能灯与荧光灯放在一起说呢?因为节能灯又叫紧凑型荧光灯,将整流器(电子整流器)与灯管合成一体了。因此,对于气体放电灯来说,特别对于现代新型节能灯来说,开关引起的电灯寿命损失与不关灯导致的耗电量相比,是不值得一提的。顺便说一下,因启辉器损坏(一般是电容击穿),引起日光灯两头长亮红光,或者日关灯持续闪烁引起的寿命损失和耗电,才是值得关注的,需要及时更换启辉器或者暂时用剪掉电容的办法解决。
现在,LED光源正在走进我们的生活,而这种灯,是彻头彻尾不受频繁开关影响的。我们的显示器、电视机、手机大多已经采用了LED背光的,还有一些汽车车灯、交通信号灯、手电筒以及台灯也采用了LED光源。
总之,在不需要用灯的时候,尽量顺手关闭开关,是一个好的习惯,而且这个好习惯远未过时。如果养成了这个习惯,远比参与那个“地球一小时”活动要实际得多!只要你不是为了制造一种闪烁的艺术效果而频繁开关,对电灯的寿命影响几乎可忽略。节能减排,人人有责,从顺手关灯做起!作为生态学和环境科学工作者,我特别鼓励大家在日常生活中多培养节能意识,而不是积极参与那些看起来很热闹,却没有什么实际效果的作秀活动。“节能灯切莫频繁开关”这篇报道是与人们参与节能减排活动的热情背道而驰的。
参考资料
[1] 节能灯切莫频繁开关。http://www.gov.cn/fwxx/sh/2009-06/15/content_1340645.htm
[2] 频繁开关灯与节能!真相只有一个!http://www.isweetriver.com/2009/myth-about-frequent-switch-lights-vs-energe-saving
[3] 实验党:节能灯开关瞬间消耗多少电能?http://songshuhui.net/archives/36098
[4] 节能灯频繁开关影响使用寿命。http://jiaju.sina.com.cn/news/180450077.html
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