反复打开和关闭灯头会消耗更多的能量吗？

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假设我的卧室里的灯里有一个60W的灯泡。如果我在第二天将灯连续打开2个小时，则每隔5分钟打开和关闭灯10次。哪种情况会消耗更多能量？

— 克里斯托弗·奇普斯
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如果您要节省能源，请考虑使用LED技术。

— Marcel

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什么样的灯泡？

— 尼克·约翰逊，

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我不知道所有灯的答案是否相同。我已经看到了白炽灯，荧光灯和LED的测试。但是高压钠，金属卤化物，汞蒸气等呢？

— Grant

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@marcel或真正的“白炽灯” ..相当不错的60w LED灯泡在发表本文时在亚马逊上的价格降至15美元左右，拉力不超过9w，通常更低。

— 杰夫·阿特伍德

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我一直以为神话是关于灯泡寿命更长的问题，如果不这样做的话会省电。电源的循环会导致灯丝加热和冷却，并导致其磨损更快。我认为一直保持萤光灯背后的想法是相同的。如果事物的状态经常更改，则它们会更快地磨损。

— 主厨Flambe 2013年

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绝对将其保留会消耗更多的能量。有时，人们试图说服自己，打开和关闭电灯会消耗更多的能量，因为存在一些高浪涌电流或类似的东西。

首先，白炽灯几乎没有任何浪涌电流，因为它们没有任何电容器可以充电，并且它们不必在灯泡中产生电弧。电流最初较高，因为灯丝电阻较低，但是：

这是一秒钟的时间
使其温度升高不会比保持温度所需的能量更多
尽管当前可能会更高，这不是那么多越高。当您打开房屋中的所有其他灯时，它们是否会暂时变暗？

其次，如果您使用的荧光灯泡可能带有电容器，因此可能需要一些浪涌电流，那么它就无法弥补开灯的成本。再次考虑接通时间段相对于离开时间段有多短。即使考虑灯泡，启动器和固定装置的磨损，关闭灯泡几乎总是更经济。我读了一个不愿做所有数学运算的人的报告，他们得出的结论是，如果您打算把灯关掉60秒钟以上，这样做会更经济。

— 菲尔·弗罗斯特
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一个考虑因素是，某些荧光灯在打开或关闭一分钟或更长时间后才会变热。它们可能仅以全亮度的大约四分之一打开并缓慢上升。这可能是一个不错的功能，可以帮助您的眼睛从黑暗的房间调整到明亮的房间，或者从一个明亮的房间移动到另一个房间也很烦。如果这是一个问题，则不妨权衡较高的能源成本。

— Matt B.

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+1为好答案。您是否碰巧有该报告的链接？听起来很合理，但是阅读起来会很有趣（并且总是很容易获得参考）。

— Leo

@Leo-仅查看白炽灯泡的电性能（电阻-温度曲线和时间常数等），应可以对其进行数学建模并让自己相信答案。

— 约翰·U

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60秒听起来waayyy太长了白炽灯泡。考虑一下它们以人为角度几乎立即打开。假设100毫秒是慷慨的。即使冷电流是热电流的10倍，也仅占运行时间的1秒钟。

— Olin Lathrop 2013年

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对于白炽灯泡，任何增加灯泡消耗功率的措施都必须增加散发到环境中的热量总量（通过可见辐射，红外辐射，传导，对流等）。对于正常构造的灯泡，请关闭灯泡，以减少热量消耗。据我所知，任何间隔都将无条件地减少散发的热量，因此必须减少消耗的能量。

— 2013年

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好的，让我们建立一个简单的模拟：

根据有关白炽灯泡的Wiki页面，对于100W，120V的灯泡，其冷阻约为9.5Ω，而热阻约为144Ω。灯泡在打开时达到热阻大约需要100毫秒。
因此，有了此信息，我们可以模拟并证明如果每隔5分钟更换一次灯泡，则初始浪涌绝对是微不足道的。我们真的不需要运行2小时的模拟来证明这一点，但是我们会的。我什至将“热身”时间延长到300ms。
这是我们的SPICE电路，灯泡由一个开关表示，该开关在控制信号上升沿（300ms）内将电阻从9.5Ω逐渐变为144Ω。光开关由另一个开关表示，该电阻仅从1mΩ变为10MΩ

灯泡测试电路

这是模拟，对话框中显示了平均功率：

灯泡测试模拟

这是开关的特写，显示了灯泡电阻（不必担心电阻为负，这仅仅是因为SPICE使用电流以这种方式进行了计算-它仍然是真实的正电阻）：

灯泡测试特写

现在，这是一个在整个时间内都打开灯泡的模拟，显示了平均功率：

灯泡测试

您可以看到平均功率为95.659W，这仅比我们将初始5分钟打开一倍，关闭5分钟后的测试值48.2W（48.2“ * 2 = 96.4W）稍小一点，因此切换的差异为小。

您需要多快的时间才能使其变得更糟？

正如Supercat正确指出的那样，可能无法使其变得更糟，因为灯丝在切换之间不会足够冷却。因此，以下面的图表作为最坏的情况（例如，灯泡在切换或类似情况之间用冷冻气体喷吹：-）请注意，这虽然会为系统添加另一种能源，所以显然会作弊）它会冷却下来，但效果会很有趣，如果时间允许，我会在此添加更多内容。

因此，根据上述夸大的模拟，假设上述速度相当快，大约每2秒一次（实际上，可能大约每秒一次）。每两秒钟切换一次需要花费两分钟，平均功率刚好超过100W（〜104W）：

灯泡测试快速开关

— 奥利·格拉瑟（Oli Glaser）
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+1表示图表。神话终结者被证明是相同的，但是他们确实表明荧光灯在启动时会大量消耗。

— 古斯塔沃·利托夫斯基2013年

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是的，我想我记得那场表演很久以前了。我可能稍后再看一下荧光灯泡，然后将其添加进去，因为我确信它在启动时会消耗更多的功率，因此进行比较会很有趣。

— Oli Glaser 2013年

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我不认为任何占空比都会增加传统构造的白炽灯泡的功耗；也许您可以阅读我的回答，并告诉我我的推理是否存在任何缺陷。

— 2013年

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@supercat-可能不是，因为灯丝在切换之间没有足够的冷却时间，我刚才才意识到。因此，我认为您说得很对，我将在此添加注释，并在以后还有更多时间查看荧光灯时可能会更改该模拟。如您所知，主要要点是显示切换的整体效果有多小。

— Oli Glaser 2013年

@supercat-请注意，这里我们只考虑灯泡本身，而不考虑系统的其余部分。查看布线阻抗和其他非理想的系统因素也可能很有趣（不过我现在还没有时间做这件事）

— Oli Glaser 2013年

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根据Mythbusters在Wikipedia上的一集摘要：

“ MythBusters计算出，打开电灯所产生的电涌只会消耗掉一秒钟的电量（荧光灯除外；初创公司消耗了大约23秒的电量）”。

因此，实际上，如果不断打开和关闭荧光灯，则开/关可能会消耗更多功率。

— 古斯塔沃·利托夫斯基
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您需要更多的能量来打开它，但是必须关闭它才能节省您节省的能量。

— Al Kepp 2013年

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@AlKepp：这全都取决于“占空比”

— Gustavo

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持续点亮会消耗更多能量为灯泡供电。

一个可能的反驳是，开/关循环会缩短灯泡寿命，因此制造，运输和处置灯泡的能源成本将在更少的服务时间内摊销。但是，如果不挖掘实际数字，我的直觉是这不太可能超出运营能量。估计的一种可行方法是将灯泡本身的成本与供电的成本进行比较。

— 克里斯·斯特拉顿
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灯泡的成本是对运输和制造成本进行评估的一种极好的方法。毕竟，人们不会为了亏本而卖掉它们。您只需要担心诸如制造的环境负担之类的外部性，而这些外部性并没有退还给制造商。但是无论如何这都是一种转移，这个问题专门针对能源使用而不是成本。

— Phil Frost

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想法是，成本限制了制造/运输成本估算，因此限制了完成该估算所消耗的能量。但是某些外部性可能会因能源使用而内部化，例如，处理废物流可能会消耗能量（因为此处涉及的废物可能没有潜力推动该过程）

— 克里斯·斯特拉顿

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+1是查看问题的另一种实用方法。我认为，尽管这是一个非常简单的问题，但是您可以针对这些答案中暗示的各种因素写一篇冗长的论文（且数学上很繁重）。刚开始时，只是布线的阻抗，开关弹跳，灯泡的热特性...

— Oli Glaser 2013年

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根据另一个答案中提到的Mythbusters情节，“此外，反复打开和关闭灯的磨损并没有减少灯泡的总寿命，不足以抵消增加的用电量。因此，关灯比开灯要经济得多。

— Sarel Botha 2013年

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进入白炽灯泡的所有能量都将转化为热量，然后必须以某种方式消散。然后，其中一些热量将以光的形式散发出去，但是能量必须以热量的形式开始。因此，白炽灯泡可以使用更多功率的唯一方法是消散更多的热量。冷的灯泡比热的灯泡消耗更多的电能，但是散发的热量也更少。如果在时间T1关闭以稳定温度供电的灯泡，在一定时间内冷却下来，重新打开，并在时间T2之前回到其较早的温度，则时间T1和T2之间消耗的总能量必须为总能量散热量，这将小于灯泡连续打开时的散热量。

白炽灯泡在循环使用时比连续运行使用更多功率的唯一情况是，灯泡具有不同的灯丝部分，这些灯丝部分串联并在不同的温度下工作（某些投影仪灯泡的结构与此类似）。在那种情况下，使灯泡循环将使高温部分的辐射较少，但在某些占空比条件下，将使低温部分的辐射较多。可以以这样的方式构造灯泡，即，来自低温部分的耗散的增加超过了来自高温部分的耗散的减少，从而增加了总的能量使用；我不确定这种条件是否会适用于任何“实用”灯泡设计。

— 超级猫
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这种推理假设出于原始问题的目的，您在哪里测量能耗：如果在灯泡插座附近用电方式测量能耗，这是正确的。但是它忽略了由于使用情况和使用方式而在其他地方造成损失的可能性，这种损失不会在灯泡本身而是在发电厂，配电网等中显示为废热。但是结论可能没有变化。

— 克里斯·斯特拉顿

@ChrisStratton：如果将基础设施建模为电阻式，则类似于高温和低温灯丝的情况；如果基础架构更加“复杂”，那么一切皆有可能。实际上，如果由长电缆提供服务的建筑物具有较大的感性负载，那么打开一个与大容量电容串联的灯泡可以（至少在理论上而言）可以将线路损耗降低的幅度大大超过灯泡消耗的功率。

— 2013年

“因此，白炽灯泡可以使用更多功率的唯一方法是使其散发更多的热量。冷的灯泡比热的灯泡消耗更多的电能，但散发的热量也更少。” 那些句子不完全矛盾吗？消耗更多功率的唯一方法是更多的热量，但是消耗更多功率的一种方法却发出更少的热量。

— 2013年

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@Affe-实际上，他们没有，但是这种情况不会持续下去。热灯泡确实会散发更多的热量，因为散逸率是温度的函数。但是，冷灯泡无法充分散热将很快导致其变成热灯泡。

— 克里斯·斯特拉顿

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保持打开状态会消耗更多功率。关掉电可以省电。

只需假设灯在关闭时（POWER_OFF = 0）为零功率，在打开时为100W或任何功率（POWER_ON = 100）。

以瓦特小时为单位的总功率等于：POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFF。

注意，由于POWER_OFF = 0，所以总功率仅由TIME_ON项确定。

--l8rs

— l8rs
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