Lighbulbのオンとオフを繰り返すと、何時間もオンのままにするよりも多くのエネルギーを繰り返し使用しますか？

寝室のランプに60Wの電球があるとしましょう。翌日、ランプを2時間点灯したままにした場合、5分間隔で10回ランプのオンとオフを切り替えました。どのシナリオがより多くのエネルギーを使用しますか？

そのままにしておくと、より多くのエネルギーを使用することになります。時々、人々は、高い突入電流またはそのようなものがあるため、ライトをオンまたはオフにすることはより多くのエネルギーを使用することを自分自身に納得させようとします。

まず、白熱灯には充電するコンデンサがないため、突入電流がほとんどありません。また、電球にアークを発生させる必要はありません。フィラメントの抵抗が低いため、最初は電流が高くなっていますが、

1. これはほんの一瞬です
2. 温度を上げても、その温度を維持するために電源を入れたままにするよりも多くのエネルギーを必要としません
3. たとえ電流がより高くても、それほど高くはありません。家の他のすべてのライトは、点灯すると一時的に暗くなりますか？

第二に、コンデンサを持っている可能性があり、したがって突入電流を必要とする可能性のある蛍光灯を使用する場合、ライトを点灯したままにするコストを補い始めません。ターンオン期間がリーブオン期間に比べてどれくらい短いかをもう一度考えてください。電球やスターター、フィクスチャの摩耗や破損を考慮しても、電球をオフにする方がほとんど常に経済的です。私はすべての数学をやる気のある人のレポートを読みましたが、彼らはあなたが約60秒以上ライトをオフにするつもりなら、そうすることがより経済的であると結論付けました。

さて、簡単なシミュレーションをセットアップしましょう。

白熱電球に関するWikiページによると、100W、120V電球の場合、耐寒性は〜9.5Ωで、高温抵抗は〜144Ωです。電球がオンになって高温抵抗に達するには、約100msかかります。
したがって、この情報を使用して、5分ごとに電球を切り替えた場合の初期サージがまったく重要でないことをシミュレートして証明できます。これを証明するためにシミュレーションを2時間実行する必要はありませんが、そうするでしょう。「ウォームアップ」時間を300ミリ秒まで延長しました。
SPICE回路を次に示します。電球は、制御信号の立ち上がり（300ミリ秒）にわたって抵抗が9.5Ωから144Ωに徐々に変化するスイッチで表されます。ライトスイッチは、1mΩから10MΩに変化する別のスイッチで表されます。

これは、ダイアログボックスに平均電力が表示されたシミュレーションです。

スイッチングの拡大図を示します。電球の抵抗が表示されています（抵抗が負になることを心配しないでください。これは、SPICEが電流を使用してそのように計算したためです-実際の正の抵抗のままです）。

そして、ここで、平均電力が表示された状態で電球を常時オンにしたシミュレーションを示します。

平均電力は95.659Wであり、48.2W（48.2 "* 2 = 96.4W）の最初の5分間のオン、5分間のテスト値を2倍にした場合よりもわずかに少ないことがわかります。小さな。

それを悪化させるには、どれくらい早く切り替える必要がありますか？

Supercatが正しく指摘しているように、フィラメントをスイッチング間で十分に冷却しないため、悪化させることはおそらく不可能です。下のグラフを最悪のシナリオとして考えてください（例：スイッチングや何かの間で電球が凍結ガスで爆破されます:-)これはシステムに別のエネルギー源を追加することになりますので、明らかに不正です）クールダウンし、効果は興味深いものになります。時間が許せば、これについてさらに説明します。

そのため、上記の誇張されたシミュレーションによれば、上記を非常に高速で約2秒に1回（実際にはおそらく1秒に1回）と仮定すると、2秒ごとに2分間の切り替えが可能で、平均電力は100Wをわずかに超えています（ 〜104W）：

ウィキペディアの Mythbustersエピソードの要約によると：

「MythBustersは、ライトをオンにすることで発生する電力サージは、ほんの数秒間点灯するだけの電力を消費すると計算しました（蛍光灯ライトを除く。スタートアップは約23秒の電力を消費しました）。

したがって、実際には、蛍光灯が常にオン/オフされている場合、オン/オフにより多くの電力が消費される可能性があります。

常時オンの設定は、電球に電力を供給するより多くのエネルギーを消費します。

考えられる反論としては、オン/オフサイクルを繰り返すと電球の寿命が短くなるため、製造、輸送、廃棄のエネルギーコストがより少ないサービス時間で償却されるということです。しかし、実際の数字を掘り下げることなく、私の直感は、これが運用エネルギーを超える可能性は低いということです。推定値を制限するもっともらしい方法は、電球自体のコストを電球に電力を供給するコストと比較することです。

白熱電球に送られるエネルギーはすべて熱に変換されますが、それはどういうわけか放散する必要があります。その熱の一部は光の形で放射されますが、エネルギーは熱として始まります。したがって、白熱電球がより多くの電力を使用できる唯一の方法は、より多くの熱を放散することです。冷たい電球は、熱い電球よりも多くの電力を消費しますが、消散する熱も少なくなります。安定した温度で電力を供給されている電球が時間T1でオフになり、いくらか冷却され、オンに戻り、時間T2までに以前の温度に戻った場合、時間T1とT2の間で消費される総エネルギーは合計でなければなりません放散される熱量は、電球が継続的にオンになっている場合に放散される熱量よりも少なくなります。

白熱電球が連続動作時よりもサイクル動作時の方がより多くの電力を使用できる唯一のシナリオは、電球に直列に配線され、異なる温度で動作する異なるフィラメントセクションがある場合です（一部のプロジェクター電球はそのように構成されています）。そのシナリオでは、電球を循環させると高温部分の放射が少なくなりますが、一部のデューティサイクル条件下では、低温部分の放射が多くなります。低温部分からの散逸の増加が、高温部分からの散逸の減少を超えて、全体的なエネルギー使用量が増加するような方法で電球を構築することが可能であろう。ただし、そのような条件が「実用的な」電球の設計に適用されるかどうかはわかりません。

ライトをオンにすると、より多くの電力が使用されます。ライトをオフにすると、電力を節約できます。

ライトがオフ（POWER_OFF = 0）の場合は電力がゼロで、オン（POWER_ON = 100）の場合は100Wであると仮定します。

ワット時の合計電力は、POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFFに等しくなります。

POWER_OFF = 0であるため、合計電力はTIME_ON期間によってのみ決定されることに注意してください。

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