【题记】江湖传言，电灯的开关瞬间消耗的电能比N小时稳定发光还要多。作为物理实验党门下弟子，我们决定亲自动手，检验何谓真理。 实验党：节能灯开关瞬间消耗多少电能？ 作者：沐右、水龙吟
小时候就听大人说，“不要总是开灯关灯，开灯关灯最费电了”，那个时候，家里用的还是白炽灯泡。等我们上了中学学了物理，明白了电压电流电阻等等的时候，也就明白了白炽灯将电流转化为热能，虽然说开灯那一瞬间灯丝的温度低，电阻小，因此耗电多一些，但是这个时间很短，根本就谈不上费电。后来，白炽灯开灯关灯费电的话题渐渐的很少有人谈起了。
随着时代的发展，照明灯也更新换代，日光灯，节能灯，都比白炽灯的能量效率更高，更省电：要实现同样的亮度，需要的电能小多了。这种灯管启动的时候，常常需要一个很高的电压来预热，外电路的电压恒定不变，这种高压启动一般是通过灯具内部的电路来实现，比如日光灯管的启动器。
也许因为要预热，江湖上流传着节能灯（或者日光灯）开关的时候最费电，比如“如果照明本身使用的是节能灯，那么电灯的开关瞬间消耗的电能比一小时内稳定发光时还要多”[1]，甚至“开关一次节能灯相当于持续点10小时的节能灯”[2]。这种说法广为流传，而且“N个小时”中的“N”在各个版本的传言中都不一样。为此笔者上网搜索了很久，却始终没有发现任何定量的数字证据证明这个观点。
初听起来，刚启动时需要高电压所以有可能造成大量能量损耗似乎有些道理。但真的像传言中那么多么？如果想真的等同于10个小时的耗电量，以20瓦的灯泡来说，启动的瞬间会耗电高达720千焦，足够把两升水烧开了。这么大的热量在极短的时间内散发开来，开灯的时候我们居然感觉不到热浪扑面而来，岂不是太奇怪了？
那么，到底节能灯开关的瞬间消耗多少电能呢？我们用一个实验来回答这个问题。
EDXO-14型节能灯，额定电压120伏（60Hz，美电），额定功率14瓦
EDXO-14型节能灯，额定电压120伏（60Hz，美电），额定功率14瓦
我们利用手头上有的一个节能灯泡（见上图）和一些电路原件（电阻、万用电表和示波器），搭建了如下所示的电路，上为实物图，下为电路图：
电路实物图和等效电路图
电路实物图和等效电路图
如电路图所示，一个小电阻（13.6欧姆）和节能灯泡串联在一起连接到120伏，60赫兹的交流电源上（美国交流电的电压和频率跟中国的不一样）。通过测量电阻两端的电压，我们就可以计算出通过节能灯泡的电流，从而计算出灯泡的功率。
首先，测量稳定工作时节能灯泡的功率很容易。开关闭合后，节能灯正常发光时，只要用普通的万用电表就可以测量电阻两端的电压UR，实测UR为1.4伏。同时我们测得外电路电压为119.8伏。因此通过灯泡的电流为I=UR/R≈0.103安培。那么这只灯泡在稳定工作时的功率就是P=ULI=(119.8-1.4)×0.103≈12.2瓦，稍低于灯泡上标识的“14瓦”（我们推测是因为电压略低于额定值或者灯泡有些老化）。
但是我们关心的“高压”启动问题，在普通万用电表上却完全显示不出来。我们尝试多次打开闭合开关，万用电表的读数上没有任何异常。这说明开始的高压启动时间非常短，远小于万用电表的响应时间。我们必须寻找另一种可以看到短时间信号的仪器。这里我们选用的是示波器（如下图）。
DSO3202A型示波器上显示的灯泡稳定工作时的波形图
利用示波器，我们可以将电阻两端电压（正比于电路电流）随着时间变化的波形显示出来（如下图）。从稳定部分的波形上估算的能耗和用万用表测量出来的平均值计算的结果基本吻合。
但是，我们并没有观察到网上传言所说的“节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定”[2]。我们实际的观测结果是，一旦接通电源，波形图在不到一秒钟的时间内就稳定在上图显示的正常工作结果上，不会再有什么变化，而不是“几分钟”才能稳定下来的样子。
不过，在接通的一瞬间，我们看到了期盼已久的“高压启动”——一个极短的脉冲峰出现在示波器的波形图上。这正代表了节能灯的“高压启动”过程。那么，在这个过程中耗费了多少电能呢？
节能灯启动瞬间的尖峰波形（红色箭头所指）
如下图所示，这个尖峰发生在1毫秒（0.001秒）之内，随后波形就正常了。这个瞬时的大电流约有正常工作情况下的5~7倍。以7倍计，我们可以估计出节能灯泡这个时间内的电能消耗不超过0.1焦耳，只相当于稳定工作下不到10毫秒（0.01秒）的耗能。
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。
当然，过于频繁的开关电器对电器的寿命肯定会有所影响。从这点来说，避免过于频繁的开关节能灯是有一定道理的。
[1].“熄灯一小时”会破坏电网吗？新京报∙新知周刊，http://songshuhui.net/archives/36020.html
[2]. 开灯？关灯？那种方式更省电,http://www.cbh-jj.com/cds/cds55.html
本文已经由新京报新知周刊预定。
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沙花！
嗷~~~~~~~~~~~~~~~~~
“节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定”，可能指的是灯光亮度。
使用节能灯的时候，的确有刚打开时觉得灯光很暗，过一段时间后才觉得亮度可以接受的感觉。不过我没做过实验，不确定到底是灯光的确先暗后亮，还是仅仅只是眼睛的适应过程。
节能灯刚开启确实会比较暗，在天冷的时候更加明显，是因为灯管内的水银需要预热成蒸汽才到最佳状态。
板凳！
PS：同意此文，上篇这个问题的确有硬伤。
“但是，我们并没有观察到网上传言所说的‘节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定’[2]。我们实际的观测结果是，一旦接通电源，波形图在不到一秒钟的时间内就稳定在上图显示的正常工作结果上，不会再有什么变化，而不是‘几分钟’才能稳定下来的样子。”
传言所说的是“节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定”，而不是“节能灯开灯后5分钟以上才会耗电稳定”。所以验证传言的方法不该是测量电流，而该是测量亮度；仪器不该是示波器，而该是照度计。
当然，根据家居生活中的肉眼直观判断，我认为‘节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定’是有其依据的，而且“5分钟以上”的表述基本合理，比如说某些灯需要10分钟才能发光稳定，这也属于“5分钟以上”。
这里要考虑的主要是节能灯开灯到底费不费电，所以实际上来说，并不是很关心开灯之后亮度如何，而是到底在开灯的过程中耗费的电能如何。
就我们使用的这个灯泡而言，一旦接通，亮度和接通一段时间之后的情况没有可见的差别。我也见到过启动之后光线比较昏暗，过一段时间之后才比较亮的灯泡。不过就节能灯这个大类别而言，并不是任何节能灯都需要几分钟的预热时间。一般这种灯都涉及要把水银或者卤族元素之类的物质气化的过程，比如碘钨灯之类。
即使对于慢热型的节能灯而言，我想其启动过程中也不会耗费太多的电能。
看来作者用的灯跟下面跟帖的几位都不同，而包括我在内的几位跟帖者用的节能灯都有逐渐变亮的特性。关于这个问题，网络上有两种不同的解释：
1、好的节能灯才会慢慢点亮（一般三分钟之内达到最亮）只是因为设计成慢启动，可以避免因启动电流太大而提前（没达到设计寿命时,一般是8000个小时）烧毁灯丝，造成节能灯短命。 (http://iask.sina.com.cn/b/7199154.html)
由这个解释推断，如果只有少量的节能灯开启后逐渐变亮，那么这部分逐渐变亮的灯是优化设计的好节能灯，跟帖的都偷着乐吧！
2、另一个解释在上面那个页面中人有提出，而其来源可能是某电子器材厂技术人员在消费日报发表的一篇文章，其中说明：节能灯属于低气压汞灯，该灯的发光原理是基于受激汞原子释放的紫外线激发荧光粉发光。在灯管燃点的起始阶段，紫外线的强度是随着灯管内的汞气压的升高而增强的，当汞气压升到0.8Pa附近时，灯管即能获得最高亮度。因此灯管从起跳瞬间到获得最高亮度的时间，就是灯管内汞气压从“很低”爬升到0.8Pa所需要的时间。
由这一个解释推断，大部分或所有的节能灯都具有开启后逐渐变亮的特性，而作者拿到了极为少见的不具备此特性的节能灯，或者作者因实验过程中过于靠近灯管，灯管亮度超过作者的亮度观测量程，所以没有观察到这一特性。
对于作者的说明：“这里要考虑的主要是节能灯开灯到底费不费电，所以实际上来说，并不是很关心开灯之后亮度如何，而是到底在开灯的过程中耗费的电能如何。”本人明白作者的研究目标和研究方法，但是不可否认的，作者在验证“发光稳定性”传言时，犯了一个或许不大的错误——采用了错误的研究方法，因而极可能获得错误的结论，并且极可能误导广大科学爱好者，并可能进一步误导更为广泛的群众。
作为科普文字，要力求用简单语言讲清科学问题，但同时更要注意的是，应尽可能避免出现错误，这不仅包括观念的错误，还包括破题、推理上可能出现的错误。偷换概念的主观性错误当然是更要不得的。
要知道，科普文字的读者，有一部分可能缺乏足够的知识基础或辨识能力。对于这部分读者，与其用错误的逻辑、推理或结论误导他们，不如留他们于蒙昧之中。
也许我们用的节能灯和有些同学用的不是同一种类型的。这个灯泡的确是接通瞬间就跟接通很久之后一样亮了，没有慢慢变亮的过程。对于所采用的这个灯泡，发光的稳定性是不应该有疑问的。
节能灯有好些种，各种不同的设计都有，启动的状态也不尽相同。对于这个灯泡，我们并没有看到“节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定”,但是不排除其他类型的节能灯泡不会有几分钟的稳定时间。但是直接声称所有的“节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定”，当然是不对的。
你说的“错误的逻辑、推理或结论”，我不能认同。
直接声称所有的“节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定”，当然是不对的。本人并不否认这一点，因为本人并未穷极所有节能灯，当然不能排除有部分(包括作者所用的)节能灯是开启后5分钟之内就稳定发光的。
此外本人的回帖中仅仅基于现有的两种解释作出推断，而其中一个推断是：大部分或所有的节能灯都具有开启后逐渐变亮的特性，并未完全肯定所有的节能灯都具有开启后逐渐变亮的特性。由于回复属于讨论内容，而非科普文章本身，因此使用了一些未经证实的信息来源；如果这些信息本身是有错误的，那么基于这些信息所做的推断，也可能是完全错误的。
而对于“错误的逻辑、推理或结论”，本人无意指责本文作者一定应用了“错误的逻辑、推理或结论”，而只是泛指某些所谓科普文字的作者，其中还包括一些记者、砖家——他们严重误导了大众、读者。如果作者认为本人意有所指，本人甚感抱歉。
如果作者坚持自己没有在错误的逻辑、推理基础之上设计错误的研究方案，那么本人认为，讨论可以就此而止了。
如果是本着实证的态度，就绝对不能以“看没看到灯变亮”为依据，而应该是以“有没有测到灯变亮”为依据。
我想很多人都见到过一些经典的幻觉图片，比如两个等长的直线由于环境的因素而看上去有长有短。自然科学唯一的凭据就是测量。
问一下？
示波器不是把正常发光时的波形显示出来吗？如果节能灯的5分前后亮度发生变化，波形就应该有所变化。但如果没有变化，不就是说明这个5分前后的亮度与功耗间的关系几乎不存在考虑啦。
电压电流没有变，只说明灯的功率没有变，即每秒钟消耗的电能不变。但是灯发的是光，不是电。任何灯都有将电能转化为光能的问题，将电能转化为光能的效率，叫做光效，单位流明/瓦。
节能灯的光效，与灯管内的汞蒸气压有关，而汞的蒸气压又与温度有关。在温度变化的条件下，节能灯的光效是变化的。所以认为灯消耗的电能不变，节能灯的亮度就不变，是不正确的。
你有严重的思维错误。本实验中，省电与否只跟电流有关！实验者测量电流是正确的，无可厚非的。也许节能灯一般烧一会才会达到稳定的亮度，但是电流从示波器中可以看出，从开灯到稳定工作才10毫秒。亮度的稳定跟电流没关系，可能与节能灯的工作原理有关。谢谢
你 有严重的思维错误。
本实验中，省电与否 只跟电流有关！
实验者测量电流是正确的，无可厚非的。也许节能灯一般烧一会才会达到稳定的亮度，但是电流从示波器中可以看出，从开灯到稳定工作才10毫秒。亮度的稳定跟电流没关系，可能与节能灯的工作原理有关。
谢谢
目前市面上有一种紧凑型节能灯称为“快亮灯”，即上升时间小于非常小。美国能源之星第四版的要求是上升时间小于60秒。日本东芝的节能灯据说上升时间可以做到20s左右。如果楼主没发现变逐渐变亮现象，可能是遇到这种紧凑型节能灯了吧。
呃。。。我是几楼了？
Ent在1343的时候跟我说这文章过几天可能出来。。。结果一刷就刷出来了
也许实际的脉冲电流比5-7倍要大一点。这是因为示波器本身以及测量电路的频率响应依然不够高，会把波峰削去一点。
但是开关电器时并没有太大的电流消耗这个结论是基本正确的。
正确的理解是，开关电器对电器寿命的影响会很大。可能的说辞是：“开关一次所损耗的电器寿命相当于使用一小时。”
楼主不妨再作个实验，不停地连续开灯关灯，看看多少次后能把节能灯给弄瞎了。反正我的实验室的无菌操作台里的荧光灯三天两头地坏。不是坏灯管就是坏整流器。
作者使用的是安捷伦200M数字示波器，频率响应还可以啦，测量这种低速信号足够了。
图上可以看出其设定的时间间隔是2ms，这种示波器还可以把时间间隔进一步缩小，使原图上的波峰看起来展宽了，不过就不如现在这样直观了。
从现实生活中也确实能感到“节能灯开灯后5分钟以上才能发光稳定”，好多灯管一开始是很暗，逐渐地才变亮，这不是人眼的错觉。
不知道这段时间的功耗会怎么样。。。
我也见到过这种类型的灯。一般来说，这种灯涉及到把水银或者卤族元素之类的物质气化，例如碘钨灯之类的。在这个预热的过程中，能量的消耗应该不是很大。但是我们手头上没有这种灯泡，所以没有办法测量。
这个的时间尺度比较大，按文中用万用电表的方法就可以测量它的功率随时间的变化了。
这种灯，一般只在启动时有较短时间的电流波动。启动后慢慢变亮的过程中，功耗是一定的。慢慢变亮的过程与电流电压无关，变亮的过程只是这个灯达到最佳汞蒸气压的过程。这篇文章的问题大家可以参考《光源原理与设计》一书，上面写的很详细。
同意此观点
我们tcp寿命是1万小时。22W是1370流明
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这算不算“扭曲问题以迁就实验”？事实上，一直以来流传的说法都是hbchendl所说的：“开关一次所损耗的电器寿命相当于使用一小时。”
这个跟帖的有趣之处就在于，事实上作者已经给出了”流言“的范例了。。。
好无聊的实验,可以直接测耗电量吗?
印象中我家的节能灯真的是要亮很一会儿才能变到应该的亮度。
可能灯的型号不一样吧，我家的节能灯确实需要等5分钟左右亮度才会达到最大
整个实验做的不错，但是有一个漏洞。
在开机瞬间的inrush current pulse，会被文中提到的“一个小电阻（13.6欧姆）”限制住
不信可以用电流探棒直接去勾线上的电流，电流的pulse绝对要大很多。
谢谢。
这里面电阻的贡献应该不是很大。比如说，人的电阻很大，人直接去摸高压电也会产生一个瞬间大电流，好像很难被人的电阻限制住。
差别很大。。。
即使是MCU 3.3V的GPIO拉出接到一个开关，按下开关的时候GPIO被拉到地。这是个很常见的线路了，比如一些键盘 复位按钮什么的都在用。
如果不串入一个电阻，那么用电流探棒勾这根线上瞬间的电流会达到1A，虽然时间很短。
如果串入一个22ohm的电阻，那么这个电流的pulse会变得观察不到。
亲身经历过的一个设计缺陷，使用smd tact switch，在按下次数达到3000～5000次的时候，这个pulse就可以使switch内部的金属表面氧化，导致按键按下时有时不能正常导通，出现失灵的状况。
你说的是集成电路设计吗？
不是很懂啊。
应该说这样的宏观电路不会有太大问题的吧。
换个说法来说，小电阻是为了测量通过灯泡的电流，考虑到实际电路中用的导线并非理想，电阻比较小的话，跟实际电路是没有什么区别的。从稳定状态下电压分压的情况来说，这个电阻相对是比较小的。
启动过程中也许灯泡对外表现为电阻相对小而被外加的小电阻限制了电流的大小，但是也许正因如此减慢了原来的突变过程。
其实我更倾向于认这个尖峰是电路接通的过程瞬间的大电流，跟灯泡的启动未必有什么关系，换一个电路也许有类似的“启动大电流”。不过从判断这种节能灯启动耗电与否的问题来说，这个实验已经足够。
我们甚至不用去分辨到底是什么导致的这个尖峰，有没有被限制住等等，只要明白（起码对这种灯）启动的过程中并不耗电，从节能的角度上讲，不用为了省电而不关灯。
我想“开关一次相当于N个小时”一开始指的是灯的寿命（实验党继续哦），后来有的地方误传为功耗了。
这个测试很山寨
1 要考虑电压和电流的相位
2 示波器测量电压是很不准确的
计算平均功率的话，直接用万用表测量的平均值电压就可以了，不用考虑电压和电流的相位。或者说考虑相位得到的结果和利用平均值计算的结果会是一致的。
示波器对电压的测量是否准确我不是太清楚。但是只要示波器的取样速度远大于信号变化速度，应该准确性是不成问题的。这个示波器的取样率是很高的。
示波器的测量只是为了提供一个启动过程中耗电的估计，从这点上来说，即使跟实际值差了10倍也没有关系，因为我们了解到的是这个数字很小，大家不用为了省电而不关灯。
山寨与否，见仁见智。
不管可以节约多少 我都认为这是对防止地球变暖的保护 是一种公益事业
最笨最好的办法，各接一个电度表，进行长时间运行，一个不动，一个定时开关，看最后各走了多少字，如果嫌太慢，就接几十个灯泡
就是嘛！电费单才是检验真理的唯一标准！
Mine 说： 2010-04-06于16:09从现实生活中也确实能感到“节能灯开灯后5分钟以上才能发光稳定”，好多灯管一开始是很暗，逐渐地才变亮，这不是人眼的错觉。
不知道这段时间的功耗会怎么样。。。
路人几 说： 2010-04-06于18:33这算不算“扭曲问题以迁就实验”？事实上，一直以来流传的说法都是hbchendl所说的：“开关一次所损耗的电器寿命相当于使用一小时。”
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[2]. 开灯？关灯？那种方式更省电,http://www.cbh-jj.com/cds/cds55.html 中有以下叙述：频繁开关节能灯，还会缩短节能灯的使用寿命。一般来说，国家推广的节能灯，标准寿命是6000小时，如果以每天开灯8小时计算，一只节能灯可以用两年多；而假设一天开关6次，这只节能灯三个多月也就寿终正寝了。
……
貌似很会计算！按上说一天6次，一个月则180次，4个月则720次就报销了一个节能灯了……
家有小孩经常开关卧室节能灯来玩而节能灯自05年使用以来（即使按每天开关1次算，一年365次，4年1460次）还没坏的人飘过！
对不起，本人用的不是国产品牌……完了，崇洋媚外！
科普工作任重而道远！
回复
有实验党精神，小红花一朵
实验做得很好，不过关于前面那个烧开水的计算有误，如果开水指沸腾的水，那点儿热量不足以使2kg水沸腾的
关于烧开水的计算，
总能量 = 20瓦灯泡亮10个小时 = 20*10*3600 = Cm(T-T0)，水的比热容 C= 4200焦耳/千克，所以从20度到100度的话，质量m为2.14千克
呵呵，你忘了算汽化热了，别忘了，沸腾
貌似烧开水是用来喝的
所以大部分都应该还是液体的
加热水到100摄氏度就好了，不用全部变成气体吧？
Pingback: 吐泡泡的小鱼 » 【小鱼吐泡】2010.4.7
楼上兄弟们说讨论了这么多，总体来说约有三类不同想法：
1、实验结果很正确。
2、实验结果测试不准确
3、不好说
我的意见是同意这个结果的。既然有的同志说试验方法不对、测量设备精度不高及在不同地区的结果也觉得会不一样，哪就在华北、华南各做一次试验咯。
P=VI...
家里的电压不变..
做功不是都差不多固定么= =
我记得好像老师讲过电路中电阻如果非常大...
开关的瞬间会出现"闪电"
呵呵 新问题出现了
频繁开关节能灯对其寿命的影响
呵呵，这个估计真的很难用这种简单的实验得出什么结论
这么多牌子的节能灯，可能同一批的节能灯的寿命起伏也很大哦
我只能说lz已经证明了他要证明的，他已经做到了，其他的不是他能解决的啦
啊哈哈
瞬间峰值耗电稍微判断一下也知道不会有多少
不频繁开关主要的考虑是怕影响灯泡寿命嘛 就算要终结留言也应该做做试验看看频繁的突发电流是否会显著缩短元件寿命吧
很多人提到传言/谣言的问题。
隔壁那篇文上提到的是一个典型的传言，就是开关一次等于1小时耗电量。我们也看到过另一个版本的谣言，就是开关一次相当于1小时的寿命。网上这两种说法都很常见。我们的实验检测的是“耗电量”的版本。当然大家有兴趣的话，可以做实验测试一下寿命问题。相信灯泡厂会很乐意知道结果的~
大家提到的那种好几分钟才能正常工作的节能灯，我记得我中学的时候用的节能灯管台灯也是那样的。不过在这边怎么也找不到类似的灯。
对于这种预热时间长的灯来说，要看它的功率变化并不需要示波器那样的专门设备，只要用文章里的电路图用万用电表测量电流变化就好了。可以每30秒或者1分钟测一次，然后计算出对应的功率，作个图就可以看到变化了。难度并不是很大。
大家手头有万用电表和这种节能灯的可以试试看。
不知道lz是哪个国家的。实验的话，最好说明一下材料情况，包括实验产品在何国何地购买。这里是我们这里常见的swiss lights生产的E27-Classic 68节能灯，就是好几分钟才能正常工作的那种：http://goo.gl/w8fU
现在美国。
灯泡是从卫生间的灯座上拧下来的。
灯泡的型号在文中有。
不知道这两种（也许有更多种）节能灯区别何在，但也许不是先进和落后的区别。以前也用过管状的节能灯，印象中也是一下子就亮的，而不是有从昏黑到正常的过度。莫非管状还是不管状，不单是一个外形问题？
节能灯有很多种啊，日光灯管也叫荧光灯（属于低压水银灯），也是一种节能灯，我们用的这个貌似叫做无极荧光灯（没有像日光灯两头的那种电极），还有碘钨灯、溴钨灯、高压水银灯等等。
太多了。
能不作做一个积分，一小时内 把10分钟开关一次和连续运行所需的电能统计出来
用家用电表！
哈林建议过的，关掉所有其他电器，每分钟开关一次，一个小时后看电表读书变化；然后开灯一小时，看读数变化并和前者比较。
昨天老婆还要我验证这个传言是否真实，本来准备去wiki看看，没想到松鼠会这么快就有了辟谣论文。谢谢
某知名国际大型灯具和政府搞活动，小区里每户可以以便宜的价格买几只节能灯。活动的宣传页上明确写明：离开1，2个小时不必关灯，因为开关瞬间消耗更多的能量。我还纳闷了一通，直觉上不符嘛！
这个试验可能存在的一点瑕疵就是用测量电阻两端的电压来计算电流，我认为从整个电路的理解而言，节能灯应当相当于一个电阻和电抗的组合，再串入一个电阻必然影响整个电路的结构，因此测得的结果会有些误差。虽然如此，但不会影响最终的结果。我认为，频繁开关并不比正常使用耗费更多的能量！
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