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(2024九上·本溪期中)
第四代光源LED灯,它的主要部分是高亮度白色发光二极管,这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成,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、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源,是极具发展前途的新光源。它的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同,是直接把电能转换成光能的器件,因而其发光效率较高(发光效率指光能占电能的百分比例),是新一代固体冷光源,将逐步取代传统光源。
由于二极管具有单导电性,使用时必须将它的正极与电源正极相连,二极管才能处于导通状态,否则处于截止状态。利用图甲所示电路可以研究发光二极管的工作特性,把一个正常工作电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路,闭合开关,即处于导通状态,调节变阻器滑片,改变两端的电压和电路中电流,记录多组电压、电流数据,可以得到电压表与电流表示数关系,如乙所示。城市道路两边的太阳能路灯(如图丁),也用的是LED灯,它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳等组成。它的结构示意图如图戊。
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(1)
LED灯主要由(选填“导体”、“半导体”或“超导体”)材料制成;
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(2)
在图甲中,闭合S,调节滑动变阻器,LED灯(选填“能”或“不能”)发光;断开S,改变电源的正负极后再闭合S,LED灯(选填“能”或“不能”)发光;根据图乙,这只LED灯导通时的最低电压为V;
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(3)
如图丙是白炽灯与LED灯正常工作时,将电能转化为光能和内能的比例饼状图,所以LED灯的发光效率比白炽灯(选填“高”或“低”);
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(4)
如图戊所示,晚上LED发光二极管点亮时控制开关S与(选填“a”或“b”)触点接触。
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