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手电基础知识

 古玩儿 2010-12-27
 
A:分类,按发光体大致分为三类.
一.LED手电
  LED手电由发光体(LED,发光二极管),电路,外壳等三部分组成.
  生产LED的厂家主要有三:CREE、Luxeon、SSC,其中SSC为韩国首尔半导体公司,其余两家都是美国的。目前市场占主流的是CREE的Q5,Luxeon的基本上处于淘汰的边缘,SSC主要有P7。
  因为LED的工作电压大概在3.3V-3.7V(俗称VF值),所以要使LED正常工作,必须有电路,当电池电压高于VF值时,必须采用降压电路,当电池电压低于VF值时,必须采用升压电路。常见的电路有降压电路(用于2个锂电池),升压电路(用于1个AA电池)或者自动升降压电路,大体如此。电路涉及到效率,理想情况是百分之百,即电池全部用于LED,电路没有消耗电能。但这是达不到的,通常的效率在70%-95%之间,效率越高越好。效率越高,相同的电池在手电上续航的时间越长。
  外壳材料一般有铝合金,不锈钢,还有比较昂贵的钛合金手电,最常见的是铝合金。为了达到耐磨的要求,通常要在铝合金外面加涂层,即通过化学反应在铝合金的外面形成一个保护层。最好的是HAIII,即所谓的三级加硬氧化,其次为阳极氧化,再次为普通涂层。当然,HAIII手电外壳的价格要远远高于普通手电外壳。
  LED手电的特点:寿命长(标称寿命5000-10000小时,一辈子几乎用不坏),省电,可以频繁开关,(因此可有爆闪功能)。但是光谱不连续(这个偶不懂,知道的大侠解释下),显色性不好,不适合在特殊环境使用。LED根据色温又可以分为冷白,自然白,暖白,色温依次降低。我们最常见的是冷白(WC)。

二、灯泡型手电
  灯泡型手电与LED手电相比,少了电路部分。发光体为钨丝灯泡,通常会在里面充入某种惰性气体,典型的为氙(xian)气 。
  灯泡型手电的特点:色温低,显色性好,光谱连续,穿透力强,适合户外和特殊环境(雨雾天,探洞等)使用。缺点为耗电大,灯泡寿命低(通常为十几个小时),发热量相对LED手电高,还有不能频繁开关。要根据灯泡的电压选择合适的电池,否则会不亮或者烧毁灯泡。
  可以说,灯泡型手电和LED手电互补,二者都拥有为最好。
灯泡型手电使用要注意:由于灯泡发热严重,因此建议一次联系点亮电筒的时间不要超过15分钟!

三、HID手电(高压气体放电灯)
  亮度高,色温高(甚至比LED的还高),价格高,耗电介于灯泡和LED之间,汽车的氙气大灯就是这种。需要安定器,不能立即点亮,打开开关到最光需要数十秒。

B、关于电池
手电筒常用的电池有1AA(1节5号电池)、2AA(2节5号电池)、3AA(3节5号电池),5号电池又分碱性电池也就是通常说的不能充电的干电池(4.5V)和可以充电的镍氢电池(1.2V);
还有就是锂电池了,电压2.45-4.20V,型号有14500、16340、18650等等,很多朋友看这些数字有些晕,说怎么区分啊,其实很简单,定型号的数字都是有原因的,比如14500电池的直径是14毫米,长度是50毫米;16340电池直径是16毫米,长度是34毫米,以此类推,18650电池就是直径18毫米,长度65毫米。

  目前强光手电普遍使用的是锂电池。种类很多,一般根据尺寸命名,比如18650电池,是指直径18mm,长度为65mm,形状比常见的5号(AA)电池大,14500锂电池外形就和5号电池一样大。此外还有16340电池(体积和相机电池CR123A)差不多,17670,17335,17500,18490等等,与7号(AAA)电池尺寸相当的锂电池是10440。此外还有与1号电池体积相当的为D型锂电池:32600,比D锂还长一点的为F型锂电池:32900,与2号电池体积相当的为C型锂电池:26500。后面三种锂电池市场上不常见,价格比较贵。性价比最高的电池为18650电池,体积适中,容量很高(目前有3000mah)的容量了。
  可充型锂电池使用起来与镍氢电池不同,一般的电压为2.75V-4.2V,超过这个电压范围为过放或者过充,都会严重影响锂电池的使用寿命。严重过充会导致爆炸,严重过放会使可充锂电池变成一次性锂电池。因此大家在使用中要特别注意这点。通常锂电池的寿命为完全充放500个循环,每次使用三分之一,要三次才相当于一次完全充放。因此,大家可以根据使用特点,进行定期充电,不要等到手电亮度下降时再充电。
  下面谈谈18650电池,此种电池通常为笔记本电池的电芯,因此有废旧笔记本的,把电池拆开常可以得到18650电池若干颗。由于18650电池尚未民用,因此为了笔记本换芯的便利,一般为平头的。这就导致两个问题,其一可能在部分手电上接触不良好,特别是多个18650电池串联的时候。其二在黑暗中使用时候,可能不小心会放错电池,放反电池会导致手电电路板烧毁!因此,在购买锂电池的时候,可要求商家点锡焊,使其变成凸头电池。
 
强光手电的LED都是采用美国进口科瑞CREE的LED,而根据CREE的定义。亮度是按一系列字符+数字组成。
比如早起的P2,P3
依次如下
P2<P3<P4<Q2<Q3<Q4<Q5<R2<R5<S2
目前亮度比较亮的单核心LED,还是算R5,1A光通量可以达到370流明左右。而S2还没办法普及,也才刚刚出现在市场上。

根据封装,可分为XRE XPE XPG
分别如下图
XRE
XRE是最早也是目前应用非常广泛的LED封装。目前都是小核心,以前有大核心,相比小核心的亮度比大核心更亮一些聚光性更好。本店所有的XRE的LED都是小核心。
XRE封装的手电,目前最高等级只到R2
本店的Q3 Q5 R2都是采用这款封装。外观如图



XPE由于本店没有采用所以也没有图可上,大家可以自己查查,XPE的核心比较小。散热效果不是很大,亮度也达不到要求,所以我们不采用


XPG

XPG如下图,这个是目前单核心中最亮的一款LED了,封装也非常非常的小,电流上到1A的时候,亮度可以达到370流明,由于核心小,所以光杯是不和XRE的LED通用的,所以本店的一些手电为什么会分R2和R5,因为R5不适合装到R2的光杯里,效果会不好。而R5的光杯也不适合R2使用。

 
DIY DK10 R5的整过程,提供给新手和老手做参考。同时也是展示此款手电的生产过程。
DK10 R5,不管做工还是性能都绝对对得起它的价格,狂人我对此款手电也下了很多的心血。
首先准备散件,电路,LED,电路仓,光杯,玻璃,胶圈,胶帽,垫片,弹簧等等

先检查LED的VF,在1A的时候,电压大概能达到多少。



极品,1A电流下,电压3.1V


开始焊接 ,过程省略,记得上硅脂。。。。。。





电路板压入的时候一定要小心,很容易压坏电路板,电路仓的精度控制得非常好,17MM的板,无缝的压入。接触非常可靠。






再次检查一下,高档。加上电路板后,大概在输入端维持3.2V就能达到1A的高输出电流。


焊上镀金小弹簧,一体电路仓就算完工了。


接下来,O圈进,玻璃进,光杯进,过程省略

注意绝缘垫,本店采用20MM的垫片,以下方法仅供参考。


压入垫片

选入一体电路仓

反复多次调整中心位置,直到最佳剧中状态

接下去是尾巴了


装好后,整体组装起来,问题来了,筒身因为设计问题会预留那么大概0.3-1MM的间隙,因为是端面导电。但是这样似乎不太美观



处理方法,上小车床,没有车床的朋友,就累点,用锉刀慢慢磨




车掉多余的




完美了




完工,检查光斑。完美,测试续航,和稳定性 。附上光斑。。。。。。。。。




总结,麻雀虽小五脏俱全,一把手电的DIY生产过程,还是很辛苦的,希望大家多多支持。。。。。。。
 
关键点上:光源、聚光装置、电源(就是电池)、手电筒身、开关及电路。

最重要的部分就是光源,光源的好坏直接决定了手电的性能。灯泡战术手电最具代表性的品牌无疑是SureFire,国内的就只有Wolf-Eyes了,其它品牌,诸如Streamlight(三炮的大电棒子就是这个牌子的)、Pelican(塘鹅)等等在国内应用并不广泛,我也没啥了解,就不卖弄了,呵呵。

这些品牌的做工精良,灯泡寿命和照明效果有保证,但价格也比较昂贵,一般都在几百元,大部分SureFire的手电甚至都在千元以上,而且这些战术灯的灯泡一般都与反光碗、灯座做成一体,作为一个灯头来卖,灯泡烧掉后更换一个灯头也要上百元,相当烧钱。

国内也生产所谓的“仿SureFire”,价格几十元左右,大多打着“police”的标志,其实是国内许多厂家生产的低档手电,外形基本相同,生产厂家繁多,做工因厂家不同而不同,很难说质量好坏,也许日常使用甚至到户外都可以抵挡一阵,但有一点是可以肯定的,就是绝对不适合用在危险的战术环境中!这种手电灯泡采用单独的小米泡,价格便宜,在几块钱左右,更换灯泡时可以不必更换灯头,但灯泡的质量和照明效果很难保证。

大功率LED手电目前风头正盛,国内外厂家争先上马,但LED基本上都是用的LUMILEDS COMPANY的luxeon star LED,其它厂家的大功率LED还很难达到这个公司产品的效果。

luxeon star LED中,3W的技术比较成熟,各厂商都有比较不错的产品,而且3W的驱动电压正好适合一节锂离子充电电池的电压,DIY也比较方便。

5W的散热比较困难,开发输出功率比较大、效率比较高的稳流电路也比较困难,所以暂时只有SureFire有比较多的产品问世,但价格都在千元以上,国内的情况恐怕只有发烧友能接受这个价格。

目前战术手电还是以灯泡手电为主,大功率LED和HID都还没形成足够的规模,难以有什么大的作为,但前景是非常“光明”的!哈哈

聚光装置对手电的照明效果影响很大,普通手电的中心光斑由于用的是简单的光滑面反光碗,所以光斑是一圈一圈的波纹形状,中间有暗斑和亮点,奇形怪状的,中心光斑与周围泛光之间也没有平滑的过渡,中心光斑区域非常亮,一到泛光区域马上就暗了下来,所以用在战术环境中不太合适。

战术手电的中光斑必须是比较规整的类圆型,一定要非常均匀,不能有暗斑和亮点,中心光斑与周围泛光之间要有比较平滑的过渡区,逐渐降低亮度,而且中心光斑的光束呈圆锥状,要有一定的发散角,一般在15°左右,视战术手电用途不同而有所差别。战术手电所用的反光碗一般都是专门设计的皱面反光碗,反光面就象橘子皮,以保证光斑具有上述特点。

除了反光碗,还有的手电使用反射透镜或者其它类型的透镜,但从目前来看,透镜要达到皱皮反光碗的效果还不是很容易,所以很少用在战术手电上。

战术手电的聚光装置还必须具有耐高热的性能,因为不管是高亮度灯泡、大功率LED或者是HID灯,都拥有巨大的发热量,普通塑料灯碗根本承受不了!所以SureFire用的是厚实的金属反光碗,Wolf-Eyes用的是陶瓷灯碗(搀了金属粉末,用的是什么粉末冶金还是什么技术来着?我忘记了,反正也不懂,就不想了,呵呵)。国内的“仿SureFire”,基本上都是使用光滑面的反光碗,光斑效果参差不齐,很难有比较理想光斑。

同样要具有耐高热性能的还有灯头玻璃片,SureFire的不知道是什么做的,比较坚固,Wolf-Eyes的据说是用与战斗机座舱玻璃一样的技术,不但防刮防划防破损,而且耐高温性能一流,国产“仿SureFire”就比较复杂了,反正我已经看到好几个手电灯头用塑料片,结果很快就被烤化了。

战术手电耗电量比较大,所以对电池的要求比较高,大型的电棒子一般都用几节镍镉或镍氢的大号充电电池。小型战术手电都用个头小、单体电压高、电量充足的锂电池,锂电池又有可充电的和不可充电的,可充电的有金属锂的、锂离子的,金属锂的因为阳极容易出现枝状结晶刺破隔膜、导致内部短路引起爆炸,所以慢慢被淘汰了,现在最常见的是锂离子电池。

锂电池的缺点是危险系数比传统电池大,放电电流过大、过度充电或者是过度放电、内部短路,都可以引起燃烧甚至爆炸,媒体上常见的“手机变手雷”的报道就是因为电池质量问题或使用不当导致电池爆炸,手电论坛上确认过的已经炸了两个手电了,一个SureFire的C2,一个Wolf-Eyes的6AX,把灯头、尾盖都炸出去了。

最常见的各种小型战术手电大多使用CR 123a型照相机用电池,就是死贵死贵的那种,1、2十元一节,是不可充电的一次性电池,标称电压3V,装在战术手电这种大电流放电的东东里通常容量为1500mAh不到,常见的SureFire的6P、G2、C2,狼眼的6系列,国产的“仿SureFire”,都是使用2节CR123a,使用时间在1小时左右;

现在有的手电比如狼眼,配专用的低压灯头,可以使用一节锂离子可充电电池,标称电压3.7V,电池型号是18650(18650的含义是前两位表示直径18mm后三位表示长度65.0mm,另外一些常见的型号标识有17670、16340、14505、18500、26500……),由于18650常用于笔记本电脑的电池组里,所以最常见,容量(C)也比较大,可以达到1800mAh~2400mAh,锂离子电池放电电流一般不超过1C,所以使用18650电池的时候,放电电流不能超过2A。

特别要指出的是,16340电池与CR123a电池的外形尺寸几乎是一样的,所以现在有很多人把16340当作可充电的CR123a电池,想把16340用在使用CR123a的手电上,实际上两者是不能通用的,cr123a电池的标称电压是3V,最高电压才是3.6V,而16340的标称电压就有3.7V,最高电压达到4.2V,如果有过度充电使电池内压增高的情况,甚至能达到4.5V以上,所以误用16340的话是一定要烧掉灯泡的,除非更换专用的高电压灯泡,而且16340的容量也比较小,只有700mAh左右,不能大电流放电。

目前,我所知道的可以用18650可充电电池的只有Wolf-Eyes战术灯,它有专门的充电套装和3.7V强光灯头,电池上加装有防止过充电过放电的保护电路,比一般电池安全多了,可以放心使用,Wolf-Eyes还提供专门用于SureFire传统型号改装的充电套装和灯头,用以降低手电使用成本,所用电池是比18650细一圈的17670加保护电路。SureFire自己也有充电型的战术灯,但价格……嘿嘿,贵得要命!

目前国内的情况,用昂贵的一次性CR123a电池有些太心疼了,充电型号又只有Wolf-Eyes一家在做,价格200多元,虽然不高,对普通人来说也不是很便宜,我的解决办法是用自己购买的不带保护电路的普通18650锂离子充电电池,购买手机“蛋充”改造后来为它充电,成本只有几十元,只有一对CR123a的价钱,不过使用时必须格外小心,严格控制使用时间,避免“手电变手雷”。

手电的筒身通常采用硬铝合金制造,比较坚固,不过也有例外的,SureFire的G2就是碳纤维的筒身,也比较坚固,而且重量非常轻。

金属表面处理技术我不懂,反正我看SureFire做得挺漂亮的,据说很结实,Wolf-Eyes的也不错,国产“仿SureFire”的大多是用的表面阳极电镀,但我觉得外观只是一个次要因素,反正我不太在乎这个。

手电的筒身必须具有最基本防水功能,至少在大雨中不能出任何问题,偶尔掉到浅水里也不能进水,前后的各结合部位上都要有防水胶圈,涂以粘稠油脂润滑密封。

大部分战术手电的筒身是为装CR123a电池设计的,可以装下16340和17670,但装不下18650,所以改装充电电池比较困难,因为只有18650的容量才够用,常见17670的容量只有1500mAh,允许的放电电流太小了。

手电筒身上通常还设计有防滚的多边形突棱,用以防止手电放在平面上滚动,新版的SureFire 6P等型号就在灯头上有六角螺母状的防滚设计。

大多数战术手电上都有一大段筒身的直径是1英寸(25.4mm),这是为了与大部分光学瞄准镜的夹具通用。

SureFire的C2等型号还把一部分筒身截面做成了方形,安装了一个战术握环,用以适应那个Rogers/SureFire 式握法,手电从中指和无名指的指缝中伸出去,用掌心顶住开关,就象一个手指笨拙的医生拿着注射器给病人打针的样子,呵呵,我实在是没法接受这种握法,总觉得别扭,不稳。

战术手电开关基本都安装在尾盖上,战术要求是必须有同时具有长亮和闪亮功能,方便单手开关。

尾盖开关形式多种多样,最常见的就是尾部按钮开关,按钮按下去亮,松开就灭,如果把尾盖拧紧了就长亮,这种开关是最简单的,但长亮功能需要双手操作。

Wolf-Eyes的6A尾盖开关就不一样了,它的操作方式类似AUG的扳机,轻按的时候是闪亮功能,轻按下去就亮,松开就灭;把按钮使劲按到底就是长亮,松开以后仍然不熄灭,必须再使劲按一下才会熄灭,这种用按钮行程来控制两种功能的开关非常方便单手操作。

再有就是被称为“老鼠尾巴”的线控开关,用在枪用战术灯上,从尾盖上有一根导线引出一个片状按压开关,射手可以把它装到自己认为方便操作的地方。

氙气500流明的:
1000流明的:
 
 
 
 
 

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