LED手电筒基本知识和发光原理

LED手电筒基本知识和发光原理先说下手电的基本原理：手电由发光体、电池、电路、外壳、反光杯、电路仓、开关等组成，基本原理是电流从电池出来，然后到达电路，经过电路调整电压和电流，然后输出到发光体，进行点亮照明。第一章：发光体手电用的发光体有：LED、卤素灯、普通灯泡和氙气灯泡（分有钨丝充氙气的和只是充氙气的HID）等，其他手电不常用的发光体在这就不说了。至于我这里说明各个LED的亮度单位统一用流明（Lumens）标示，也就是通常说的光通量。1、LED:最近最流行的就是LED了，中文全名就是“发光二极管”，小功率的LED一般都是多头用在1AA或者3AA,这个我就不多说了，功率实在太小，家用还可以，不过户外就差多了，主要说说户外使用的3W以上的大功率吧，主要代表也是目前最流行的是美国CREE的LED,寿命长，根据厂家数据最高可到10万小时。说说主要型号的参数：（1）P3，350mA亮度73.9-80.6Lumens，700mA亮度119.7-130.6Lumens（2）P4，350mA亮度80.6-87.4Lumens，700mA亮度130.6-141.6Lumens（3）Q2，350mA亮度87.4-93.9Lumens，700mA亮度141.6-152.1Lumens（4）Q3，350mA亮度93.9-100.4Lumens，700mA亮度152.1-162.6Lumens（5）Q4，350mA亮度100.4-107Lumens，最大电流1000mA（6）Q5，350mA亮度107-114Lumens，最大电流1000mA（可达220-250lm）虽然型号很多，我们最常用的也就是P4、Q2和Q5,其中现在最流行的莫过于Q5了因为效率高，亮度大，电流可以到1A，亮度最高能到250流明。LED的色温：每种型号的LED，还根据色温不同分成了不同的种类比如Q5有Q5WB、Q5WC等，Q2有Q2WB、Q2WC、Q25A等等。基本常用的色温从5000-10000K，根据K值分WJ、WD、WC、WB、WA等，通俗的讲就是色温越低越发黄，越高越白。这里我只把市场上比较流行的几种色温作个简单说明：（1）最流行的就是WC的色温了，6700K的色温，正白光适合大多数场合使用，刺眼的亮度也很适合亮骚。（2）Q5WB，8000K的色温，白光略微的发蓝，因为看起来要比WC的更亮（因为WC的相比下略微发黄），实际用照度计检测亮度是一样的，被大多数厂家使用大批量生产手电筒，我们买的国内大部分厂家大功率手电都是WB色温的。（3）Q25A，色温在4000K-4500K，属于暖白光系列，光色偏黄，因为黄色穿透力强，更适合户外使用。说到LED在这里就还要说说超大功率的LED的了，刚才说的是3W的是最高能到250流明的了，现在韩国SSCP7LED也大量使用在国产手电筒上了，电流2.8A，最高可达900流明，目前国内比较成熟的就是WF-900,亮度确实高，超强刺眼，特点是散光好，但是远射不是很强，毕竟灯杯深度有限制；谈到远射，如果说想远射好又想用P7那就只能用C8—P7了，远射确实好，但是光斑的中心有轻微的黑心，这个就让那些完美主义的筒友不满意了，不过我最近联系厂家重新制作了批C8P7专用的光杯，调整了反光杯的弧度，据说没有黑心，还没有到货，到货以后在给大家说效果2、卤素灯泡。以前市场上很多，在LED还没有流行的时候很盛行，现在很少了，记得以前我有卖过COP的卤素手电，现在也不多见了。3、普通的灯泡（白炽灯）。这个就不用多说了，最具有代表性的就是我们常见的虎头手电了，从小伴随我们成长，不过现在有点赶不上时代了，不过低价位还是有很多市场的。4、氙气灯泡。分两种：一种是钨丝灯泡，但是里面充的氙气，亮度提高很多，偏黄的光色，比较常见的有氙气501B上面用的G90（最高80流明），还有WF-500上面用的9V氙气灯泡（最高500流明）。特点是亮度高，但是寿命短，也就最多40小时左右。另外一种是我们平时说的HID（氙气体放电灯）。灯泡里面充的氙气，高压点亮，亮度超高，功率常见的功率有10W、24W、35W，亮度在1000-3000流明，灯泡寿命最高的能有3000小时，是手电重点佼佼者。优点是很多，缺点：由于灯杯和安定等因素，体积下不来，体积比一般的单节18650的手电偏大，最要命的就是一个字:贵，最便宜的也要1000多，不是一般玩家消费的。第二章：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。哈，明白了吧。锂电池还分带保护电路的（防止过充过放的电路）和不带的，大家应该都知道锂电池是不能过充过放的，如果电池过充就是充满电了还在充电器不拿出来还长时间继续充会发生漏水或者爆炸，哦怕怕；如果过放，就是电池用到一点电也没有了才去充，这样都会导致电池报废的，现在加装了保护电路就不会有这样的问题了，但是缺点就是体积变大了，比不带保护电路的（就是上段说的电池尺寸）要大一点，直径增加1毫米左右，长度增加2毫米左右。使得有些手电放电池的时候有些困难，需要慢慢摸索的才能塞进去，不过大部分手电都是可以轻松放进去的。还有就是电池串联并联的问题，在这里讲一下，其实我们初中物理就学过的：串联电流不变，电压为之前2倍；并联电压不变，电流为之前2倍。如果您的电池是带保护电路的（带防过充过放功能）就不用看以下介绍了，以下主要是针对没有保护电路锂电池讲解的：新品电池的电量不是太多；要电池在第一次使用时，不需要充电时间太长，仅根据充电器的充电指示处理即可.在充电时，根据充电器的充电快慢，当指示灯的颜色变化时就立即取出电池，不要过充，建议充电时间不要超过3-5小时；充完电，要把电池从充电器里取出；选择充电器，要使用有防过充的充电器；在使用时，根据电筒对电压的要求使用电池，不要乱用，以防烧坏电筒；在使用中，当电筒的亮度发生明显变化时就要关闭电筒，防止过放，（不能同手机电池那样，用到手机自动关机，这样电池就会过放，而不能再用）；使用技巧：电筒在使用过程中，要保证散热正常，用手拿着就是最好的方式，建议放着点亮时间要根据电筒的发热情况及时用手拿一下，以便散热；电筒在使用时，建议每用30分钟后关闭2-3分钟，以便散热；注意电池的防水防潮防摔等。电池可以直驱（就是直接将电池的两端用导线链接到LED的正负接头上）大部分LED的，但是电流不稳定，有大有小，容易造成LED寿命缩短产生光衰，所以控制电压和电流的手电筒专用电路就诞生了，电路主要有下几种：讲之前先说个几个常识，什么是输入电压、电流和输出电压、电流。电筒的供电原理是电流从电池出来，经过电路调整，然后输入到LED进行工作，所以输入电流、电压就是指电池端链接电路之间的电压和电流；输出电流、电压就是指电路和LED之间的电流和电压。比如我们通常讲的某个电路的输出电流是1A，你测量的时候一定要测量电路的正极和和LED的正极之间的电流，很多朋友在这里有误区，总是测量电池尾部（电池的负极）和筒身（电路的输入负极）之间的电流，这个是错误的，也是我经常郁闷的地方，很多顾客给我说你的电筒怎么电路达不到1A啊，我就郁闷了我用的都是论坛知名的电路，质量应该都是过硬的，怎么会有这样的问题那，仔细询问才知道原来都是测量错误，不好意思在这里发了这么多牢骚。还是说正事吧：1、升压电路。主要用于使用1AA、2AA电池的手电，因为大部分LED的工作电压在3.6左右，AA电池电压在1.2-1.5，电压不够，需要将电压升到3.6才能使LED正常工作，也就产生了这种电路，代表的有小小的黄金电路、东成、展期、狂人、猎人等等。2、降压电路。一般用在双锂电手电筒上的，比如用2节16340的手电筒，LED的工作电压在3.6，而2节16340串联的电压有7.5V左右，就需要把电路的输出电压降到3.6为LED供电。3、自动升降压电路。顾名思义就是当电池电压高于LED的工作电压的时候就把输出电压降到LED的工作电压，当电池电压低于LED工作电压的时候把输出电压升到LED的工作电压，这样就产生了恒压恒流，这就是最理想的电路了。对于区分电路的水平，大家习惯用效率来区分，当然还有发热、体积等因素，我这里给新手讲一下什么是电路的效率，根据欧姆定律计算：功率等于电流乘以电压，所以电路效率就是指输出功率（输出电流乘以输出电压）除以输入功率（输入电流乘以输入电压），一般一个好的电路效率在90%以上就是不错的了，那有人问了，那10%跑到那里去了，哈，这10%让电路本身给消耗了，所以说电路消耗的电量越小，电池的利用率越高，这个电路的档次也就越高。第四章：筒身、反光杯1、筒身。高档手电大部分都是铝合金外壳，材质都差不错，主要区别在表面处理上，一般大部分手电只要没有特殊用途都是普通的氧化处理，以黑色、灰色为主。有些手电要求能够抗磨表面不掉色的，那就采用三级氧化处理，处理后表面坚硬，用刀刮也不会出现痕迹，不过价格就高了。2、灯杯。常见 一，先说下区别和亮度吧，大家总在不停的问某某商家的手电亮不亮啊什么是Q2啊等等，更让人挠头的问法是，XXX商家和XXX商家这几家的Q5谁更亮，昏迷，简直没法回答，所以我来说明下吧，首先LED早期分5MM的和国产草帽，但在手电坛子里早都淘汰掉了，现在就是韩国首尔的还有人再少量做，而做的更多的是CREE这个品牌的灯头手电，CREE品牌用NPQR来区分亮度档次，而这每个档次里还细分，也就是大家说的N4--P3P4Q2Q3---Q5R2--，早期还有N系的已经淘汰，R系列刚出还很少见，现在在坛子里的商家做这个最低的大致就是P4了，至于P4与Q2的亮度理论上是差7LM，依次类推Q4和Q5也是差7LM，就是每个档次相差7LM，好象这值是在300MA电流下做出的吧，而且7LM的差距是很难用肉眼看清楚的，不相差个几十流明几乎都难看出，这也许就是为什么Q2和Q5做的比较多而Q3Q4没人做的缘故吧，亮度太接近无法分辨，所以如果几个商家都是Q5做的手电，那么亮度就是一样的，而唯一差别就是电路上，看是用的什么电路，电流设置在多大，不用想设置越高肯定越亮（当然还有个效率问题，但影响的是续航亮度不影响），这就类似于电脑的超频，超过额定范围后，那亮度和寿命是成反比的，亮度越亮寿命就越短，所以大家问手电亮不亮不如问电流设定在多少，并且需要大家自己多研究，设定在多高能合自己意愿，商家都能给你设置，当然要想最亮那就得自己舍弃寿命！还有就是LED灯头在超过350MA电流后，亮度的提升能力就变弱了，就是说调高很大电流亮度却并没有在350MA以前提高那么高，这也就是为什么大家300MA和1000MA电流相差这么多亮度却没有想象中那么大差距，效率变低，肯定厂家也了解，所以才把300-350MA设定为额定电流吧。至于选择哪个电路坛子里使用最多的就是N*7135小小黄金电路东成电路展琪电路猎人电路狂人电路，这些有的适合高功率LED，有的适合功率稍小的LED上，至于各电路效率如何大家多搜索看看对比，看哪个更合适自己选的LED，哪个恒流最好，哪个效率合适....当然实际上效率稍有差别，但相差并没多少，都差不多，只是有的恒流是升压，有的是降压，根据LED的VF值不同有的LED适合降压有的适合升压，但实际在同一电流（LED端电流）下可以说成亮度是无分别的，效率只是续航（电池端与LED端的电流差别损失），当然，在制作的过程中，我们也碰到过同样的电路板，同样的led出现不同的亮度，所以led的个体差异，电路板的差异以及电筒开关电阻的差异，也会影响到led的发光效果.二，聚光，这个是灯杯来控制的，灯杯越大焦点就越远，就能在更远处照出清晰更小的光斑来，当然电流太小的话也不会照那么远，另外灯杯深度和反射弧度什么的也是关键，若然光斑不仅不完美也会聚焦不好，透镜反射的原理就是这个，但一般玩家还是多看各商家及玩家做的评测，看谁的光杯更完美，聚光更好，不过按我的喜好是用手电照明，并非当枪灯远射，所以我对聚光要求是不很高的，所以更喜欢微橘皮的泛光杯，灯斑也会更漂亮，不过远射光斑就会很大，也不会照那么远，不过做的好的杯子差距并非那么大。聚光好的手电，光斑很小，这样就能在更远处仍能有明显光斑，若按照明来说，那近处照的范围也一样很小，做车灯就不行了，相反泛光好的灯杯，光斑大，近处照明范围比较大照明效果就很好，但远射就不行了，这是鱼与熊掌的关系，当然有调焦的就例外了，不过远射那么远到底做什么用我一直也没想到用在哪里，所以我一直关注的是亮度更高的LED灯头的更新换代及电路能压榨LED到什么程度，泛光效果及光斑美观度，聚光远射我还真就不关心，照那么远我想不出有什么实际用途；有很多玩家，拿EDC的小直筒，与中等灯杯的手电和大头手电比聚光，看了以上的说明应该了解这是不合理的了吧，因为聚光主要是靠光杯的大小决定，光杯越大焦距越远，就能在更远距离成像，在更远距离上有明显的光斑，所以大家一定要弄清楚这部分再选择自己需要的筒子！；也就是说为了便于携带方便寻找柜子里的小部件，或一般照明就选小直筒，优点是小巧，便于携带，泛光自然就比较大，路面照明也就照明范围比较大！缺点就是聚光远射不行；中头手电，光杯大于直筒，小于大头，感觉这类手电在防水方面更容易设计，兼顾一定的聚光能力和泛光能力，也