手電

手電

手電筒,用於照明的便攜用電設備。現代手電一般分為白熾燈、LED、HID等。(英文:flashlight 或 torch),是一種手持式電子照明工具。一個典型的手電筒有一個經由電池供電的燈泡和聚焦反射鏡,並有供手持用的手把式外殼。雖然是相當簡單的設計,它一直遲至19世紀末期才被發明,因為它必須結合電池與電燈泡的發明。在早期因為電池的蓄電力不足,因此在英文中它被稱為"flashlight",意即短暫的燈。

基本信息

名稱

shǒudiàntǒng
手電筒
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手電發展史

移動照明工具的發展可追溯至人類社會發展的初期——原始社會。自從人類學會鑽木取火以來,移動照明經歷了從火、油、蠟燭到手電的發展歷程。移動照明工具經歷過無數的變革,出現過火把、油燈、蠟燭、煤油燈到白熾燈泡手電、氙氣燈泡手電,發展到現在琳琅滿目的LED手電等。油燈經過了多次改進。油燈用油從動物油改為植物油,最後又被煤油取代。為了防止風把火吹滅,人們給油燈加上了罩,從早期的紙糊罩到後來改用玻璃罩,這樣的油燈不怕風吹,便於戶外移動照明。在使用油燈照明的同時,人類仍然在尋找其他的移動照明方法。公元前3世紀左右,有人用蜂蠟做成了蠟燭。到了18世紀,出現了用石蠟製作的蠟燭,並且開始用機器大量生產。100多年前英國人發明了煤氣燈,使人類的照明方法向前邁進了一大步。火把、蠟燭、油燈、煤氣燈這些可移動照明工具,都沒有離開火,都是靠物質燃燒發出的光來照明的。19世紀末,愛迪生髮明了電燈,從此改寫了人類照明的歷史,人類走向了用電照明的時代。

雛形

愛迪生髮明燈泡,法拉第發明電池,發明了真正意義上的手電。但其燈泡發光性能卻十分不穩定,時明時暗,故名“Flashlight”。直到六十年代後期,隨著鹼性電池的出現,手電的“照明功能”才算完成。
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第一代手電

特徵:鎢絲燈泡+鹼性電池,以表面電鍍的鐵皮作外殼
第一代手電,俗稱“老式手電”,燈泡一般採用鎢絲白熾燈泡,發光效率低,使用壽命較短,易被燒壞。電池採用大號鹼性電池,容積大但續航能力不高。手電的外殼為表面電鍍的鐵皮,輕質但工藝簡單。

第二代手電

特徵:燈泡充入保護氣體+高性能電池,以鋁合金作為外殼材料
第二代手電,無論在性能還是外觀方面都有了全新的突破。第二代手電的一個典型代表是採用氪氣燈泡+鹼性電池,燈泡壽命更長,電池續航時間更持久。以鋁合金作為外殼材料,表面採用氧化處理工藝,工藝精細,外觀精美,色彩豐富,質感頗佳。
另一典型代表是採用氙氣燈泡+鋰離子電池,燈泡壽命更長,亮度大大提升,色溫更高,並提出“戰術手電”的概念,為手電開闢了一片嶄新的市場。

第三代手電

特徵:全新發光技術的套用——LED。色溫達到了前所未有的高度,接近甚至超過白光的色溫,功耗更低。
第三代手電最主要的特徵是採用了LED燈泡,由於LED本身結構的原因,可靠性更好。發光模式亦首次出現在手電上,一經推出,廣受歡迎。

第四代手電

特徵:內置開放式可程式智慧型控制晶片,可通過專用軟體自定義發光模式——智慧型手電
全新一代手電——智慧型手電(SmartTorch),將傳統手電調光技術與IT技術相結合,內置開放式可程式智慧型控制晶片,用戶可通過專用軟體定製個性化的手電發光模式的新一代手電筒的總稱。

行業標準

照射距離
是照度為0.25lux時的點與設備中發光點的距離(0.25lux大概是在晴朗的曠野中滿月所散發出的光芒。)
光束亮度
是指沿著光束中心方向的最大發光強度。這個值是以燭光單位(candela)的形式報告,而且不會因為距離而改變。
運行時間
是指從初始的光通量(一般認為是在使用新電池,設備打開後30秒開始)直到光的輸出值達到初始值的10%時的時間。
光通量
是指總的流明數。它是指所發射的光能總量,等於可攜帶光源所有角度的輸出總和。本標準中光通量單位是流明
耐衝擊等級
耐衝擊性是指設備跌落在固體表面時的耐衝擊程度。
外殼防水等級
外殼防水等級基於ANSI/IEC60529標準,此標準所涉及的外殼防護等級定義如下:
防水-IPX4-任何方向濺到設備上的水都不會有任何有害的影響。
水密封-IPX7-當設備在標準壓強下被短暫的沉在水中,一定量的進水入而不會對設備構成危害。
潛水-IPX8-當設備在製造商所描述的條件下連續的浸在水中,一定量的水的進入不能對設備構成危害。這個比IPX7條件更為苛刻。

光源

1、白熾燈:沒什麼好介紹的,愛迪生同志的發明,略加改良,數十年來一直用它
2、氪氣燈(krypton):其實結構跟白熾燈一樣,顧名思義,充入了惰性氣體,增加燈絲穩定性,能夠比普通白熾燈增加70%的亮度,代表產品:GP的2AA手電DISCOVERY,普通的超市都可以買到。
3、氙氣燈(Xeon):智慧的您一定不用我多解釋了,不過氙氣燈的地位跟前兩者真的不能放在同一檔次上,號稱亮度能夠比普通白熾燈提高130%以上,目前的大大小小許多知名品牌的手電都用了這種燈泡,價格從國產的幾元一顆到進口的幾百一顆的都有,個人對其總結的特點是:亮度高,體積小,壽命短。在國內除了少數發燒友也只有香港警察這樣的機構才裝備得起。代表產品:美國surefire公司的6P
4、3mm、5mm、10mmLED:這個就是現在街頭的主角,前面不同的數字表示不同大小顆粒的LED,現在用得最多的是5mm的產品,國內國外眾多公司生產,產品質量差距很大,一般認為“日亞”公司的管子最好,不過目測是很難分辨好壞的,現在基本上都依靠數量來取得亮度的增加,無數朋友在看到這篇文章的時候,可能也正掉入這個怪圈當中。一般我們認為,最好的管子單顆的光通量有2-3流明,所以當您拿到這么一款產品後,可以簡單以2乘上燈頭數來估計總光通量,但是這也許並不是您實際得到的亮度,因為這種LED始終無法解決的問題就是聚焦,具體解釋因為需要耗費大量篇幅不再解釋,總之當照射距離超過50cm左右,大量的光線因為散射而消失無蹤,超過3米,就算有100顆LED也是回天無力了。另一個頭痛的問題是偏色,幾乎所有的白光產品偏藍色。代表產品:美國INOVA公司X5,5顆LED燈頭,售價非常昂貴,亮度跟現在街邊買的10幾元一支的相差無幾。
5、鹵素燈:工地里的“小太陽”大家一定記得,提到這個就是一個大功率高亮度的概念,優質的大功率強光燈多用這種燈,一般10W的燈泡大概能有150流明左右的輸出,正比增長,20W就是300流明。
6、大功率LED:LED照明產品發展的必然之路,很多公司爭相開發,美國、日本、德國、韓國、我國的台灣等都有很好的產品面世,這其中又以美國的流明公司(LUXEON)的產品最成熟(我要改這裡,現在最好的,已經是美國的CREE了,參考,亮度最高,質量也最好。所以,從實用及發燒的角度來說,以下介紹的大功率LED無特別說明,均為流明公司產品。大功率LED產品分為1W、3W、5W三種,即功率分別為1瓦、3瓦、5瓦,每一種功率的產品都分很多檔次,根據亮度高低及光色不同,用英文進行標識。7、氙氣體放電燈(HID):說著名字陌生,可是您一定見過,馬路上跑的寶馬、賓士等高檔轎車多裝備這種燈,一般來講,相同的光通量,這種燈泡能夠減少一般左右的能量消耗,這個對於大功率手電來講真是太珍貴了,而且輸出的是高色溫度的光,即“白光”,而且燈泡壽命也比較長,可以有500小時以上,說了這么多優點,缺點就一個字——貴,現在量產的成品,最便宜的也要近2000元,不是一般人能夠承受得起的。代表品牌:納麗德、狼眼、海德。

電源

1、乾電池:
2、鎳氫(鎳鎘)電池
3、鋰電池
(1)鋰原電池-鋰--二氧化錳電池(CR)
(2)鋰離子電池
鋰離子電池目前有液態鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)兩類,
聚合物鋰離子電池(PLB)是特殊設備用的,我們一般見不到,
我們常見的手機、數位相機、數碼攝像機的電池都是液態鋰離子電池(LIB),液態鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極採用鋰化合物LiCoO2或LiMn2O4,負極採用鋰-碳層間化合物。鋰離子電池由於工作電壓高、體積小、質量輕、能量高、無記憶效應、無污染、自放電小、循環壽命長(優質的正確使用可循環500次左右),是21世紀發展的理想能源
手電上用的鋰離子電池常見的型號有16340和18650,16340(直徑16mm,高度34mm)工作電壓3.6v,最大容量600毫安,優點是可以做小電筒,但使用時間太短,發熱量還大,強光手電用的不多,
18650電池不玩強光手電乍聽感覺是個稀罕物件,其實也許您和它親密接觸了N年都不知道,CR123和16340電池和手電的關係是先有雞還是先有蛋本人說不清,但18650電池和手電的關係是明明白白的先有蛋(18650電池)才有的雞(使用18650電池的手電)。

桶身材料

⒈鋁合金:最常用的材料,全世界的鋁材料大同小異,區別在於表面工藝,現在使用最多的是陽極氧化,3級氧化的最好,但成本也最高,2級氧化的次之。
⒉尼龍:質量輕,具有跟金屬類似的加工特性,但是很少用到。
⒊工程塑膠:除了便宜還是便宜,說廉價可能不太好聽。
4銅:較多地用來製造雷射手電,較重,散熱性能良好,表面處理難得到高硬度,一般以電鍍和噴漆(烤漆)為主
5鈦:輕,加工極為困難,價格昂貴,散熱性能差,表面可以不做化學處理;表面化學處理較為困難,一般以物理處理:拉絲,啞光,鏡面,噴沙等為主
6不鏽鋼:較重,加工較鋁銅複雜,價格適中,散熱性能較差,表面可以不做化學處理,一般以物理處理為主:拉絲,啞光,鏡面,噴沙等
說完基礎理論,終於可以介紹產品了,其實如果閱讀了以上文章,您對手持照明設備的了解已經超過大多數JS了。

使用推薦

近距離照明(10米以內,配合周圍物體反光)
推薦多LED產品,適合作為營燈、頭燈等在近距離書寫、修理、進餐等,但是不提倡燈頭越多越好,其實5mmLED的耗電量沒有JS吹噓得那么低,LED的工作電壓在3V左右,所以很多手電、頭燈都用3AAA電池來推動,20到30個燈頭就接近電流負載極限了,再多容易損壞電池,減少照明時間,得到的亮度提升也不明顯,個人認為5個以上就夠用了,多出來的LED只會增加故障出現的幾率。
中距離(10米到150米)
大功率LED產品,尤以3W的產品為好,3W晶片也是公認的流明公司產品中最成熟的,現在一片TXO的晶片的價格非正常渠道獲得可以低到百元左右,所以,加上一個廉價的桶身,1**元就可以買到最低檔次的產品,高達80流明左右的亮度,較低的電池消耗,特別適合夜晚出行。如果用到好的產品,聚光做得好,是可以照得很遠的。其使用時間可以用大家在國中掌握的電子知識簡單計算,比如用一顆3.6V2000ma的電池驅動,工作電流為1A左右大致就是3W的功率運行,這樣就能有兩個小時的使用時間,而實際上,隨電壓下降電流會明顯下降,而亮度降低就沒這么明顯,這個是LED的一大優點,除非使用驅動電路保持在滿功率狀態,否則實際使用時間大大長於計算值,以上面的2000ma電池為例,實際使用時間可能大於4個小時。如果要是選擇質量更好的,那么國內品牌我會推薦:fenixLD、NEXTORCH、JETbeam等,國際上則有Inoval、LEDlenser等。
氙氣燈產品,這類產品中高檔的產品可能原本是實際用來提供軍隊、警察使用的,用國家的錢,所以也就不用太多考慮費用的消耗,舉個例子來說,美國SUREFIRE6P,售價在500左右,使用兩顆CR123A不可充電電池,燈泡調整好後跟燈杯是一體的,只能整體更換,燈頭價格1**,電池現在國產的劣質假電池也要10元一顆,能夠提供60流明(廠家標稱保守,對照國內,可以認為有120流明),一個小時的連續照明,燈泡使用壽命15小時,確實不是一般人能夠承受的。現在台灣和國內部分廠家已經開發出兼容的燈頭產品,質量很好,亮度有過之,價格則要低很多,有G&P、納麗德等品牌,如果追求小體積跟絕對的亮度,就選擇它吧。
遠距離,大範圍搜尋(150-300米)
沒有金剛砂莫攬那瓷器活兒,要想照得遠,巨大的燈杯是少不了的,同時大功率的燈泡也要求有大燈杯去適應,加上較大的後備電池供給,所以這些超級東東都是口袋裡容納不下的,比較適合搜救隊,消防員等使用,個人使用就不是很方便了。
超遠距離,大範圍搜尋(300百米以上)並非絕對,有些3Wled也可以達到此效果例如DBSA9A10等。TK系列、聖火和T12G等則能夠達到這個效果。

一個電子愛好者談手電

手電在EDC中也算是比較重要的類型了,作為一個手電愛好者,就在這裡談點心得體會吧。
我接觸到的最早的手電就是虎頭牌的鐵皮手電,一個小的鎢絲燈泡作光源,兩個1號電池作電源,使用一個塑膠反光碗進行聚光,側面推動式開關,小時候經常在夏天晚上用這個手電去抓知了猴呢。
還有種氪氣燈泡手電,也屬於鎢絲燈泡的一種,是在普通鎢絲燈泡中沖入氪氣,增加了燈絲的穩定性,能提高約70%的亮度。
現在的手電因為白光LED的出現而大放異彩。鎢絲燈泡手電受到發光材料鎢絲的限制,因為是靠高溫發熱來發光,效率很低,而且受鎢絲熔點的限制,溫度不能很高,所以發出的光色溫低,偏黃,照明效果不是很好。
白光LED是一種新型的照明材料,屬於LED家族中的一種,LED是發光二極體的簡稱。LED是靠電致發光,利用的電子在不同的能量層中躍遷的輻射能量來發光,屬於合成白光,不是真正的自然白光,跟太陽產生的白光還是有區別的,這也是LED照明的一個短處。
LED也經過了幾代更新,我最早接觸的大功率LED是美國流明公司的,在當時來說算是高亮的了。不過受到封裝的限制,熱量不易傳導出來,限制了功率的提高。而且後來Cree公司改善了螢光粉的配方,改善了封裝,使得熱量更好的傳導出來,為CREE公司產品的大量面世做好了鋪墊。
LED根據發光效率的不同,分為多個型號,是按照英文字母的順序來排列的,比如P系列、Q系列等,字母靠後的等級越高,發光效率越高,相同的電流能發出更多的光。
現在用的最多的是Q系列的LED,比如Q5,也有R系列的LED的套用,比如R5,而且隨著R5降價,估計使用面會越來越大。
手電作為一個系統來說,分為幾個部分:發光系統、供電系統、恆流系統、控制系統、光學系統和外殼。
發光系統一般就是LED,也有使用多個LED的手電。
供電系統就是電池,可以是5號電池,也可以說18650等電池。
恆流系統比較重要,因為LED是電流型元件,也就是說LED對電流很敏感,要想控制亮度就得精確控制流過LED的電流。而且LED還有個負阻特性,也就是隨著工作溫度的升高,LED兩端的電壓會下降,不同於普通電阻性元件,所以更需要恆流電路的控制。如果沒有恆流電路的話,隨著工作溫度的升高,LED的工作電壓下降,電流進一步增大,發熱越來越害,使得LED的壽命大大縮短。
現在很多廉價的手電,使用18650電池,沒有恆流系統,電筒看上去很亮,但發熱很大,而且壽命短,就是沒有恆流控制的原因。
控制系統一般跟恆流系統做到一起,作為一個電路板出現的。控制系統還包括開關,控制電筒的開啟和關閉。控制系統還有個功能就是調光,既然有了電路板的存在,而且LED還有很多適合調光的因素,所以調光也是必然要出現的。調光分為兩種:調節亮度和調節閃爍。調節亮度是為了適應不同的使用場合,因為是電池供電,畢竟電量有限,想要得到長時間的續航,就得降低亮度。閃爍功能是LED手電的特色,是鎢絲燈泡手電所不具備的,閃爍功能一般是作為信號來使用的,可以作為警示,提醒,還可以做求救信號。調光功能一般是通過單片機來實現的,可以植入程式,方便快捷。程式內一般會有一段求救信號,按照國際通用的SOS信號來實現,在莫爾斯電碼中,3個簡訊號代表S,3個長信號代表O,所以SOS信號就是3個短時間的點亮+3個長時間的點亮+3個短時間的點亮。
光學系統也是很重要的,因為手電是有方向性要求的,要求在想要的方向上能有最多的光。光學系統一般是反光杯,因為LED發出的光的範圍是很大的,一般在140度左右,不到一米的距離就很弱了,沒法照明,就需要反光杯就光線聚集起來。也有使用透鏡來聚光的,各有不同而已。當然透鏡屬於折射式聚光,效率低於反光杯。
外殼就是能把這些東西集中到一起的保護裝置,提供足夠的散熱和支持,還有一定的防水能力,等等。
手電的品牌很多,不過我接觸過的品牌手電很少,價格是一方面,性能也是一方面。
作為一個DIY愛好者,我熱衷於自己組裝手電,也想自己設計手電。
手電的結構說來很簡單,但做起來不容易,因為體積有限,就要求加工誤差儘量的小,避免安裝的困難。
現在的手電大多採用電路倉跟筒身分離的結構,電路倉的頂部固定LED,底部固定電路板,通過螺紋連線到筒身,實現電氣傳導和熱量傳導。
外殼必須採用鋁合金或其他金屬,因為要靠外殼給LED散熱。也有用不鏽鋼或鈦做的手電。不鏽鋼或鈦的優點是不用做表面處理,而鋁合金必須做表面處理,因為鋁合金較軟,容易磨損。表面處理一般是陽極氧化,通過在鋁合金的表面生成一層緻密的氧化膜來保護深層的鋁不受腐蝕或磨損。
說到手電的價格,我覺得大部分人的心態還是停留在老式的鐵皮手電筒的時代,沒有轉變過來。
現在的LED手電已經不單單是個照明工具了,已經集合了多種功能於一身了,除了最簡單的照明功能,還可以做信號燈用,而且鋁合金的外殼很結實,完全可以當做救生捶,緊急時刻可以敲破汽車玻璃自救,等等。
現在的LED手電都是鋁合金外殼的,數控車床製作,可以保證精密度,有了良好的精密度才能保證可靠性。而且鋁合金的價格也比鐵皮要高不少。數控車床的加工費用也比鐵皮手電的加工費用要高。
鐵皮手電是一種廉價手電,適合大批量生產,而且結構很可靠,在那個收入不高的年代,為人民的生活提供了很大的方便,這是鐵皮手電的最大貢獻。
LED的最大優點的壽命很長,實驗室給出的數據是10萬小時,實際使用時不可能做到實驗室那么好的條件,但讓LED能正常工作5萬小時,還是基本能保證的。LED的價格要比鎢絲燈泡的價格高出不少,因為終生不用更換,使用起來還是很方便的。而且LED還得配有專用的驅動電路,以及控制電路等,這些都是鐵皮手電所沒有的。
這些都是LED手電成本高於鐵皮手電的原因。要想保證LED手電的良好工作,每個零件的加工精度的要求是很高的,要做到高精度,肯定會是高成本的,廉價手電只能提供廉價的質量。
很多人在買手電的時候會說,這個手電怎么這么貴啊,我家那個虎頭的才10塊錢呢。這個就是觀念的轉變需要了。現在的手電具備鐵皮手電所不具備的東西,比如強光,閃爍,防水等等,而且壽命很長,不用擔心燈泡某個時刻突然燒掉等等,可以說已經不是一種東西了。

Lens Light手電

LensLight是下一代專業燈具的傑出代表。造成這種現象的最重要一點就是焦距,這意味著在黑暗中可以看得更遠、

Lens Light手電Lens Light手電

更LensLight強光手電長時間,而無需大量的電池。擁有的耐腐蝕和防強光手電(LensLight)風雨性能,不必擔心燈具出現問題。LensLight的硬質陽極氧化塗層已超過了軍事規格,事實上你難以在其上留下劃痕,更不用說破壞它了。

LensLight產品的核心是鏡頭。由高品質強化玻璃製成的鏡頭就像一個放大鏡,將LED燈發出的光線集中起來並投到你所想的地方。和普通手電筒相比,LensLight產品發出的光線完全不會分散。此外,7075鋁材和超過軍用規範的硬陽極氧化塗層,以及橡膠密封和其他防潮措施,讓LensLight可以在任何最惡劣的條件下被使用。內置耐用的結構部件,能夠承受其在極端的冷熱和腐蝕性環境中使用。高效,節能的設計,確保產品擁有可在更長時間內被使用,獨特的電子元件並不採取暴力的方法來獲得更多的亮度,只是通過最搞效率的方法來使用光源。

這所有的一切都是為何LensLight產品能更亮更持久使用的原因。每一個部件都力求完美,創造了燈具中的一個神話。

防水型

簡介
防水手電
為LED燈泡,大身採用耐衝擊強化的鋁合金,表面經陽極氧化處理,表面堅硬,不易劃傷,燈頭與尾蓋採用六角菱形防滾動設計,並在握手處做了網紋防滑處理,使之操作順暢,握感舒適,具有防震、防塵、防水等功能。燈頭之鏡片為PC材質具有耐破裂及抗熱性強的特點。100000小時的LED不用擔心燈泡的破壞問題,在4.5V的電壓下,每個燈泡至少輸出12000MCD的光強,目測照射有效距離在20米以上。

技術參數
燈泡:LEDX12顆
電池:1.5V"AAA"(7號)電池×3顆
基本尺寸:33mm(直徑)X122mm(長度)
重量:87.4g(不帶電池)
材料:航天強化鋁合金
表面處理:陽極氧化處理
顏色:黑/紅
點亮時間:連續36小時
開關:中部開/關
照射距離:20-30米
附屬檔案:電池3節,腕帶一根
注意:LED手電為強光照明,非玩具,請勿直視LED光源。
常見問題
⒈我的手電筒,為什麼不亮呀?
回答:請核實,大部分淘友是電池裝錯了方向。此款電筒內附有一個電池架,除了每節電池有正反方向外,整個電池架放進去也是有方向的。
⒉可以使用充電電池嗎?
回答:可以,請使用優質鎳氫或鎳鎘電池推薦正品GP、次時代等。此款採用的節能的LED燈泡,耗電量極低,使用充電電池更加環保。充電電池的電壓是1.2V的,鹼性電池的1.5V,優質充電電池內阻比鹼性電池較低,可以提供合格足功率的電流,請放心使用優質正品鎳氫充電電池。
⒊您寫的每組電池能連續照明30小時,能做到嗎?
回答:作為一個銷售商,我們是嚴格按照廠家的說明來描述商品的。所有的介紹在產品的外包裝上大家都可以看到,不是我們自己亂說的。當然,具體照明長短與您實際使用的電池好壞也有很大的關係,我們推薦大家使用鹼性的電池。廠家附帶的為普通的電池,建議用完後選用高質量的鹼性電池。
⒋請問有備用燈泡提供嗎?
回答:抱歉,沒有。因為LED燈泡的壽命一般為10萬小時,大家正常使用的話,一般不會壞的。也正因為不會壞,故廠家沒有提供備用的燈泡。

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