手电 - 手电发展史（转）

aku1979 · 发表于 2012-8-2 23:45

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移动照明工具的发展可追溯至人类社会发展的初期——原始社会。自从人类学会钻木取火以来，移动照明经历了从火、油、蜡烛到手电的发展历程。移动照明工具经历过无数的变革，出现过火把、油灯、蜡烛、煤油灯到白炽灯泡手电、氙气灯泡手电，发展到现在琳琅满目的LED手电等。油灯经过了多次改进。油灯用油从动物油改为植物油，最后又被煤油取代。为了防止风把火吹灭，人们给油灯加上了罩，从早期的纸糊罩到后来改用玻璃罩，这样的油灯不怕风吹，便于户外移动照明。在使用油灯照明的同时，人类仍然在寻找其他的移动照明方法。公元前3世纪左右，有人用蜂蜡做成了蜡烛。到了18世纪，出现了用石蜡制作的蜡烛，并且开始用机器大量生产。 100多年前英国人发明了煤气灯，使人类的照明方法向前迈进了一大步。火把、蜡烛、油灯、煤气灯这些可移动照明工具，都没有离开火，都是靠物质燃烧发出的光来照明的。19世纪末，爱迪生发明了电灯，从此改写了人类照明的历史，人类走向了用电照明的时代。
雏形　　爱迪生发明灯泡，法拉第发明电池，发明了真正意义上的手电。但其灯泡发光性能却十分不稳定，时明时暗，故名“Flashlight”。直到六十年代后期，随着碱性电池的出现，手电的“照明功能”才算完成。
第一代手电　　特征：钨丝灯泡+碱性电池,以表面电镀的铁皮作外壳
　　第一代手电，俗称“老式手电”，灯泡一般采用钨丝白炽灯泡，发光效率低，使用寿命较短，易被烧坏。电池采用大号碱性电池，容积大但续航能力不高。手电的外壳为表面电镀的铁皮，轻质但工艺简单。
第二代手电　　特征：灯泡充入保护气体+高性能电池，以铝合金作为外壳材料
　　第二代手电，无论在性能还是外观方面都有了全新的突破。第二代手电的一个典型代表是采用氪气灯泡+碱性电池，灯泡寿命更长，电池续航时间更持久。以铝合金作为外壳材料，表面采用氧化处理工艺，工艺精细，外观精美，色彩丰富，质感颇佳。
　　另一典型代表是采用氙气灯泡+锂离子电池，灯泡寿命更长，亮度大大提升，色温更高，并提出“战术手电”的概念，为手电开辟了一片崭新的市场。
第三代手电　　特征：全新发光技术的应用——LED。色温达到了前所未有的高度，接近甚至超过白光的色温，功耗更低。
　　第三代手电最主要的特征是采用了LED灯泡，由于LED本身结构的原因，可靠性更好。发光模式亦首次出现在手电上，一经推出，广受欢迎。
第四代手电　　特征：内置开放式可编程智能控制芯片，可通过专用软件自定义发光模式——智能手电
　　全新一代手电——智能手电（Smart Torch），将传统手电调光技术与IT技术相结合，内置开放式可编程智能控制芯片，用户可通过专用软件定制个性化的手电发光模式的新一代手电筒的总称。
手电 - 光源
　　1、白炽灯：没什么好介绍的，爱迪生同志的发明，略加改良，数十年来一直用它
　　2、氪气灯（Krypton）：其实结构跟白炽灯一样，顾名思义，充入了惰性气体，增加灯丝稳定性，能够比普通白炽灯增加70%的亮度，代表产品：GP的2AA手电DISCOVERY，普通的超市都可以买到。
　　3、氙气灯（Xeon）：智慧的您一定不用我多解释了，不过氙气灯的地位跟前两者真的不能放在同一档次上，号称亮度能够比普通白炽灯提高130%以上，目前的大大小小许多知名品牌的手电都用了这种灯泡，价格从国产的几元一颗到进口的几百一颗的都有，个人对其总结的特点是：亮度高，体积小，寿命短。在国内除了少数发烧友也只有香港警察这样的机构才装备得起。代表产品：美国SUREFIRE公司的6P
　　4、3mm、5mm、10mm LED：这个就是现在街头的主角，前面不同的数字表示不同大小颗粒的LED，现在用得最多的是5mm的产品，国内国外众多公司生产，产品质量差距很大，一般认为“日亚”公司的管子最好，不过目测是很难分辨好坏的，现在基本上都依靠数量来取得亮度的增加，无数朋友在看到这篇文章的时候，可能也正掉入这个怪圈当中。一般我们认为，最好的管子单颗的光通量有2-3流明，所以当您拿到这么一款产品后，可以简单以2乘上灯头数来估计总光通量，但是这也许并不是您实际得到的亮度，因为这种LED始终无法解决的问题就是聚焦，具体解释因为需要耗费大量篇幅不再解释，总之当照射距离超过50cm左右，大量的光线因为散射而消失无踪，超过3米，就算有100颗LED也是回天无力了。另一个头痛的问题是偏色，几乎所有的白光产品偏蓝色。代表产品：美国INOVA公司X5，5颗LED灯头，售价非常昂贵，亮度跟现在街边买的10几元一支的相差无几。
　　5、卤素灯：工地里的“小太阳”大家一定记得，提到这个就是一个大功率高亮度的概念，优质的大功率强光灯多用这种灯，一般10W的灯泡大概能有150流明左右的输出，正比增长，20W就是300流明。
　　6、大功率LED：LED照明产品发展的必然之路，很多公司争相开发，美国、日本、德国、韩国、我国的台湾等都有很好的产品面世，这其中又以美国的流明公司（LUXEON）的产品最成熟(我要改这里，现在最好的，已经是美国的CREE了，参考，亮度最高，质量也最好。所以，从实用及发烧的角度来说，以下介绍的大功率LED无特别说明，均为流明公司产品。大功率LED产品分为1W、3W、5W三种，即功率分别为1瓦、3瓦、5瓦，每一种功率的产品都分很多档次，根据亮度高低及光色不同，用英文进行标识。

　　7、氙气体放电灯（HID）：说着名字陌生，可是您一定见过，马路上跑的宝马、奔驰等高档轿车多装备这种灯，一般来讲，相同的光通量，这种灯泡能够减少一般左右的能量消耗，这个对于大功率手电来讲真是太珍贵了，而且输出的是高色温度的光，即“白光”，而且灯泡寿命也比较长，可以有500小时以上，说了这么多优点，缺点就一个字——贵，现在量产的成品，最便宜的也要近2000元，不是一般人能够承受得起的。代表品牌：纳丽德、狼眼、海德。
手电 - 电源
　　1、干电池：
　　2、镍氢（镍镉）电池
　　3、锂电池
　　（1）锂原电池-锂--二氧化锰电池(CR)
　　（2）锂离子电池
　　锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类，
　　聚合物锂离子电池(PLB)是特殊设备用的，我们一般见不到，
　　我们常见的手机、数码相机、数码摄像机的电池都是液态锂离子电池(LIB)，液态锂离子电池是指 Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长（优质的正确使用可循环500次左右），是21世纪发展的理想能源
　　手电上用的锂离子电池常见的型号有16340和18650,16340（直径16mm，高度34mm）工作电压3.6v，最大容量600毫安，优点是可以做小电筒，但使用时间太短，发热量还大，强光手电用的不多，
　　18650电池不玩强光手电乍听感觉是个稀罕物件，其实也许您和它亲密接触了N年都不知道，CR123和16340电池和手电的关系是先有鸡还是先有蛋本人说不清，但18650电池和手电的关系是明明白白的先有蛋（18650电池）才有的鸡（使用18650电池的手电）。

手电 - 使用推荐
　　近距离照明（10米以内，配合周围物体反光）
　　推荐多LED产品，适合作为营灯、头灯等在近距离书写、修理、进餐等，但是不提倡灯头越多越好，其实5mmLED的耗电量没有JS吹嘘得那么低，LED的工作电压在3V左右，所以很多手电、头灯都用3AAA电池来推动，20到30个灯头就接近电流负载极限了，再多容易损坏电池，减少照明时间，得到的亮度提升也不明显，个人认为5个以上就够用了，多出来的LED只会增加故障出现的几率。
　　中距离（10米到150米）
　　大功率LED产品，尤以3W的产品为好，3W芯片也是公认的流明公司产品中最成熟的，现在一片TXO的芯片的价格非正常渠道获得可以低到百元左右，所以，加上一个廉价的桶身，1**元就可以买到最低档次的产品，高达80流明左右的亮度，较低的电池消耗，特别适合夜晚出行。如果用到好的产品，聚光做得好，是可以照得很远的。其使用时间可以用大家在初中掌握的电子知识简单计算，比如用一颗3.6V 2000ma的电池驱动，工作电流为1A左右大致就是3W的功率运行，这样就能有两个小时的使用时间，而实际上，随电压下降电流会明显下降，而亮度降低就没这么明显，这个是LED的一大优点，除非使用驱动电路保持在满功率状态，否则实际使用时间大大长于计算值，以上面的2000ma电池为例，实际使用时间可能大于4个小时。如果要是选择质量更好的，那么国内品牌我会推荐：fenixLD、NEXTORCH、JETbeam等，国际上则有Inoval、LED lenser等。
　　氙气灯产品，这类产品中高档的产品可能原本是实际用来提供军队、警察使用的，用国家的钱，所以也就不用太多考虑费用的消耗，举个例子来说，美国SUREFIRE 6P，售价在500左右，使用两颗CR123A不可充电电池，灯泡调整好后跟灯杯是一体的，只能整体更换，灯头价格1**，电池现在国产的劣质假电池也要10元一颗，能够提供60流明（厂家标称保守，对照国内，可以认为有120流明），一个小时的连续照明，灯泡使用寿命15小时，确实不是一般人能够承受的。现在台湾和国内部分厂家已经开发出兼容的灯头产品，质量很好，亮度有过之，价格则要低很多，有G&P、纳丽德等品牌，如果追求小体积跟绝对的亮度，就选择它吧。
　　远距离，大范围搜索（150-300米）
　　没有金刚砂莫揽那瓷器活儿，要想照得远，巨大的灯杯是少不了的，同时大功率的灯泡也要求有大灯杯去适应，加上较大的后备电池供给，所以这些超级东东都是口袋里容纳不下的，比较适合搜救队，消防员等使用，个人使用就不是很方便了。
　　超远距离，大范围搜索（300百米以上）并非绝对，有些3Wled也可以达到此效果例如 DBS A9 A10等。TK系列、圣火和T12G等则能够达到这个效果。

手电 - 一个电子爱好者谈手电

　　手电在EDC中也算是比较重要的类型了，作为一个手电爱好者，就在这里谈点心得体会吧。

　　我接触到的最早的手电就是虎头牌的铁皮手电，一个小的钨丝灯泡作光源，两个1号电池作电源，使用一个塑料反光碗进行聚光，侧面推动式开关，小时候经常在夏天晚上用这个手电去抓知了猴呢。

　　还有种氪气灯泡手电，也属于钨丝灯泡的一种，是在普通钨丝灯泡中冲入氪气，增加了灯丝的稳定性，能提高约70%的亮度。

　　现在的手电因为白光LED的出现而大放异彩。钨丝灯泡手电受到发光材料钨丝的限制，因为是靠高温发热来发光，效率很低，而且受钨丝熔点的限制，温度不能很高，所以发出的光色温低，偏黄，照明效果不是很好。

　　白光LED是一种新型的照明材料，属于LED家族中的一种，LED是发光二极管的简称。LED是靠电致发光，利用的电子在不同的能量层中跃迁的辐射能量来发光，属于合成白光，不是真正的自然白光，跟太阳产生的白光还是有区别的，这也是LED照明的一个短处。

　　LED也经过了几代更新，我最早接触的大功率LED是美国流明公司的，在当时来说算是高亮的了。不过受到封装的限制，热量不易传导出来，限制了功率的提高。而且后来CREE公司改善了荧光粉的配方，改善了封装，使得热量更好的传导出来，为CREE公司产品的大量面世做好了铺垫。

　　LED根据发光效率的不同，分为多个型号，是按照英文字母的顺序来排列的，比如P系列、Q系列等，字母靠后的等级越高，发光效率越高，相同的电流能发出更多的光。

　　现在用的最多的是Q系列的LED，比如Q5，也有R系列的LED的应用，比如R5，而且随着R5降价，估计使用面会越来越大。

　　手电作为一个系统来说，分为几个部分：发光系统、供电系统、恒流系统、控制系统、光学系统和外壳。

　　发光系统一般就是LED，也有使用多个LED的手电。

　　供电系统就是电池，可以是5号电池，也可以说18650等电池。

　　恒流系统比较重要，因为LED是电流型元件，也就是说LED对电流很敏感，要想控制亮度就得精确控制流过LED的电流。而且LED还有个负阻特性，也就是随着工作温度的升高，LED两端的电压会下降，不同于普通电阻性元件，所以更需要恒流电路的控制。如果没有恒流电路的话，随着工作温度的升高，LED的工作电压下降，电流进一步增大，发热越来越厉害，使得LED的寿命大大缩短。

　　现在很多廉价的手电，使用18650电池，没有恒流系统，电筒看上去很亮，但发热很大，而且寿命短，就是没有恒流控制的原因。

　　控制系统一般跟恒流系统做到一起，作为一个电路板出现的。控制系统还包括开关，控制电筒的开启和关闭。控制系统还有个功能就是调光，既然有了电路板的存在，而且LED还有很多适合调光的因素，所以调光也是必然要出现的。调光分为两种：调节亮度和调节闪烁。调节亮度是为了适应不同的使用场合，因为是电池供电，毕竟电量有限，想要得到长时间的续航，就得降低亮度。闪烁功能是LED手电的特色，是钨丝灯泡手电所不具备的，闪烁功能一般是作为信号来使用的，可以作为警示，提醒，还可以做求救信号。调光功能一般是通过单片机来实现的，可以植入程序，方便快捷。程序内一般会有一段求救信号，按照国际通用的SOS信号来实现，在莫尔斯电码中，3个短信号代表S，3个长信号代表O，所以SOS信号就是3个短时间的点亮+3个长时间的点亮+3个短时间的点亮。

　　光学系统也是很重要的，因为手电是有方向性要求的，要求在想要的方向上能有最多的光。光学系统一般是反光杯，因为LED发出的光的范围是很大的，一般在140度左右，不到一米的距离就很弱了，没法照明，就需要反光杯就光线聚集起来。也有使用透镜来聚光的，各有不同而已。当然透镜属于折射式聚光，效率低于反光杯。

　　外壳就是能把这些东西集中到一起的保护装置，提供足够的散热和支持，还有一定的防水能力，等等。

　　手电的品牌很多，不过我接触过的品牌手电很少，价格是一方面，性能也是一方面。

　　作为一个DIY爱好者，我热衷于自己组装手电，也想自己设计手电。

　　手电的结构说来很简单，但做起来不容易，因为体积有限，就要求加工误差尽量的小，避免安装的困难。

　　现在的手电大多采用电路仓跟筒身分离的结构，电路仓的顶部固定LED，底部固定电路板，通过螺纹连接到筒身，实现电气传导和热量传导。

　　外壳必须采用铝合金或其他金属，因为要靠外壳给LED散热。也有用不锈钢或钛做的手电。不锈钢或钛的优点是不用做表面处理，而铝合金必须做表面处理，因为铝合金较软，容易磨损。表面处理一般是阳极氧化，通过在铝合金的表面生成一层致密的氧化膜来保护深层的铝不受腐蚀或磨损。

　　说到手电的价格，我觉得大部分人的心态还是停留在老式的铁皮手电筒的时代，没有转变过来。

　　现在的LED手电已经不单单是个照明工具了，已经集合了多种功能于一身了，除了最简单的照明功能，还可以做信号灯用，而且铝合金的外壳很结实，完全可以当做救生捶，紧急时刻可以敲破汽车玻璃自救，等等。

　　现在的LED手电都是铝合金外壳的，数控车床制作，可以保证精密度，有了良好的精密度才能保证可靠性。而且铝合金的价格也比铁皮要高不少。数控车床的加工费用也比铁皮手电的加工费用要高。

　　铁皮手电是一种廉价手电，适合大批量生产，而且结构很可靠，在那个收入不高的年代，为人民的生活提供了很大的方便，这是铁皮手电的最大贡献。

　　LED的最大优点的寿命很长，实验室给出的数据是10万小时，实际使用时不可能做到实验室那么好的条件，但让LED能正常工作5万小时，还是基本能保证的。LED的价格要比钨丝灯泡的价格高出不少，因为终生不用更换，使用起来还是很方便的。而且LED还得配有专用的驱动电路，以及控制电路等，这些都是铁皮手电所没有的。

　　这些都是LED手电成本高于铁皮手电的原因。要想保证LED手电的良好工作，每个零件的加工精度的要求是很高的，要做到高精度，肯定会是高成本的，廉价手电只能提供廉价的质量。

　　很多人在买手电的时候会说，这个手电怎么这么贵啊，我家那个虎头的才10块钱呢。这个就是观念的转变需要了。现在的手电具备铁皮手电所不具备的东西，比如强光，闪烁，防水等等，而且寿命很长，不用担心灯泡某个时刻突然烧掉等等，可以说已经不是一种东西了。

电筒爱好者 · 发表于 2012-8-2 23:46

沙发？

ntdengfei · 发表于 2012-8-2 23:48

受教育啊！！！！！！

yw1973 · 发表于 2012-8-2 23:51

好贴. 学习了.

weixixi · 发表于 2012-8-3 00:14

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宇文夜雨 · 发表于 2012-8-3 00:15

好详细，慢慢看……

沙漠之鷹 · 发表于 2012-8-3 00:31

好帖子先頂再看

negation · 发表于 2012-8-3 00:32

{:3_115:}总算看完了

ettoday40 · 发表于 2012-8-3 00:44

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想海123 · 发表于 2012-8-3 00:51

学习了。。。。。。。。。。。。。。

路在脚下 · 发表于 2012-8-3 11:38

学习好长啊

darkwind · 发表于 2012-8-3 11:56

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RP周 · 发表于 2012-8-3 12:10

好长八长，慢慢看～

ttyyd · 发表于 2012-8-3 12:22

只写到了r5啊...

mpmpm · 发表于 2012-8-3 20:52

学习知识了。

tlxzzg · 发表于 2012-8-9 16:31

手电筒科普的好帖子。

大喵 · 发表于 2012-8-9 17:00

好长，慢慢学习

zhangweixuanzzz · 发表于 2012-8-9 17:03

好长噢

大卫猪 · 发表于 2012-12-22 22:11

很好的文章，消化一下。

jmjime · 发表于 2012-12-22 22:30

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ettoday40 ettoday40 当前离线积分 16446 IP卡狗仔卡头像被屏蔽该用户从未签到	发表于 2012-8-3 00:44 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

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darkwind darkwind 当前离线积分 26484 IP卡狗仔卡头像被屏蔽该用户从未签到	发表于 2012-8-3 11:56 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

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