手电的基础知识及手电构成

阿诺

   一、发光体

发光体可以说是手电的灵魂，决定着手电的基本类别及属性，目前手电的发光体共有三种：白炽灯泡、LED和HID，其中LED已经被公认是手电发光体发展的方向，因此本文将着重介绍LED。


1、白炽灯泡
白炽灯泡是最早出现的手电发光体，在传统手电领域得到非常广泛的运用。其原理是通过加热灯丝达到白炽状态。发光（与太阳光相同），优点是显色性好、成本低、而缺点是耗能高、寿命短，在中高端小型灯具市场正逐步被LED光源取代，但在一些对能耗不敏感或者普通大型灯具领域仍有非常广泛的运用。


2、LED
LED（Light Emitting Diode），又称发光二极管，是一种高亮度、低能耗、高可靠性、长寿命的发光体，它在低温下直接完成光电转换，发光效率极高。近年来随着LED技术的飞速发展，在手电领域的应用越来越广泛，并率先在中高端灯具逐步替代白炽灯成为主流产品。


3、HID
HID（High intensity discharge lamp system）就是高压气体放电灯，它的特点就是亮度高、发光效率高、寿命适中，但另一方面HID体积巨大、功耗要求极高，加上成本和驱动技术都存在难题，因此仅出现在极少数专业大型灯具中，在手电中应用很少。


4、LED的主要特性
LED的内在特征决定了他可以作为最理想的光源的代替传统光源;
体积小：LED是由一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面 构成，体积小重量轻；
耗电量低：LED耗电非常低，使用普通AA碱性电池足以维持一个高亮度LED几十甚至上百小时的照明，十倍于普通白炽灯泡；

a、寿命长：在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命长达数万小时，无需使用备用光源；

b、亮度高：最新的大功率LED亮度已经达到单颗500流明以上，数倍于同等大小及功耗的白炽灯泡，具备极佳的照明能力；

c、热量低：由于LED的发光效率高且属于冷光源，同等条件下发热量极低，在易燃易爆环境下更加安全；

d、环保：LED是由无毒的材料制成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用；

e、坚固耐用：LED是被完全的封装在环氧树脂里面，采用全固体封装制造，抗冲击和振动能力很强，比灯泡和荧光灯管坚固很多。
  

5、LED的主要品牌
在高端手电照明领域，应用较多、性能最佳的LED品牌主要有CREE（科锐）、Lumileds、Nichia（日亚）、SSC（汉城半导体）等几个，几大品牌的LED在亮度、寿命、稳定性、光色等多个方面都有显著的优势，是中高端灯具的首选。

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二、光学系统

同样数量的光，根据不同的应用是汇聚还是发散，如何发挥其最佳的照明效用，这就是手电光学系统这位魔法师的工作了，光学系统是手电的核心技术之一，从某种程度上讲，手电光学系统的优劣决定着一个手电照明效果的优劣。手电最常见光学系统是通过反光杯和透镜来实现。


1、反光杯
反光杯的目的是把四周发散的光线汇聚发射往一个方向，聚弱光为强光，以达到强化照明效果，增加照射距离的目的。通过反光杯面的设计，可以调整手电的发光角度、泛光/聚光比例等。理论上将，反光杯的深度越深，口径越大，其聚光能力就越强，但在实际应用中并非聚光强就一定好，还应结合产品的实际使用情况做出选择，如需要远距离照明的可选择聚光强的手电，而近距离照明则应选择泛光较好的手电（聚光太强刺眼睛反而无法看清物体）。

市场上常见的反光杯类型主要有光面反光杯（简称光杯）和纹理反光杯（常称橘皮杯）。

光面反光杯：
a、光杯内壁呈镜面状；
b、能够使手电产生一个非常亮的中心光斑，光斑均匀性稍差；
c、由于中心光斑亮度高，因此照射距离相对远一些；

纹理反光杯：
a、桔皮杯面呈皱纹状；
b、光斑更均匀和柔和，从中心光斑到泛光之间过渡更好，使人的视觉感受更舒适；
c、照射距离相对近一些；

从这里也可以看出，光面反光杯和纹理反光杯无所谓孰优孰劣，还应根据自己的要求选择。


2、透镜
透镜是通过光线的折射来实现汇聚或者分散光线的目的，其优点是可变性强，同样口径的透镜可以输出高聚光光束，也可以输出均匀的泛光。但透镜的不利因素是对光的细节难以把握，比如经透镜折射后的光，通常有明显的亮光圈和暗圈，同时光色发生改变，在照明细节效果上不够优秀。但透镜种类多，也还有很大的精细发展空间，不可一概而论。

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三、电路系统

LED是一个脆弱的元件，对电压、电流和散热都有极其严格的要求，因此LED必备驱动电路，从某种意义上说，没有驱动电路或者错误设计驱动电路的LED手电产品都是不可靠的，会让LED的寿命呈指数级缩减，甚至到仅有几小时，并且不断损伤LED使之亮度不断降低。而正确地驱动LED，则能够享受其优秀的性能、可靠性和长达几万小时的寿命。因此，驱动电路上LED手电的非常重要的部件，也是衡量手电优劣的重要指标之一。


1、电路在手电中的作用
首先是驱动发光体，尤其是LED，其对电压有特定的要求，如果是直驱，LED的亮度会迅速衰减，短时间不对比可能看不出来，但一经对比就会很明显发现亮度已经减半甚至更低。因此LED组适合的电路是恒流电路，它可以自动把不同电池产生的不同电压调节到适合驱动LED的状态，最终达到输出额定电流，正确驱动LED的目的。其次，电路还能实现各种照明功能，即通过电路的控制，手电输出不同的亮度和其他功能，比如SOS、爆闪等，以满足使用者的不同照明需求。


2、衡量手电电路的重要标准
评价手电电路的优劣则主要是考虑电路的可靠性、功率和功能等三方面。

可靠性：电路是手电的构成中既关键同时也是比较脆弱的组成部分，电子元件本身是很精密的，加上手电是在运动中使用会面临一定的冲击，而电路一旦损坏，就基本等于手电损坏，因此电路的可靠性和稳定性，将是电路设计和元器件选用的最重要原则。

效率：电路转换是需要消耗能量的，同样的亮度和电池，电路效率越高，续航时间就越长，因此高效率在户外运动手电中是极其重要的。

功能：目前高品质的户外手电，一般都会通过电路来实现多种功能，比如可以在不同的时间亮度切换，以满足不同的照明需求，并达到动态节能的目的。并且通过电路的控制，手电可以发出不同的信号模式，对于户外运动爱好者的户外安全都有积极的作用。


3、最适合LED手电的电路——恒流电路
目前手电应用领域最先进和高效的电路是恒流电路，它使手电在使用的过程中，电流不会随着电池电压的衰减而降低，也就保证了手电的亮度始终保持在一个相同的水平上。手电照明亮度的恒定大大增加了照明稳定性，是高质量照明的重要要求。

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四、电  源

所用电源的种类是选择手电时一个重要的考察项目，选择了不合适自己使用的电源的手电，也就等于判了这个手电死缓。

1、电池的种类
手电中应用较多的电池主要包括：碱性电池、镍氢电池、锂离子电池，按照是否可以充电还分为一次电池和二次电池。
碱性电池：属于一次性干电池（不可充电），常见尺寸型号有AA（5号电池）、AAA（7号电池）、C（2号电池）、D（1号电池），优点是容易获得，安全性高，价格便宜，缺点是容量偏小，大电流放电能力差。

镍氢电池：属于可充电干电池，常见尺寸型号有AA（5号电池）、AAA（7号电池），它的安全性高，容量大并适合大电流放电，性能优越。虽然单颗价格较高，但因为可以循环使用，使得使用成本极低。

锂电池：属于一次性锂电池，常见尺寸型号有CR123A、CR2，安全性较高，而且单颗能量最大，电压高，耐低温环境，性能非常优越。缺点是价格高而且销售网点少，不易补给。

锂离子电池：属于可充电锂电池，常见尺寸型号有16340、18650、17670等，单颗能量大，电压高，使用成本低



2、基于电池的手电分类

基于以上电池，手电一般分为以下三类：

使用常规干电池的手电：通常为使用AA或者AAA电池的手电，兼容碱性电池和镍氢电池两类，此类手电使用成本低、电池易补充，性能不错（特别是使用镍氢电池时），适应面最广，通用于绝大多数户外运动和民用场合；

使用高能电池的手电，基于CR123A锂电池设计的手电，适合对成本不敏感，对性能要求极高的人士，同时在高寒地区更有利；

使用锂离子电池的特种手电：适合对性能要求高、使用成本敏感，并具有相当专业知识和安全防护能力的人士。

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五、壳体

大部分的手电选用的壳体材料是金属和工程塑料。其中金属材料中又以材质轻、导热性好、容易加工及易做表面处理的铝合金最为常见。

1、金属材料
金属材料材质坚固耐久、导热性好、利于散热，常见金属材质有铝合金，也有不锈钢、钛等其它金属。铝合金具有轻便、耐腐蚀、易加工、导热导电性能好的优势；不锈钢硬度和耐磨性更高，但重量几乎是铝合金的3倍，同时导热性远逊于铝合金；钛合金略重于铝合金，耐腐蚀能力最佳，但导热性最差。铝合金制作手电壳体的综合优势较大，因此，常见的优质手电大都使用铝合金制造。

2、工程塑料/聚合物
塑料具有轻便和易于造型的优点，同时色彩也异常丰富，因此塑料手电通常样式多变，色彩多样。但塑料手电的主要缺点是散热差，导致亮度无法提到金属手电的高度，同时如果材料不佳则容易老化，极端寒冷情况下可能会发生脆裂，通常来自优秀品派的塑料手电在材料品质上会更有保障。

3、铝合金的表面处理
为了提高铝合金的表面耐磨损和耐腐蚀能力，同时染色美化产品，铝合金手电通常会进行表明处理，主要表面处理工艺有如下几种：

色粉处理/涂油漆：这种方式简单易行，成本低廉，但都不是很稳定和耐用，主要用于美化产品，但是很容易刮花或者脱落。

阳极氧化（二级氧化，Type II Anodize）：这是最常见的一种铝合金表面处理方式，具有一定的耐磨性，可以做出多种靓丽的颜色，应用范围极其广泛。

硬质阳极氧化（三级氧化，Type III Anodize）：这是仅见于高端铝合金手电采用的表面处理方式，耐磨性和耐腐蚀性极佳，可以保护手电多年不易因磨损而影响功能。但硬质阳极氧化的表面美观度较差，易出现色差、线条、裂纹等，也不易染色很难做出靓丽的彩色（偏灰暗），同时尖锐处耐冲击能力不佳，撞击后易破裂，不过即便如此，也还能够起到很好的整体耐磨损作用，因此备受专业手电用户推荐。

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六、开关

手电开关的设置决定了其使用的方便性，常见的手电开关分为以下几种：

1、滑键式开关：传统手电的开关方式，功能单一，简单直观，但先天缺陷几乎无法做到彻底防水；

2、尾部按钮开关：小型手电中使用的比较广泛，特点是操作方便，容易点亮和锁定长亮，通常防水能力很好，结构较复杂；

3、旋转灯头开关：最为简单可靠的开关，几乎不可能损坏，防水好，知识操作舒适度不如按钮开关；

4、侧面按钮开关：大型手电较为常用，以便于平衡力矩，具有按钮开关的便利性，但结构复杂，防水能力弱于尾部按钮开关；

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第二部分： 如何选择适合自己的手电





一个好的手电，并不只是一个贵的手电，也并不仅是一个做工好的手电。只有适合自己使用的，才是最好的。换句话说就是：你需要一个手电的话，一定有需要它的理由。这里我从需要的不同来分类不同用途的手电  


一、走路照明用手电（要求泛光好，显色性好）
外出时才带上，仅用作走路时的照明，一般来说要求泛光充足，亮度中等，显色性好。对手电的其他性能的要求不高。

1．手电类型：可以用18650直筒（功率大，亮度高，继航时间约3小时），或是较大功率的AA电筒（电池到处可买，携带方便，继航时间约1小时）。

2．要求达到的亮度：平坦大道上走路对亮度要求不高，一支亮度在10流明以上AA电筒足够了；如果是乡村的土路或是山区山路，那么建议使用亮度高点的手电，在50流明以上。

3．LED的光色，在路面干燥的情况用白光的LED就行了，如果是山区或是在湿滑的情况下，最好是用暖白或是自然白的LED以增加显色性，同时，能有功率大点的电筒就用大功率电筒，毕竟安全最重要。

4．各种电池的续航时间：追求高亮，就用18650锂电池，功率3W，电流750MA的电筒足够用了，续航时间在三小时；用可充AA电池，放电电流2A左右时，续航时间约1小时；用高质量的容量达到2200MAH的碱性AA电池，放电电流在1A左右时，续航时间约在近2小时，如果用2A电流放电就很不经济，往往只能高亮半个多小时；用垃圾AA电池时，1A放电也不经济，最好用500MA电流放电，续航时间能达到约2个小时。

5．电路要什么档位：高，中，爆闪三档比较实用。爆闪主要用来提醒人和过马路时用的。

6．用什么光杯：因为要求泛光好，所以推荐用桔皮杯，而且最好要浅一点的桔面杯。之所以要用浅一点的原因，不但是指浅一点的相对不聚光，还指LED发出的光线能有更多的光线是直接射出不经过反光碗反射出去的。不经过反光碗反射的好处是，桔皮反光碗的效率较低，有的只能达到70%左右，所以是不经过反射会亮一点点。当使用的电筒功率较小的情况下，本人不建议用桔皮杯的电筒，而用反光率更高一点的光面杯电筒，当然是指浅一点的光面杯。

7．要求达到的外观处理：按个人喜好而定。

8．要求防水性能：能防大雨冲淋即可。

9．价位:按个人经济实力，一般选择中低价就够用了（建议价位几十--400之间）

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二、EDC用（EDC的意思是天天随身带，以备不时之需）

这对电筒的要求比走路用筒要高得多。

1．电筒类型：按要求不同，对电筒用的电池和体积也有所不同：各方面性能都不错而且最方便买电池的是AAA和AA；最亮和最远射是16340；续航时间最长的是直筒18650电筒。

2．要求达到的亮度：EDC特点就是在大部份时候只需亮几秒钟或是几分钟，而不必考虑长时间点亮时的发热，所以我的意思是，EDC电筒的功率必须足够大够亮才好，所以EDC的电筒是所有电筒中最复杂和难选的。一般要求用锂电池时，电流要能达到750MA也就是3W；当用别的普通电池时，电流要达到该种电池能达到的接近最大输出才行，一般LED消耗功率都在2W以下。

3．LED的光色：用白光即可，因为白光又亮又刺眼，感觉比中白光好。

4．用各种电池的续航时间：追求高亮，就用各种锂电池。在LED消耗功率3W，电流750MA时，各种锂电池继航时间：18650的续航时间在三小时； 16340或是14500续航时间在1小时；15266或是10440续航时间在20分钟；追求中等功率并且通用性好，就用所有小店里能买到的普通电池。 用可充AA电池，放电电流2A左右时，续航时间约1小时；用高质量的容量达到2200MAH的碱性AA电池，放电电流在1A左右时，续航时间约在近 2小时（如果用2A电流放电就很不经济，往往只能高亮半个多小时）；用垃圾AA电池时，1A放电也不经济，最好用500MA电流放电，续航时间能达到约2 个小时。

5．电路：18650筒最好用7135组成的恒流电路，不建议用升压电路，原因是7135的电路最稳定，效率高，7135恒流电路的缺点是当电压低到一定程度时，越用亮度越低，这个缺点在EDC时往往是优点：谁能保证当你正需要用电筒时，你的电筒的电正好是充足的呢，当你的电量很少时，7135的电路正好能提供很暗的光，至少能对付一下吧。对于AA电筒，那只能用升压电路啦，最好用质量好效率高的，以节省电量达到延长续航时间的目的。

6．电路要什么档位：高，中，低，爆闪，SOS，最好是分组的，反正总结一下就是在有分组的情况下，档位越多越复杂越好。用得最多的还是高，中二档。

7．用什么光杯：头部直径大的，比如直筒18650和用16340的，推荐用浅一点的桔面杯。之所以要用浅一点的原因，不但是指浅一点的相对不聚光，还指 LED发出的光线能有更多的光线是直接射出不经过反光碗反射出去的。不经过反光碗反射的好处是，桔皮反光碗的效率较低，有的只能达到70%左右，所以是不经过反射会亮一点点。当使用的电筒头部较小的情况下，比如AAA的电筒，建议用反光率更高一点的光面杯电筒，好的光面杯子在AAA上也能在近处聚成一个光斑，有一个亮的光斑还是比较有用的。

8．要求达到的外观处理：一定要耐磨的，比如不锈钢的，钛的，或是HAIII的，要不然EDC没几天就只有五成新了，想转手都转不掉。

9．要求防水性能：能防大雨冲淋即可，如果想酷一点，就买可以泡在水中的表演给MM看，当然是做好把电筒送给MM的心理准备才给她看的。

10．价位:按个人经济实力，一般选择稍贵一点的电筒，毕竟是整天跟着自己的，利用率高，当然得用好点的。建议的价位在 300-800之间

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三、户外搜索用（打猎等，需要高亮，必需远射）

这样的手电一般来说要求泛光小，特殊要求时甚至是最好没有泛光，亮度越大越好，显色性主要按天气和需要搜索的目标而定，对电筒的要求很高。

1．电筒类型：必需用18650大头（功率大，亮度高，能远射，继航时间1.5至3小时）；要极少和极不经济的情况下，如果不要泛光和不用高亮度，不需要好光斑，并且对光的利用率小于50%也不在乎的情况下，可以用调到光斑极小的透镜手电（这里不讨论了）。

2．要求达到的亮度：很多都是对LED进行超频使用，电流往往要达到LED的使用极限，用18650电筒，电流达到1000MA的算一般，达到1200MA的就是接近Q5的LED的极限了，因为再增加电流时，发光强度增加的很小，但是LED寿命大减，所以不建议超过1200MA。这时，LED消耗功率达到 4.5W左右。

3．LED的光色，在环境潮湿的情况下，最好用暖色的LED，在干燥的情况下，最好用白光LED，因为白光比暖色的要亮。特殊的情况下，我举个例子，大家可以举一反三：比如，当你在树下要找树叶丛中微黄颜色的鸟肚子时，用白光，树叶反光很强，白晃晃一大片，眼睛疼啊，鸟肚子也白晃晃一片，很难找，但是当用暖光时，发现偏红的光全被树叶的绿色吸收了（绿树叶不反射红光，如果用纯红的光照出去，会发现很绿的树叶是黑色的，树干是红色的），但是偏黄的鸟肚子就白晃晃的直接显现出来了。这个是经验，一般人我不说的。。。。。。

4．各种电池的续航时间：追求高亮，用18650大头，功率3W，电流750MA的电筒是最低要求，续航时间在三小时；电流1200MA，功率达到4.5W，这是Q5的LED的极限了，因为用了升压电路，LED的电流1200MA时，电池端的电流就可能达到1.2至1.7A，续航时间在1.5小时。

5．电路：虽然用的18650锂电池，但是Q5的电压高，当电池在3.7V放电平台时就不能有足够大的电流提供给LED了，所以一般要用升压电路，最好用质量好效率高的，因为高亮档续航时间短而且不经济，所以至少要有一档中亮的或是低亮的，个人觉得高中低三档比较好用，绝对不要闪光，因为一不小心按到了闪光，你需要搜索的对象往往就直接消失了。

6．电路要什么档位：高，中，低三档最合理，爆闪可不需要。

7．用什么光杯：因为要求泛光少点，所以最好不用桔皮杯，一般是用比较深的大口径光面杯。当在极端的情况下不能有泛光时，一般是用黑纸把灯头围一下，只让中心的强光出去，把泛光消灭在黑纸上。也举个不要泛光的例子：当你想找的鸟是聪明和极端警惕的斑鸠时，只要泛光向远处的树上一晃，半个林子的斑鸠就88了，你只能只用光斑的中心，一根根树叉搜索过去，正好照到的是斑鸠的屁股而不是它的脑袋时，你才有可能好好欣赏它。

8．要求达到的外观处理：一般要求电筒是黑色的。专业的晚上出去穿得往往是黑衣服并把能反光的扣子剪掉，就怕有反光让对手发现。因为是实用型的，所以外观一定会是很旧的，如果能HAIII当然好，如果不耐磨就仅是外观不好看，并转让价高不了。

9．要求防水性能：至少能防大雨冲淋，因为有时要涉水，所以一般要求是能在电筒高温时泡冷水里也没事。

10．价位:按个人需要达到怎么样的远射性能而定，为达到高亮度和超强的远射性能，一般选择中高价筒如果在亮度和远射性能及外观等方面有所妥协，就完全可以用中低价电筒。建议在500-1000当中.

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四、车载用（永远放在车上，有用时能随手拿到的电筒）

这样的电筒一般来说要求泛光充足，亮度中等，长时间震动后可靠性好。对电筒的要求不低。

1．电筒类型：建议用直筒，可以用18650直筒（功率大，亮度高，继航时间约3小时），或是较大功率的AA电筒直筒（电池到处可买，携带方便，继航时间约1小时）。

2．要求达到的亮度：如果用18650电筒，电流达到750MA，LED消耗功率达到3W左右就行了，如果用AA最好用电池端能达到2A电流的档次高点的AA。

3．LED的光色，如果有时要走路用或是修车用，还是用暖白比较合适。

4．各种电池的续航时间：用18650锂电池，功率3W，电流750MA的电筒续航时间在三小时；用可充AA电池，放电电流2A左右时，续航时间约1小时；用高质量的容量达到2200MAH的碱性AA电池，放电电流在1A左右时，续航时间约在近2小时，如果用2A电流放电就很不经济，往往只能高亮半个多小时；用垃圾AA电池时，1A放电也不经济，最好用500MA电流放电，续航时间能达到约2个小时。

5．用什么电路：18650筒最好用7135组成的恒流电路，强烈不建议用升压电路，原因是7135的电路最稳定，效率高，7135恒流电路的缺点是当电压低到一定程度时，越用亮度越低，这个缺点在没电而强烈需要电筒时反而是优点。对于AA电筒，那只能用升压电路啦，最好用质量好，特别是在长时间震动后可靠性高的，以确保随时能用的目的。

6．电路要什么档位：高，中，低，爆闪。爆闪是必须的，主要是在修车时可以起到提醒后车的目的。

7．用什么光杯：因为照的往往是近距离，如果光斑太集中反而看不清，所以要求泛光非常好的，所以推荐用浅一点的桔面杯。之所以要用浅一点的原因，不但是指浅一点的相对不聚光，还指LED发出的光线能有更多的光线是直接射出不经过反光碗反射出去的。

8．要求达到的外观处理：必须耐磨，要不然车子不停的震动，三天就把外表涂层磨光了，所以最好是AHIII。

9．要求防水性能：能防大雨冲淋即可。

10．价位:按个人经济实力，一般选择中价筒就够用了，价格几百左右.