手電筒的電路原理和結構說明

　　先說下手電筒的基本原理：手電筒由發光體、電池、電路、外殼、反光杯、電路倉、開關等組成，基本原理是電流從電池出來，然後到達電路，經過電路調整電壓和電流，然後輸出到發光體，進行點亮照明。下面是電路模型：

　　開關合上，燈炮發光，開關斷開，燈泡熄滅。

　　本電路Multisim10.0仿真源文件下載（必須安裝Multisim10.0才能仿真調試）

　　一、電路

　　定義：由實際元器件構成的電流的通路。

　　作用：電力系統中 的電路可對電能進行傳輸、分配和轉換。電子技術中的電路可對電信號進行傳遞、變換、儲存和處理。

　　實際電路：由電阻、電容、電感、變壓器、半導 體器件、集成電路、電源等元件連接而成的電路。

　　二、電路元件

　　無源電路元件：電阻，電容，電感。

　　有源電路元件：電壓源，電流源。

　　電阻元件是一種只表示消耗電能的元件

　　電容元件是表示其周圍空間存在著電場而可以儲存電場能量的元件

　　電感元件是表示其周圍空間存在著磁場而可以儲存磁場能量的元件

　　三、電路模型

　　實際電路可以用一個或若干個理想電路元件經理想導體連接起來模擬， 這便構成了電路模型。

　　四、發光體

　　手電用的發光體有：LED、滷素燈、普通燈泡和氙氣燈泡（分有鎢絲充氙氣的和只是充氙氣的HID）等，其他手電不常用的發光體在這裡就不說了。至於我這裡說明各個LED的亮度單位統一用流明（ Lumens）標示，也就是通常說的光通量。

　　1、LED

　　最近最流行的就是LED了，中文全名就是「發光二極體」，小功率的LED一般都是多頭用在1AA或者3AA，這個我就不多說了，功率實在太小，家用還可以，不過戶外就差多了，主要說說戶外使用的3W以上的大功率吧，主要代表也是目前最流行的是美國CREE的LED，壽命長，根據廠家數據最高可到10萬小時。

　　說說主要型號的參數：

　　（1） P3 ，350mA 亮度73.9-80.6 Lumens，700mA 亮度119.7-130.6 Lumens

　　（2） P4 ，350mA 亮度80.6-87.4 Lumens，700mA 亮度130.6-141.6 Lumens

　　（3） Q2 ，350mA 亮度87.4-93.9 Lumens，700mA 亮度141.6-152.1 Lumens

　　（4） Q3 ，350mA 亮度93.9-100.4 Lumens，700mA 亮度152.1-162.6 Lumens

　　（5） Q4 ，350mA 亮度100.4-107 Lumens，最大電流1000mA

　　（6） Q5 ，350mA 亮度107-114 Lumens，最大電流1000mA（可達220-250lm）

　　雖然型號很多，我們最常用的也就是P4、Q2和Q5，其中現在最流行的莫過於Q5了，因為效率高，亮度大，電流可以到1A，亮度最高能到250流明。

　　LED的色溫：每種型號的LED，還根據色溫不同分成了不同的種類比如Q5有Q5WB、Q5WC等，Q2有Q2WB、Q2WC、Q25A等等。基本常用的色溫從5000-10000K，根據K值分WJ、WD、WC、WB、WA等，通俗的講就是色溫越低越發黃，越高越白。這裡我只把市場上比較流行的幾種色溫作個簡單說明：

　　（1）最流行的就是WC的色溫了，6700K的色溫，正白光適合大多數場合使用，刺眼的亮度也很適合亮騷。

　　（2）Q5WB，8000K的色溫，白光略微的發藍，因為看起來要比WC的更亮（因為WC的相比下略微發黃），實際用照度計檢測亮度是一樣的，被大多數廠家使用大批量生產手電筒，我們買的國內大部分廠家大功率手電都是WB色溫的。

　　（3）Q25A，色溫在4000K-4500K，屬於暖白光系列，光色偏黃，因為黃色穿透力強，更適合戶外使用。

　　說到LED在這裡就還要說說超大功率的LED的了，剛才說的是3W的是最高能到250流明的了，現在韓國SSC P7 LED也大量使用在國產手電筒上了，電流2.8A，最高可達900流明，目前國內比較成熟的就是WF-900，亮度確實高，超強刺眼，特點是散光好，但是遠射不是很強，畢竟燈杯深度有限制；談到遠射，如果說想遠射好又想用P7那就只能用C8－P7了，遠射確實好，但是光斑的中心有輕微的黑心，這個就讓那些完美主義的筒友不滿意了，不過我最近聯繫廠家重新製作了批C8P7專用的光杯，調整了反光杯的弧度，據說沒有黑心，還沒有到貨，到貨以後在給大家說效果。

　　2、滷素燈泡

　　以前市場上很多，在LED還沒有流行的時候很盛行，現在很少了，記得以前我有賣過COP的滷素手電，現在也不多見了。

　　3、普通的燈泡（白熾燈）。

　　這個就不用多說了，最具有代表性的就是我們常見的虎頭手電了，從小伴隨我們成長，不過現在有點趕不上時代了，不過低價位還是有很多市場的。

　　4、氙氣燈泡。

　　分兩種：

　　一種是鎢絲燈泡，但是裡面充的氙氣，亮度提高很多，偏黃的光色，比較常見的有氙氣501B上面用的G90（最高80流明），還有WF-500上面用的9V氙氣燈泡（最高500流明）。特點是亮度高，但是壽命短，也就最多40小時左右。

　　另外一種是我們平時說的HID（氙氣體放電燈）。燈泡裡面充的氙氣，高壓點亮，亮度超高，功率常見的功率有10W、24W、35W，亮度在1000-3000流明，燈泡壽命最高的能有3000小時，是手電重點佼佼者。優點是很多，缺點：由於燈杯和安定等因素，體積下不來，體積比一般的單節18650的手電偏大，最要命的就是一個字「貴」，最便宜的也要1000多，不是一般玩家消費的。

　　五、電池

　　手電筒常用的電池有1AA（1節5號電池）、2AA（2節5號電池）、3AA（3節5號電池），5號電池又分鹼性電池也就是通常說的不能充電的乾電池（4.5V）和可以充電的鎳氫電池（1.2V）;

　　還有就是鋰電池了，電壓2.45-4.20V，型號有14500、16340、18650等等，很多朋友看這些數字有些暈，說怎麼區分啊，其實很簡單，定型號的數字都是有原因的，比如14500電池的直徑是14毫米，長度是50毫米；16340電池直徑是16毫米，長度是34毫米，以此類推，18650電池就是直徑18毫米，長度65毫米。哈，明白了吧。

　　鋰電池還分帶保護電路的（防止過充過放的電路）和不帶的，大家應該都知道鋰電池是不能過充過放的，如果電池過充就是充滿電了還在充電器不拿出來還長時間繼續充會發生漏水或者爆炸，哦怕怕；如果過放，就是電池用到一點電也沒有了才去充，這樣都會導致電池報廢的，現在加裝了保護電路就不會有這樣的問題了，但是缺點就是體積變大了，比不帶保護電路的（就是上段說的電池尺寸）要大一點，直徑增加1毫米左右，長度增加2毫米左右。使得有些手電放電池的時候有些困難，需要慢慢摸索的才能塞進去，不過大部分手電都是可以輕鬆放進去的。

　　還有就是電池串聯並聯的問題，在這裡講一下，其實我們初中物理就學過的：

　　串聯電流不變，電壓為之前2倍。

　　並聯電壓不變，電流為之前2倍。

　　如果您的電池是帶保護電路的（帶防過充過放功能）就不用看以下介紹了，以下主要是針對沒有保護電路鋰電池講解的。

　　新品電池的電量不是太多；要電池在第一次使用時，不需要充電時間太長，僅根據充電器的充電指示處理即可。

　　在充電時，根據充電器的充電快慢，當指示燈的顏色變化時就立即取出電池，不要過充，建議充電時間不要超過3-5小時。

　　充完電，要把電池從充電器裡取出。

　　選擇充電器，要使用有防過充的充電器。

　　在使用時，根據電筒對電壓的要求使用電池，不要亂用，以防燒壞電筒。

　　在使用中，當電筒的亮度發生明顯變化時就要關閉電筒，防止過放，（不能同手機電池那樣，用到手機自動關機，這樣電池就會過放，而不能再用）。

　　使用技巧：電筒在使用過程中，要保證散熱正常，用手拿著就是最好的方式，建議放著點亮時間要根據電筒的發熱情況及時用手拿一下，以便散熱。

　　電筒在使用時，建議每用30分鐘後關閉2-3分鐘，以便散熱；注意電池的防水防潮防摔等。

　　六、電路

　　電池可以直驅（就是直接將電池的兩端用導線連結到LED的正負接頭上）大部分LED的，但是電流不穩定，有大有小，容易造成LED壽命縮短產生光衰，所以控制電壓和電流的手電筒專用電路就誕生了，電路主要有下幾種：

　　講之前先說個幾個常識，什麼是輸入電壓、電流和輸出電壓、電流。電筒的供電原理是電流從電池出來，經過電路調整，然後輸入到LED進行工作，所以輸入電流、電壓就是指電池端連結電路之間的電壓和電流；輸出電流、電壓就是指電路和LED之間的電流和電壓。

　　1、升壓電路。主要用於使用1AA、2AA電池的手電，因為大部分LED的工作電壓在3.6左右，AA電池電壓在1.2-1.5，電壓不夠，需要將電壓升到3.6才能使LED正常工作，也就產生了這種電路。

　　2、降壓電路。一般用在雙鋰電手電筒上的，比如用2節16340的手電筒，LED的工作電壓在3.6，而2節16340串聯的電壓有7.5V左右，就需要把電路的輸出電壓降到3.6為LED供電。

　　3、自動升降壓電路。顧名思義就是當電池電壓高於LED的工作電壓的時候就把輸出電壓降到LED的工作電壓，當電池電壓低於LED工作電壓的時候把輸出電壓升到LED的工作電壓，這樣就產生了恆壓恆流，這就是最理想的電路了。

　　對於區分電路的水平，大家習慣用效率來區分，當然還有發熱、體積等因素，我這裡給新手講一下什麼是電路的效率，根據歐姆定律計算：功率等於電流乘以電壓，所以電路效率就是指輸出功率（輸出電流乘以輸出電壓）除以輸入功率（輸入電流乘以輸入電壓），一般一個好的電路效率在90％以上就是不錯的了，那有人問了，那10％跑到那裡去了，哈，這10％讓電路本身給消耗了，所以說電路消耗的電量越小，電池的利用率越高，這個電路的檔次也就越高。

　　七、筒身、反光杯

　　1、筒身。高檔手電大部分都是鋁合金外殼，材質都差不多，主要區別在表面處理上，一般大部分手電只要沒有特殊用途都是普通的氧化處理，以黑色、灰色為主。有些手電要求能夠抗磨表面不掉色的，那就採用三級氧化處理，處理後表面堅硬，用刀刮也不會出現痕跡，不過價格就高了。

　　2、燈杯。常見的有橙面杯和光面杯，橙面杯的表面是凹凸不平的橘皮狀，特點是反光均勻，照射出的光斑漂亮；光面杯的特點是反射效率高，聚光性能好，也就是遠射效果好，但是照射出的光斑外圈有層光環讓人感覺不完美。

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