DIY一款470米射程的小型远射手电筒

2020-08-07 10:42:13 20点赞 85收藏 39评论

GG也是个老筒友了。跟玩电脑一样,手电筒这东西,光买成品没意思,到头来还得搞DIY,搞一些大路货还没意思,一定要有所挑战,自己做出点买不到的东西来——这就有了这一次的折腾经历。

熟悉手电筒的朋友应该知道,影响手电筒射程的因素中最主要的是手电口径和灯珠型号,要想做到远射就需要尽可能大的反光杯口径和尽量高的灯珠发光密度。常见的25.4mm左右直径的小直手电,ANSI射程一般只有200m左右,35mm左右的小中头远射手电,射程一般也只有300~350M,而且最大光通量只有1000流明左右,如果采用更高光通量的灯珠,反而因为发光密度降低而导致射程下降。

一直以来,35mm以下直径的小中头手电,射程都被限制在400m以下,想进一步追求远射的玩家要么放弃便携性上大头,要么放弃光通量玩小众的NM1灯珠/白激光。当然手电厂家不推出“硬指标”更激进的产品其实也有他们的顾虑。作为玩家,当然不能满足于DIY公版手电,挑战极限才有意思DIY一款470米射程的小型远射手电筒

配件的选择

为了挑战极限,我给此次DIY设置了几个目标:

1,手电头部最宽处不超过35mm,使用一节18650/21700锂电池,可以保证便携性;

2,手电极亮档要能够突破400M射程,光通量不低于1500lm,这是在硬参数上挑战极限的要求;

3,手电散热不能太差,至少得是实心铜仓结构,不能亮骚一会儿就把灯珠烧了。

三条中最难的是第二条,老筒友应该知道1500LM以上的LED灯珠至少得是额定功率15W以上的,在手电上常用的15~20W灯珠只有几个,分别是XHP50(.2)、SST40、XHP35-HI和XHP35-HI(超流)。不过很遗憾,根据已有的各种手电的数据,这三个灯珠装在30mm这个级别的光杯上射程表现还不如光通量更低的XPL-HI,即使搞一些切果冻、超流之类的骚操作仍然离400M这个目标射程有较大距离。而XPL-HI灯珠的35mm手电数据可以参考fenix TK15 UE,34mm直径,射程325m,1000lm,即使再搞进一步优化也不太行。

那么真的就没有合适的灯珠选择了吗?GG翻遍了各路DIY玩家的帖子,终于找到两个差不多的冷门灯珠:欧司朗CSLPM1.TG和欧司朗LE UW Q8WP。

两款灯珠都是设计最高电流6A,3V启动电压,最大功率20W左右,亮点是两款灯珠的发光面积都不到2mm²,比XPL-HI的发光面积都小。淘宝上有售6500K冷白光的版本。

最后GG还是选择了Q8WP,主要原因是Q8WP的核心尺寸为1.5×1.2,1.8mm²,PM1则是1.59×1.25,1.99mm²,Q8WP更小一些;而最大光通量上,1400mA电流下Q8WP是710lm,而PM1只有630lm,明显Q8WP的潜力更大一些。

最后计算一下理论光通量。Q8WP有三种光效等级的灯珠,在1400mA电流下光通量最大值分别不低于450lm、560lm、710lm。(这里应该是25℃的数值)

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

然后对照相对光通量-电流曲线,可以看出6000mA电流下光通量大约为1400mA下的3.2倍:

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

再查一下相对光通量-温度表,按照手电极亮档下LED温度80℃计算(这已经是非常激进的温度),此时的光通量大约为25℃时的0.95倍;

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

然后直接乘起来,最低等级的NB灯珠在6A下极亮档的光通量下限应该是450×3.2×0.95=1368lm(温度和电流的交叉影响忽略不计),另外两个等级以此类推,灯珠的实际最大光通量按体质不同应该在1368lm~2158lm之间。

因为淘宝卖家一般不会标明灯珠光效等级,这里就取一个中位数1763,乘一个0.9的光杯+镜片损失,实际输出数值是1587lm,因为官方标注和理论估算都比较保守,就假装有1600lm吧DIY一款470米射程的小型远射手电筒 。这个数值其实并不逊于5A驱动下不虚标的SST40灯珠,碾压XHP35。

不过这个灯珠在手电领域到底有多冷门呢,GG没有找到一家品牌手电使用这个灯珠,似乎曾经有DIY商家使用过,但是现在已经见不到了。价格较高可能是原因之一,GG买到的Q8WP一颗45块还不包邮,足够买下4颗平价的SST40和2.5颗高贵的XHP50.2……DIY一款470米射程的小型远射手电筒

Q8WP就是下面这个了,灯珠造型比较复杂,平果冻设计利于远射,GG叫卖家帮忙焊了20mm热电分离铜基板。

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

灯珠的驱动嘛,就随便找了一家店铺,规格是20mm,1mA月光-360mA低亮-1500mA中亮-3000mA高亮-6000mA极亮,共五档,双击爆闪。

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驱动是单面设计,背面没有电子元件,安装方便,兼容性也很好。

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手电外壳这里东翻西找最后买了一个F8外壳,看起来很小巧,用18650电池:

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手电头部尺寸32.5mm,比预估的35mm还要小一些,保证了便携性。

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电池仓是25.6mm,接近标准的一英寸25.4mm。因为电池仓比较细,塞不下21700电池。但是GG还是更喜欢一英寸筒身小巧精致的感觉,小钢炮嘛,就要有小钢炮的样子。

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量了一下光杯直径大约28mm,相比于一英寸小直上20mm出头的光杯可以更有效的聚集光线。

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头部使用的是一体式铝仓,导热很快可以防止灯珠过热烧坏。

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上手感觉非常棒,表面氧化后带有一点磨砂手感,灰蓝色很耐看。裸筒重量分布均匀,体积也正合适,塞进口袋里不成问题。

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全家福。电池是LG的MJ1,额定容量3450mAh,最大放电10A。应付20W的灯珠应该是够了。

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组装

GG的手电DIY经验不多,权当分享。

首先把手电头部拆开,取下压环,把驱动板塞进去:

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把驱动板的正负两根线伸出来,大致量一下尺寸,剪掉多余的线:

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剪好的线剥一下线头,把里面的导电铝丝露出来。这样驱动板就准备好了。

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然后是LED灯珠的处理。安装灯珠前先用砂纸打磨一下触点,磨掉铜触点表面的氧化层,便于后面焊接时候沾锡。

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为了保证灯珠基板能与电路仓充分接触,快速散热,基板后面一般要涂上一些导热胶。GG这里没有导热胶,就随手拿了一支电脑CPU上用的硅脂代替。雅浚W13也算比较好的硅脂,虽然粘性不强,但是导热效率比导热胶强得多。

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

把驱动板和灯珠都装进去,引线从凹槽处伸出来,螺丝固定好灯珠基板,准备焊接。

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

由于GG焊接技术不过关,这里没有用焊锡丝,而是选用了操作比较容易的锡浆用来焊接。这里用的是熔点只有138℃的低温锡浆,可以减少长时间高温焊接烧坏LED的风险。使用锡浆焊接非常简单,将锡浆涂抹在需要焊接的位置,用电烙铁轻轻点一下就可以焊上。

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

焊接过程就没有拍了,期间还出了些小插曲DIY一款470米射程的小型远射手电筒 。最后焊接完的成果是这样的:

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扣上定位片和反光杯,装好头部压环,电池仓前后套上防水圈,一支手电就完成了。

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在正上方拍摄可以看到“一杯黄水”。这是灯珠居中的标志。

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装好电池,成功点亮。

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性能测试

先照一下墙,看看光斑:

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照片效果与实际有一点出入,实际上中央的主光斑还要更亮一点。边缘稍微有一些杂环,应该是灯珠和光杯及定位片不是完全匹配的缘故。主光斑边缘有些发黄,好在没有像某些采用XHP35和SST40的手电一样发绿。

总体来说,手电的光斑表现稍微超出GG的预期,没有出现很严重的瑕疵。

下面是射程(照度)测试:

首先拉上窗帘,用照度计测得屋内的照度为7.2LUX,这是一个很低的值,不会影响后面的测试。

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

测试方法如图,参照ANSI的手电射程测试方法,在1m的距离上测试极亮档位下手电的中心照度,然后换算成射程。

DIY一款470米射程的小型远射手电筒

测试过程没有办法拍图了,说一下结果吧:极亮档下中心照度在52000~58000LUX之间波动,这里取出现频率较高的55000LUX进行计算:

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计算的结果是469m。

这里解释一下ANSI的手电筒射程标准:这个射程反映的是手电筒射出的光线在理想状态下(真空)照度衰减到0.25LUX时的距离。为什么规定0.25LUX呢,因为晴天无空气污染时满月照在地面的照度就是0.25LUX。也就是说在理想状态下当我打开手电极亮档时,469m外的人看我就像一个人影拿着个大月亮(好像哪里不太对DIY一款470米射程的小型远射手电筒 )。

由于0.25LUX的照度实在比较低,加上空气中的水滴、灰尘的吸收和被照射物反射率的影响,实际上手电能照亮的距离一般是远小于ANSI射程的。470m射程的手电,大约能让人看清楚200m内的东西。


最后是令人期待的夜射环节DIY一款470米射程的小型远射手电筒

以下照片都是相机M档锁定曝光下拍摄所得。

原环境:

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月光档,相机不太好拍出来……实际人眼可以看到亮光。

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低亮档。可以明显的看到主光斑,副光斑和手机自带的“闪光灯”亮度接近,不太好拍出来。

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中亮档,光通量应该在500lm左右。基本上看清四五十米内的东西没有问题,走夜路已经足够。副光斑也可以照亮脚下。

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高亮档,已经可以看清楚前方七八十米处路口的细节,其实目测来看这玩意儿远射效果已经比大多数汽车远光灯要好了DIY一款470米射程的小型远射手电筒

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极亮档。照亮一条路完全没有问题。驱动板带有温控,实际极亮档打开两分钟左右就会降至高亮档防止过热。

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因为找不到更长的夜路,就照居民楼来看看(危险动作,请勿模仿):

下图中的居民楼,离我的直线距离大约350m。

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原环境:

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极亮档下的照射效果是这样的,可以明显看到对面楼层上的反光。考虑到光线与地面有一定角度,实际光路比350m还要长些。

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最后,这个手电并没有什么使用体验……主要还是DIY拿来玩的东西,满足一下自己的好奇心。小时候喜欢拿又细又暗的激光笔指来指去,以后可以拿又粗又长的手电指点江山了,想想就很有意思呢。DIY一款470米射程的小型远射手电筒



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