附录4
《让你的手电更亮!》
以sfp55.3为例,分析双击极亮状态下,电阻和光通的关系。
内容又多又乱,可以直接看结论。
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极亮时的电路,就是电池(有内阻)+灯珠+其他一些电阻(筒子,弹簧,各种接触等等)的串联。(我想很多人直觉上是这样)
其中电池有10mΩ左右的内阻(也可能>10)。
老王自带的电源线大概1.6mΩ,我焊接的双7厘米的线大概5.6mΩ。
其他的我就不知道了,不过估计弹簧本身就得有几个mΩ(截面大概1平)。
电池尾部和弹簧的接触面,弹簧和筒子尾部的接触面,都有电阻。
这些电阻分别是多少我不知道。但是我可以确定的是,一共引入了大概40-50mΩ的电阻,这是根据我的手电的光通反推得到的(看后面你就明白了)。
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为了方便分析,整个电路看作是无内阻电池,灯珠,电阻的串联。极亮时mos管相当于短路(只有0.8mΩ)。
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子目录
4-1 数据分析
4-2 总结
4-3 题外话:对电池的分析
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4-1 数据分析
首先我要大体估算一下我的手电极亮时的总电阻是多少。根据我的手电极亮10000多流明的样子反推,总电阻大概有40-50 mΩ。如果希望双击时手电更亮,那就需要减小电阻(导线,弹簧,接触面的电阻)。下图展示了将手电中的总电阻从 55mΩ减小到20mΩ过程中led工作点的变化。
可能有人没看懂这个图,我解释下。以红色斜线(红字“25 mΩ”相连那根)为例,对应总电阻25 mΩ。电池4.2V,红色斜线的方程为U=4.2-(0.025*I)。斜线与灯珠U-I曲线的交点,就是此时灯珠的工作点,可得对应电流 和 对应流明数。
表中列出了各点光通。可见,从55mΩ起,每减小5mΩ电阻,光通会增加800,900,950,1050,1200,1300,1600流明。也就是说,每减小5mΩ的电阻,可以增加8-10%光通。
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4-2 总结
已知,每减小5mΩ电阻,led的光通就会增加8%-10%。
如何减小电阻? 可以处理尾部弹簧(飞线降低电阻,弹簧上焊铜柱减小接触电阻等),换内阻小的电池(LH比LA小2mΩ)等等。想减小弹簧和桶身的接触面,桶身和驱动的接触面的电阻比较困难。老王说,尾按的筒子,把弹簧处理好,用LH推sfp55.3可以到16000lm。
下面分析下导线的电阻:
实际情况下,老王自带的电源线(17awg/ 1平/两条各5cm左右/裸铜线)大概1.6mΩ,我焊接电源线(18awg/ 0.75平/两条各7cm左右/镀锡铜线)大概5.6mΩ。电阻相差4mΩ,光通相差7%左右。所以我有必要换回老王那样的线。那是否有必要用再粗的线?答案是没什么必要了。即便换上2平的线,比老王的线电阻减半,那也只减小了0.8 mΩ的电阻,光通增加大概1%,提升极其有限。
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4-3 题外话:对电池的分析
LH极亮对比LA极亮,光通大4%。因为在测试中,工作电流远没有达到40A(实际在25A以内),所以我猜,两种电池表现的差距不是因为电流放电能力的大小(40A vs 60A),光通大4%是因为LH内阻更小。已知,电阻相差5 mΩ的意味着光通相差8-10%。所以光通大4%大概对应电阻小了2mΩ多一点。PDD商品描述,LA是8-10mΩ内阻,LH是6-8mΩ内阻,内阻恰好相差2mΩ,很可能就是这个原因。
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