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一個以討論、介紹各類自行車燈的部落格,交流自行車燈相關的光學原理。推廣無光害的自行車燈照明環境。
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車燈選購注意事項

車燈選購一定要先知道使用那一顆LED,因為會影響到發光效率、耗電量、使用壽命。
基本上流明數,就是LED在一定的電流(非電壓)所產生的發光效率,所以LED的效率是以Lm/W來看,Q5等級的LED,官方數據是
107-114lm@350mA,也就是每瓦的發光效率,不同的LED發光效率是不同的。



但是當電流增加時,發光效率是不會成倍數增加,當電流是700mA時,照度增加約70%,所以輸出是110 * 1.7 = 187 (假設是110Lm/W),當電流增加至1000mA時 照度約增加 120% 110 * 2.2 = 242。



可是電流增加溫度亦會跟著上升,光效率就會開始下降。



至於LED的壽命保證,是指在良好的散熱之下,在50,000 個小時的使用,LED還可以維持70%的光輸出。LED的Junction溫度須保持在80’C以下,最高不可超過145‘C。溫度過高就會降低LED的壽命或產生光衰。至於散熱處理的理論基礎



所以Cree官方說的數字,是以25‘C的基準,沒有任何一個手電筒或是車燈的散熱設計,可以維持Junction在25‘C。產品製造商常常斷章取義,基本上LED很難維持200lm的輸出,除非你的LED使用主動式強制散熱。像CPU 的散熱片上在加上風扇的進行強制散熱。


過去坊間常有7W,10W超強光手電筒,應該是說3分鐘超強光手電筒,因為3分鐘內,LED瞬間有大電流通過,所以瞬間輸出的光通量很高,超過原廠所提供的效率曲線(破表),同時LED溫度急遽上升,所以發光效率,就開始下降但是一樣耗電,而且電池電壓也會快速下降,因為沒有定電流,導致電池瞬間放電,然後不用多久,LED就會要死不活,前燈就像尾燈,只剩Be seen 的功能,完全沒有照明的功能。

以一般高功率LED的耗電量來看,如果是1W驅動LED使用2顆AA充電電池應該可以使用3-4小時,因為升壓轉換效率的問題。但較少人做,因為要做到升壓定電流以及PWM調光,成本較高。

使用3顆AA 或 AAA電池 或單一顆18650電池,目前最多廠商做,也最容易做,因為加一個限流電阻LED就可以驅動了,通常高功率白光LED的驅動電壓約在3.3V左右,剛好升降壓的線路省了,反正新電池一裝上,電源一開就很亮,這就是之前所說3分鐘手電筒的設計。當然也有堅持品質的產品會選用具有升降壓定電流的控制,但畢竟是少數。最糟糕的產品是直接驅動,反正電池有多少電就直接加在LED上,連電阻PCB都省了,反正換新電池一開就是10W,接下來就力不從心。

接下來就是四顆電池以上的設計,通常有注重品質的產品會使用定電流,但大部分的產品還是用限流電阻。

所以使用定電流的產品,最好要有電力顯示,因為它不像使用限流電阻或直接驅動的產品,可以讓你直接用光輸出的強弱,去判斷電池的容量,所以你可以參考下列品牌的產品,基本上都是依照正規的LED驅動方式在製作產品。

手電筒的 Dosun, Fenix, Surefire, Inova, 自行車燈的 Bush&Muller, Dosun, Lupine, Niterider, Hella, Supernova。皆有類似設計,皆是不錯的選擇。

至於高功率手電筒或是車燈的選購,要注意幾點:

外觀 因為01上的前輩,有些是"外貌協會",有些會有自己的癖好,所以就不討論。

機構強度 注意是否會跳車,是否有防下雨,是否容易拆裝,是否結構堅固不易損壞。

光型 是否愈上方的光線愈強,光型呈現上下非對稱,但左右對稱。左右角度是否足夠,左右光線的角度,由中心點計算是否有達到4-8度,且這個範圍之內光輸出是均勻的。而上下的光輸出採非對稱,因為照近的光線,強度需要減弱,照遠的光線強度要增強,為何要如此呢? 因為光線的強度,會與距離的平方成反比,也就是說在1米的地方,如果要達到一個單位的照度,在十米的地方要達到一樣的照度,是需要100倍的光通量,國中物理好像有教。上方的光線就是要投射到更遠的距離,下方的光線就是要投射到較近的距離,這就是為何上下的光型要非對稱的原因。

截止線設計 在最強的光線以上一定範圍之後,歐洲的規定是3.4度以上,光輸出就要急遽下降,因為這個部分如果沒有控制好,在無燈或微弱燈光的路上,迎面而來的人或車,眼睛就會像瞎掉一樣。如果以手電筒要把光線照到20米的距離,迎面的車友應該會OXOX,就像開車被閃遠光燈一樣,當然折下來就不會照到別人,但是折下來之後,中心點的照度應該只能投射在5米遠,因為手電筒的做法是上下左右對稱圓形光型,且沒有將上方的光線處理掉或遮掉,若不刺眼就是要照近,照遠就一定會刺眼,這是不變的道理。

光輸出(燈具整體光輸出,非LED的規格書上的光輸出) LED的規格 如果1A的電流輸出是 240lm,這個部分是只要使用CREE Q5 LED的產品都敢寫上去,很少有廠商會寫耗用多少電力,在多少距離多少角度有多少光輸出,但是實際的光輸出是要這麼來看,供給LED 1A電流 因為LED晶片溫度上升,如果是100度 那LED實際的光輸出只剩80% 約 192lm,再來是二次光學的耗損,一般反射杯反射率約在80-85%左右,192lm X 0.82 = 157lm 前面的保護玻璃或保護鏡 最好的材質是玻璃 其次是光學級的壓克力PMMA 最差的是PC 如果未鍍膜 AR coating 90%穿透率 157lm X 0.9 = 141lm ,再計算光線的利用率 投射到有效的位置, 那LED的效率利用應該不到50%。

瓦特數 VS 光效率 VS 電池續航力 使用Q5 的產品,還要看是多少電流驅動,所以不一定是200lm的輸出,要參考耗電量,還有散熱設計,散熱不夠,一昧的提高電流,最後的下場就是光衰,我曾看過Cree Q5光衰後,比Lumiled luxeon 35lm/w還糟糕。另外常看到有產品寫到,1W, 3W, 5W, 10W, 其實這個數字應該是愈低愈好,愈高代表耗電量高,但不等於光效率高與光利用率高。兩顆1W驅動 Q5的LED的光輸出,等同於一顆3W驅動 Q5 LED,但是耗電量是2:3 ,2W反而比3W有更高的光效率,但是現實考量不會有廠商這麼做。如果未來車燈產品可以標示耗電量與相對燈具發光效率與整體光線利用率,這樣可能會是比較好的。我不相信1W 使用三顆AA電池,可以連續點亮超過30小時,3顆電池充其量不過是10W, 再加上轉換效率,或其他耗損,電池可以淨輸出8W應該是很厲害的,所以別被廣告詞誤導,因為30Hr其中有29Hr叫作 Be seen,不過是讓對方知道這裡有一盞燈而已,這樣的燈叫作尾燈式的前燈。所以同樣的電池,較低的耗電量,較低的功率,較高的光利用率,較高的光效率,才是好的燈。

亮度 買燈的目的,是要照明還是要被看到,先想清楚。如果是被看到,那續航力與可視角度是非常重要的。重點是燈要被眼睛看得到引起注意。如果是要照明,那應該不是看燈亮不亮這麼簡單,而是要看燈照射的物體之後,反射回來的光線,是否可以讓你清楚分辨物體,而不是眼睛直接去看這個燈,在這樣的前提下,如果你覺得迎面來的燈很刺眼,但是卻無法照亮路面,那肯定是非常差的燈具,因為大部分的光通量是無效率的應用,基本上,燈可以照到物體又不覺得燈很刺眼,那這個燈的光通量利用率就非常高,因為浪費的光線就很少,所以你眼睛才不會刺眼。

散熱結構別說高功率LED不會發熱,LED就是會熱,就是要散熱,曾經聽到一個廠商說,他的燈設計的好不會發熱,睜眼說瞎話。所以如果你的燈越來越不亮,別急著換電池,因為LED應該已經光衰了,散熱結構非常重要,再好的LED也要散熱。如果你的燈是高功率,但又不會發熱,千萬要小心,大限的日子不遠了。最好選用金屬外殼如鋁合金,因為他是目前比較經濟的散熱與導熱材質。曾經請教過做汽車燈檢測的朋友,車燈檢測的過程,第一關就是先將車燈點亮一個小時,待車燈熱平衡後,開始量測照度,就是為了防止車燈因為散熱不良發生危險或光衰。第二也是檢查供電系統的穩定性。

零零總總的說了這麼多,就是希望各位車友可以選一個適合自己的車燈,貴不一定是好,太亮也不一定是好,清楚了解自己的需求,選一個自己適合的燈,可以讓夜騎更安全,又不影響到其他車友,才是最佳的車燈。
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