强光手电为什么不用集成LED?集成LED不是功率更大吗?散热和电源问题除外

强光手电为什么不用集成LED?集成LED不是功率更大吗?散热和电源问题除外

其实散热和电源恰恰是不能除外的核心问题。这一点先放到后面再谈，先跟你说一下强光手电的设计要求。
强光手电讲究的除了功率，还有功率密度，如果光束很发散，那么功率密度就不高，光看起来就不“强”了。所以强光手电一般都会设计一套光取出装置，包括LED芯片封装上的光学造型、背部的反射碗、端面的聚光透镜等，保证LED芯片发出的光能集中输出。如果不加这套系统，LED芯片的光取出效率可能只有百分之十几，所以有时候一套优秀的光取出系统，对于输出光的增强，比再多集成一块LED芯片起到的作用可能更大。你从LED手电的产品中就可以发现，强光手电几乎清一色的是一块比较大的LED芯片，而只有在普通手电中才有那种好几个小LED灯珠集成起来的情况。一块面积较大的LED芯片除了功率比几个小LED大以外(有效面积大)，出于成本考虑，光取出系统设计上的复杂性最好是越低越好。
那么在同样的结构里面，用功率更大的LED芯片或者集成多块LED来提高功率，可以提高手电的光强吗?这个问题在一定程度上是肯定的，但是必然受到电源和散热的限制。现在市面上流行的强光手电，大多是用的CREE公司提供的芯片或者山寨的CREE的芯片，这种白光LED芯片的设计规格就是为了配合18650锂电池的供电能力(因为18650是最常见的锂离子电池规格，对商家和用户来说，也是成本最低的解决方案)。如果继续堆高LED芯片的功率，那么就必须用更多的电池或者更大规格的电池，那么势必大幅增加成本并且降低手电的可携带性。就算是用两节18650电池，也是大多数人单手不方便操作的了，有多少人会去买这样这样笨重的大家伙呢。手电的使命可不是为了取代探照灯，便携是其必须具备的属性。
LED还有一个性质叫做“Roll-off”，就是说随着电流密度上升到一定程度以后，其效率会突然大幅下降，所以通过增加供电来提高其输出也是有极限的。
LED的发热相比其他光源已经是很小的了，但是在更大功率的LED设备中仍然是不可忽略的。有的在水下使用的强光手电，连续工作一段时间后，甚至可以把水加热到沸腾。热量不是LED喜欢的东西，热就意味着声子能量的累积，声子能量的累积就意味着更多的激发态电子会被热弛豫掉而不会发光。通俗地讲，超过一定程度以后，随着温度的上升，LED的效率会大幅下降。
所以综上所述，强光LED手电的设计需要考虑多方面的因素，并不是简单的堆高LED芯片功率或者集成更多LED芯片就能实现的。单纯如此做，不仅大幅提高成本，对功率的提升也不见得有帮助。

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