无线电200902

高亮度LED、驱动电路、光学元件 供电电池、制造工艺全面解析 6大品牌介绍、17款手电实测 RADIO Magazine 定价10元 邮发代号：2-75 国外代号:M106 www.radio.com.cn 2009年第2期 总第557期 小小手电有乾坤 走近月面反射通信试验 自制“胆味”晶体管功放 全手工打造的10英寸全频扬声器 实用的电池内阻测试仪 无线电 2 0 0 9 年 2 月号 大学生电子大赛获奖作品 智能救援车制作三部曲 YAESU VX-8R 零距离全接触 手电发烧必备宝典 无线电第2期封面.indd 1 2009.1.18 12:24:35 PM 002 无线电 2009.02 contents 目次 01 卷首语 编辑部 04 爱好者视点 温正伟 特别策划 手电专题 05 我的爱好我做主——手电 宋思源 07 手电的灵魂——发光体 宋思源 10 小小电路有乾坤——手电驱动电路 宋思源 13 手电光斑的精髓——二次光学元件 宋思源 15 手电的动力——供电系统 宋思源 17 不可小视的手电开关 宋思源 18 浅谈手电的制造 宋思源 20 手电实战测试 宋思源 23 国内外手电品牌纵览 宋思源 音频应用 24 重拾LM1876制作小型功放 语蓝 27 高保真“可变声道”功放初探 吴刚（武汉） 32 一款为架箱设计的“胆味”晶体管功放☆ 魏涛 38 全手工打造的10英寸全频扬声器 文贤 40 可平衡BTL桥接合并功放的制作 原声电子 广播爱好者 44 看看具有应急功能的收音机 红色电波 所谓应急收音机就是在普通收音机的基础上增加一些应急功能，这样在遇到灾害或危急的 时候，就能增加自救和获救的机会，因此，近年来，应急收音机越来越受到人们的重视。 46 德生S-2000收音机的电路简析（二） 红色电波 火腿通信 49 YAESU VX-8R零距离全接触 杨法（BD4AAF） 天线制作十二款之二 53 便于在阳台安装的10m波段天线 朱轩（BH4RCI） 54 天线小知识 刘和平（BD1HP） 火腿操作入门 55 用手台实现远程通联 方明（BA6AA） 58 走近EME通信试验（上篇） 吴国光（BA7IA） RADIO Magazine 主管：中华人民共和国工业和信息化部 主办：人民邮电出版社 出版：人民邮电出版社 编辑：《无线电》编辑部 编辑部 主编：黄彤 执行主编：房桦 编辑：尹飞 邓晨 设计：周桂红 电话：67132837 电子邮件：radio@radio.com.cn 地址：北京市崇文区夕照寺街14号A座 邮政编码：100061 市场部 广告经理：孙凡 电话：67129302 67129313（兼传真） 市场经理：黄会君 电话：67129325（兼传真） 发行部 总经理：任瑾玺 经理：张金普 郭莉莎 王颖 电话：67164806 67161471 67133910（传真） 邮购部 电话：67134361 刊号： ISSN 0512-4174 CN 11-1639/TN 邮发代号：2-75 国外代号：M106 广告经营许可证：京崇工商广字0021号 国内总发行：北京市报刊发行局 订阅处：全国各地邮局 国外总发行：中国国际图书贸易总公司（北京399信箱） 印刷厂：北京新华印刷厂 国内定价：10元 出版日期：每月1日出版 本刊如有印装差错，请寄回编辑部调换。 1. 本刊办有网站，本刊内容可能在网站上同时刊登，本 刊可能出电子版及合订本、汇编本等。 2. 本刊一次性寄发给作者的稿酬，已含其作品作以上使 用的稿酬。 3. 作者向本刊投稿的同时，应授权本刊可以依法维护其 著作权等权利。 4. 未经本刊书面同意，不得以任何形式转裁、使用本刊 所刊登的文章和图片以及附加光盘的内容。 5. 向本刊投稿的作者，均应同意以上条件，如不同意请 在来稿中特别注明，本刊将作适当处理。 6. 本刊中出现的各类网站（主页）、网址（链接）在出 版前已经编辑审查无误，但由于因特网变化快、规模大，并有 超级链接等特点，如果这些网站（主页）今后出现非法内容 （链接），读者一经发现请立即通知本刊并向有关部门举报。 版 权 声 明 目录.indd 2 2009.1.17 10:22:26 PM 2009.02 无线电 003 测试测量 62 实用的电池内阻测试仪☆ 吴汉清 66 可测量液体温度的数显温度计☆ 刘作新 玩转单片机 69 机器车制作三部曲 宋泽清 71 认识智能救援车 宋泽清 74 打造最小系统平台 宋泽清 76 灵活避障 快速循迹☆ 宋泽清 78 让救援车探测和搬运金属 宋泽清 80 用DS12887制作无电源仍可走时的时钟☆ 李海秋 实用电路制作 83 用GSM短信遥控模块制作家居安防报警器☆ 苏林 许岩 笔者使用了一种可供二次开发的GSM短信遥控报警模块，无需外围单片机，可以很方便地 用来制作机动车防盗报警器、家居防盗报警器、机房监控报警器等。本文介绍如何使用该 模块制作家居防盗报警器。 维修帮手 87 巧换手机电池芯 刘福胜 88 自己动手检修微型无线遥控玩具汽车的小故障 韩军春 91 问与答 初学者园地 电子制作必备技能（二） 92 适合初学者的印制电路板制作方法 张晓东 96 选对“洞洞板”焊电路 江肖 零起步学无线电收发 98 从等幅波发射机认识振荡与发射 门宏 12 2008年《无线电》合订本已经出版 发行部 57 如何订阅2009年《无线电》杂志 发行部 79 仿击缶倒计时点阵LED驱动IC赠送活动圆满结束☆ 编辑部 2009年第2期 总第557期 www.radio.com.cn P05 P24 P69 P49 加☆的文章表示该文的相关资料或程序可在本刊网站（www.radio.com.cn）上免费下载。 目录.indd 3 2009.1.17 10:22:32 PM 2009.02 无线电 005 宋思源，网名“扎西德勒”，资深“筒友”，涉足手电此道多年，玩筒子无数，凡 LED、光杯、筒身、开关设计皆有所详。数年来得以亲试数筒，辨其妙处，历历如指诸掌 也。技术深厚，善于改装，勤于笔耕，国内手电论坛系统精华帖第一人。为人谦和温厚， 乐于助人，道上兄弟凡有识得者，皆尊称一句“老扎”。 作者自介 为什么这么喜欢手电，并且很仔细地研究，甚至到达发烧的程度？ 爱好，对！就是简单的爱好。或者这样的回答有些牵强，或者这样 的回答是在打发一些人的好奇，但是我依然继续着这样的回答。生活很多 时候是枯燥的，而爱好则在业余的时间给人很多的快乐。就像有人喜欢听 歌，对HIFI设备发烧；有人喜欢摄影，对相机发烧一样，也有着这样的一群 人因喜欢手电而对手电发烧。 为什么这么喜欢手电，并且很仔细地研究，甚至到达发烧的程度？ 爱好，对！就是简单的爱好。或者这样的回答有些牵强，或者这样 我的爱好我做主 ——手电记录 特别策划 手电专题 (p005-p023)手电专题.indd 5 2009.1.17 10:27:20 PM 特别策划 手电专题 006 无线电 2009.02 我对于手电的理解是，它是一种机械与电子的结合体，同样也是 一种技术与艺术的混血儿。我对于摄 影的理解就是技术与艺术结合的最典 型代表，在摄影技巧与摄影器材技术 支持下表达着艺术的美感。而手电也 一样，只是较少被大众所了解。在技 术方面或许你很难想像一个小小的手 电筒里面会藏着那么多的高技术，比 如现实应用中最高的光电转换率的发 光体，比如钛等航天级材料，比如五 轴联动加工中心的加工工艺，甚至蓝 宝石镜片，甚至驱动软件。当你熟悉 手电之后，你会惊讶现在科技的发展 程度，一个小小的手电里面居然可以 “藏龙卧虎”，也会惊讶一个只比你 食指大一点的手电发出的光线甚至比 一些汽车的大灯还要亮，而就是这样 的一个小手电完全能够完成整个房间 的照明。最重要的是随着现在LED技术 的突飞猛进，未来的手电会越来越省 电，越来越亮，当然体积也会越来越 小。而在艺术方面，当你看到图片的 时候会感慨现在的工业设计，在细致 的加工工艺的支持下，手电在某种角 度上甚至有着很大的收藏价值。 记得有人说过这样的话来介绍如 何玩手电的：黑暗中送MM回家，你魔 术般从手里变出一道光芒，那是为了 让她感到安心，那光芒是你发出的， 是你力量的延伸。事实上手电这种爱 好确实是比较男性化的爱好，喜欢手 电的或者说从什么途径开始接触到手 电的有这样的几类人：一类是对于电 子和机械喜爱的人，手电 加工制作上有很多机械和 电子的要求。一款手电的 好坏也同样是在这些方面 表现的。一类是户外爱好 者，有很多“驴友”（旅 游爱好者）知道，不到万 不得已不应该走夜路，但 是这影响不了购买一款既 亮又结实耐用的高性能手 电的需求，毕竟有备无 患。当然这里的户外爱好 者的群体是宽泛的，夜间钓鱼用手电 是非常有效的，这类也归属于户外爱 好者。一类是对于“战术”的喜爱与 对新技术的追求，要知道最初高亮度 手电的设计就是为了室内反恐作战设 计的。很多喜欢这种战术与军警风格 的爱好者由于大环境的限制转眼到手 电上，进而发现手电更加有意思了。 同样，LED也是未来照明的发展方向， 而最可以大胆采用这种新技术的就是 在手电方面，其更新换代的速度也很 迅速，是一个不错的“玩具”。 说到如何对手电“中毒”，开始 喜爱的方式有多种，也是很有意思的。 有个玩手电的朋友说，他是看电影“中 毒”才开始喜欢手电，看的电影是《国 家宝藏》，对尼古拉斯凯奇在电影中使 用的那款有着非常明显光柱的手电印象 深刻。而该手电正是Surefire M6型号的 手电，实际上这个手电是非常不适合在 那种环境下使用的，虽然很亮，但是灯 泡的发光体是超级耗电的。6节CR123 电池只能使用20分钟，可以这么说， 这是Surefire公司在通过电影厂商做的一 种软广告，而现在看来这次软广告是非 常成功的。有不少的美国电影中就经常 出现反恐部队破门而入，在漆黑的环境 下使用手电的镜头，而这些镜头中的产 品很多都是Surefire公司生产的。想象一 下，爱好者手中拿着的就是反恐部队的 手电，这个公司广告做得厉害啊。 说到喜爱就肯定要提到购买了， 我的理念是先学习一些这方面的知 识，明白了之后再考虑自己的使用用 途，而后购买。同样是手电，有人购 买是为了随身带的，有人则是为了不 时之需的，也有人是放在车里平时不 怎么用的，购买目的上的不同也决定 了具体产品的不同。而购买的途径 上，在户外店和一些大商场中的购买 途径最为直接，不过这些地方即使有 也不一定很好，并且会非常贵。通过 本专题的介绍，你完全可以比那些给 你介绍手电的普通销售商更加明白相 关的知识。说到这里就不得不提网络 购买这种途径了，当然这里也要选择 好卖家，不过不要完全相信商家的介 绍，国内范围虚标的现象是比较常 见，更多的可以参看使用者的评价， 这些评价可以通过论坛的途径来进一 步了解。全球最大的中文手电论坛网 址是www.shoudian.com，在上面你可 以查询到很多有意思的东西。 《国家宝藏》中出现的Surefire M6型号手电 北斗FD1.3定制款钛手电 Surefire L4手电 (p005-p023)手电专题.indd 6 2009.1.17 10:27:25 PM 手电的灵魂——发光体 2009.02 无线电 007 手电的灵魂——发光体 ◎宋思源 提到手电首先要说的就是发光体。它可以说是手电的核心部件了， 现在的手电主要也是通过发光体来进行区分的。白炽灯发光效率太低， HID（氙气灯）要采用安定器，启动时需要预热时间，体积过于庞大。现 在受关注程度最高，也最能够被接受的，就是基于LED发光方式的手电， 这种发光方式也是未来照明领域的发展方向。本专题中，笔者主要讨论 的就是LED手电。 LED全名为Light-Emiting Diode，中文名为发光二极管。目前应用于手电 方面的白光LED发光原理为，核心发 光体发出蓝光，而后通过蓝光激发黄 色的荧光粉，最终混合成为白光，发 出光线。它与普通的白炽灯和三基色 节能灯的最大区别就是其光谱的不完 整，即它并不是由完整的光谱合成的 白光。在进一步了解LED之前，我们先 来看看全球发光体的生产厂商。 发光效率 讲到发光体，最重要的参数就是 发光效率。 发光效率，顾名思义即当通过 固定电流时发光体能够发出光线的多 少。对我们来讲，发光效率当然是越 高越好，当然发光效率越高，价格上 也越昂贵。一般发光体的生产厂商都 会标注发光体的发光效率等级，我们 选择手电时，在考虑价格的因素后， 考虑手电的发光效率自然是越高越好 了。 目前市场上普遍接受CREE公司 的LED发光效率分类方式，CREE公司 发光效率的等级区分是按照N3、N4、 P2、P3、P4、Q2、Q3、Q4、Q5、R2 编号依次升高（见表1）。 在手电论坛上常有人问P4和Q5到 底有什么区别，其实很简单，就是Q5 的发光效率要高。有的爱好者比较关 心如何区分P4与Q5级别的LED，这就 欧司朗（Osram）： 老牌的照明解决公 司，它受到业界的瞩 目是由于它于2008年发布的Golden Dragon Plus （亦称金龙）系列LED （以后简称为GDP）。此款LED核心体 积非常小，发光效率也很不错，非常 适合作为手电的发光体。不过它刚刚 发布不久，产量上依然是一个问题， 采用此款LED的手电厂家也比较少。当 然没有完美的事物，这款LED据使用 者称，色温较高，长时间高温度工作 后，会出现偏色的可能，毕竟是一新 产品，还需要时间的认可。 生产厂商 流明（Philips Lumileds）： 飞利浦的全资子公司，在CREE公 司出现前保持着量产发光体的最高效 率记录，一直是主要的大功率LED供应 厂商。虽然其产品在手电方面的应用 越来越少了，但是它在大规模应用领 域（如路灯照明等方面）还是占有非 常大的比重的。 CREE： 美国C R E E公司 于 2 0 0 6年推出 的P4级别LED，P4的发光效率全面超 过Lumileds的产品，打破一直以来由 Lumileds垄断的局面，成为备受欢迎 的LED产品。CREE公司的产品以其较 好的发光效率和较合理的产品价格定 位成为现今最受欢迎的LED生产厂商 之一，其Q5级别的LED被大量使用在 手电照明领域。 韩国汉城半导体（SSC）： 该公司自己并没有生产 LED核心的能力， 它 采用的技术核心为CREE公司的，只是 该公司改变了其荧光粉与封装工艺。 由于CREE的封装与传统的流明封装不 同，所以存在兼容的问题，SSC的封装 与流明的封装相同，较好地解决了兼 容的问题，它推出的P7型号多核心LED 也很有特点。 (p005-p023)手电专题.indd 7 2009.1.17 10:27:26 PM 特别策划 手电专题 008 无线电 2009.02 要提及CREE在制作工艺上的问题了。 现在CREE LED都是在同样的生产线进 行生产的，而生产出来的LED有着一定 的离散性，也就是说同样的生产线生 产出来的LED的发光效率也有着高低之 分。对生产出来的LED根据发光效率进 行分类，就引入了从N3一直到R2的各 种级别，这些级别本身也是有着一定 的区间的，比如同样都是Q5级别，也 有发光效率高低之分。同样的制作工 艺下，可以明确一点，在没有通电测 试发光多少的前提下根本无法凭借肉 眼通过外观来进行分辨。即使是在通 电的情况下，人眼对于几十流明变化 的识别也是不明显的，相近级别的LED 不凭借专业的器材很难区别出来。 光色 除了发光效率还有一个重要的参 数就是光色。由于白光LED的发光原 理是混合为白光的，从光谱上来看， 白光LED的光谱比自然光的光谱要少很 多，而这样的问题在实际的应用当中 就是显色性（显色性是指对物体色彩 的还原能力）方面的问题了。而就现 在LED科技发展的程度来讲，还没有能 够完整形成自然光、白光的完整光谱 的LED发光体。由于LED核心发出的是 蓝色光，波长较短，色温较高，所以 穿透能力较差。LED在照明应用方面的 穿透能力几乎是一个永远的弊端，也 几乎是其永远无法完全代替白炽灯的 原因所在。CREE公司为了解决这样的 问题，推出了暖白、自然白等光色的 LED，这种LED的加工工艺有所改变， 荧光粉有所改变，最终的结果就是这 种LED所发出来的光比较“黄”，有些 类似白炽灯泡的效果。 自然白、暖白光光色对比图 冷白光光色对比图 下面是在光色上有较大选择的 CREE公司的各种光色图，显示的颜色 即为实际发出光的颜色。 发光体封装技术 发光体的核心是非常脆弱的，暴 露在表面将会直接影响其使用寿命， 因而LED加工厂商普遍会对LED核心进 行封装。封装也同样决定了LED的一 次光学结构，即LED所发射出来的光 线通过了封装的一次光学光路已经发 生了改变。从某种角度上来讲，现在 使用最多的CREE厂的7090XR-E系列 LED的一次光学并不是很好，诟病就 是那个金属环。曾有人分析这个金属 环，CREE使用金属环的目的是将多余 的被激发的荧光粉所发出来的黄色光 屏蔽掉。这个金属环同样也将一次光 学后的发光角度缩小了，其发光角度 较小，半功率辐射角只有75°，小于 Lumileds公司生产的LED的120°。发光 角度的缩小对于二次光学效果的影响 是非常大的。现在CREE之所以能够被 普遍接受，就是其发光效率要高，可 以说是大家在发光效率和光斑的完美 度的选择上最终屈服于发光效率。 在封装上，除了所提及的发光体 的一次光学外，还有一个比较重要的 参数，就是发光核心的体积。发光核 心的体积越小，其发出的光线就接近 点光源的效果，相对来说二次光学元 件就更加容易做，光斑就更加完美。 如Lumileds发布的名为Rebel的LED，其 发光体的体积就非常小，但是此款LED 的产量一直是个问题。同样还有最近 Osram发布的GDP系列LED，发光效率 可以超过CREE Q5，但是封装体积要小 很多。 值得说明的是，并不是LED的封 装越小就越好，对于大功率LED，散热 的好坏是影响LED可靠性的一个重要 因素，体积大些的封装在散热上有优 势。 LED未来发展方向 作为LED未来的发展，人们最关心 的就是亮度了，而作为亮度衡量的参 数就是光通量，要想进一步提高光通 量有几种方式。 提高光通量最理想的方式莫过于 提高发光效率，发光效率的提高极限 Lumileds Rebel LED 与普通7号电池的比较图 表1 CREE公司LED发光效率分类表 自然白 冷白 暖白 (p005-p023)手电专题.indd 8 2009.1.17 10:27:27 PM 手电的灵魂——发光体 2009.02 无线电 009 Lumileds K2 LED 是100%，而越接近极限，提高就越困 难。虽然会有缓慢的提高，但毕竟这 种发展总是有限度的。 第二种方式是增加 LED的强壮 性，从而提高核心的最大功率，正如 Lumileds的型号为新K2的那款LED一样， 能够耐受 2A电流，为双引脚的结构。 第三种方式是多核LED，把多个 核心集合在一个封装里面，从而提高 单个封装的功率和光通量，但是这样 就会增加封装的面积，具体的产品 如SSC公司的P7 LED和CREE的MC-E LED等。 多核心LED如下图所示，我们可以 看到都是由4个核心组成“田”字的封 装的。 SSC P7 LED 第四种方式就是采用多个LED，也 就是俗称的多头LED。有人还将六七十 个CREE LED组合在一起组成“手 电”。当然这种多LED一般不受大家的 喜爱，主要是感觉比较“山寨”，其 光斑也不是很好。 当然还有一种比较折中的方案， 是一个主要的大功率LED配合其他的 几个功率稍微小点的LED作辅助照明 用。这种方式最典型的代表就是美国 手电大师Mcgizmo所设计的Lunasol27 和Lunasol20手电。Lunasol的理念是双 光源，双输出，高挡位聚光设计，适 合远射，而低挡位提供散光，适合近 距离照明。据称其设计的灵感是来源 于太阳和月亮，这样的设计均衡了高 亮和低亮的需求。当然类似的设计在 Surefire手电上也早有推出，比如其A2 和KROMA等手电，只是Surefire的这种 设计对于光杯的要求实在是太高了。 以下是其Lunasol理念手电的照 片，右侧的核心LED使用的是CREE 的，左侧中心的主LED采用的是Osram 的GDP，其外围的小LED是由日亚公司 提供的。 司的新K2迟迟没有大量供货；而Rebel 系列的LED也由于质量问题被召回过； Rebel 100系列的发光效率倒是不错， 不过供货量小，很难买到，它的封装 较小，在设计小尺寸的手电时倒是一 个好的选择。现在较新的LED是Osram 发布GDP，其封装体积较小，发光效率 据称可以超过CREE Q5，只是还有些不 成熟，健壮性还有提高的空间，不过 这可以作为未来的一个发展的方向， 毕竟新技术的使用才会促进科技的进 步嘛。 另外比较好的LED选择就是CREE 的暖白、自然白系列，它现在能够大 量供货的最高端的代表是P4-7A LED， 这种LED的光色差不多可以和白炽灯进 行比较，比其他LED的显色性要好。 还有个选择方案是CREE的MC-E系列 LED，这种的LED是将4个7090XR-E的 核心封装在一起，相比SSC公司的P7 封装体积要小很多，基本跟7090XR-E 系列的体积差不多。但是这样的小体 积的代价就是MC-E的整体健壮性要 差些，散热差，能承受的电流要小。 同样由于其采用7090XR-E的核心， MC-E系列也有各种光色可以选择。不 过MC-E系列LED由于发光体体积变大 了，在使用小口径、浅深度光杯的时 候会出现中间的黑斑，而且目前该系 列的供货量也算是一个问题吧。 实际上，在LED核心的选择上， 爱好者个人考虑的因素并不多，笔者 的观点是，LED作为手电关键的核心部 件，能够有好的选择尽量要选择好一 些的，因为它相比整个手电的价格来 说，并不是特别贵（跟以前的Lumileds 时代比可是要便宜得多了）。我们在 选择上主要比较的是光色，毕竟发光 效率方面没有什么好比较的，厂家都 已经给出非常具体的参数了，参数自 然是越高越好了。 Lunasol理念手电 Surefire KROMA 值得提及的是日亚公司（Nichia）， 世界上第一款白光 LED就是由日亚公 司推出的，其在小功率 LED应用上有 着很深的造诣。在小功率LED的应用上， 日亚基本可以代表着业界的最高水平。 不过由于功率限制，其 LED整个通光 量并不乐观，在大功率照明 LED手电 的应用上并不多。 具体产品 现在市场上的主流LED还是当属 CREE公司生产的7090XR-E系列LED， 价钱合理，供货量稳定，并且发光效 率也很好，这些都使其成为主流的选 择。其曾经的主要竞争对手Lumileds公 (p005-p023)手电专题.indd 9 2009.1.17 10:27:29 PM