手壓式手電筒(共21頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)設(shè)計 題 目： 手壓式手電筒設(shè)計 系 （部）： 機械電子工程 專業(yè)班級： 機電13-2 姓 名： 曹睿 學 號： 指導教師： 鄭高安 2016年5月20日摘要本設(shè)計是針對時下新興的手壓發(fā)電技術(shù)，對現(xiàn)有手電筒進行改良并融入到新型手電筒的設(shè)計中。隨著科技的發(fā)展，不少20世紀的產(chǎn)物漸漸被現(xiàn)代化的電子產(chǎn)品所替代，而手電筒作為一個相對原始的照明工具卻沒有退出其歷史舞臺。因此設(shè)計一款無需用電池的手壓式手電筒，必然能夠大大減少手電筒對于環(huán)境污染的影響減少電池使用量，一定程度上起到環(huán)保節(jié)能的作用。 設(shè)計一款內(nèi)置微型發(fā)電機的手電筒是不成問題的。如此便有了手壓式手電筒的產(chǎn)生，其因節(jié)能

2、且無污染，而被國家推廣為綠色環(huán)保產(chǎn)品，深受各行各業(yè)人們的喜愛。關(guān)鍵詞：手壓發(fā)電；電池；手電筒；自發(fā)電 Abstract This design is emerging for the current generation of hand-pressure technology, and improved its integration into the design of the new flashlight. With the development of science and technology, many products of the 20th century, moderniza

3、tion has gradually been replaced by electronic products, and a flashlight as a relatively primitive lighting tools it is not from the stage of its history. Therefore the design of a hand without the use of electricity, pressure-type flashlight must be able to significantly reduce battery usage, to s

4、ome extent play the role of environmental protection and energy saving. And in accordance with the present technology, the design of a built-in micro-generators is no problem with a flashlight. So have a flashlight in hand the selection of compression, the result of energy-saving and pollution-free,

5、 and by the State to promote environmentally friendly products for the green, by all walks of life people's favorite. Keywords: Hand Press；Flashlight；Battery；Power；目錄 1. 引言1.1 背景及意義近年來，隨著照相機，MP3,手機的自帶充電功能和蓄電池的大量使用，電磁的使用主要集中在老式電子產(chǎn)品中：收音機，鐘表，手電筒而隨著科技的發(fā)展，很多20世紀的產(chǎn)物漸漸被現(xiàn)代化的電子產(chǎn)品所替代，而手電筒作為一個相對原始的照明工具卻是沒有

6、退出其歷史舞臺。 按照當下科技，設(shè)計一款內(nèi)置微型發(fā)電機的手電筒是不成問題的。如此便有了手壓式手電筒的產(chǎn)生。手壓式手電筒因節(jié)能且無污染，而是國家推廣為綠色環(huán)保產(chǎn)品，深受各行各業(yè)人們的喜愛，也因此現(xiàn)今手壓式手電筒越來越流行起來?，F(xiàn)今的手壓式手電筒，有一下幾個共同點：（1）質(zhì)感塑料。使用質(zhì)感的塑料作為電筒外殼，不僅觸感極好，且韌性很高，耐磨耐壓耐碰撞。這較傳統(tǒng)的金屬外殼的手電筒，不僅更容易制造成形，而且成本更低，質(zhì)量更輕。關(guān)鍵還在于，塑料的觸感是金屬無法比擬的，也使得后面的外形優(yōu)勢變得可能。（2）美觀的外形。使用質(zhì)感塑料，使得手電筒外形的多變，顏色的多樣化變得可能。用塑料做外殼，可根據(jù)其可塑性很高，

7、而讓手電筒一改傳統(tǒng)生硬的外形，再通過不同顏色的搭配，可以將其做成各種卡通形狀。不僅受消費者喜愛，也可以讓人耳目一新。（3）超亮的LED。用他作光源，壽命長，亮度高，光線多為白色，就照明來說，這確實是比較理想的選擇。有的LED壽命長達10萬個小時以上，使用后不用考慮其換光源的問題。（4）內(nèi)置微型發(fā)電裝置。也是該手電筒最核心的地方，只需單手握幾下，便可自動發(fā)電。手壓帶齒搖柄，搖柄帶動棘輪機構(gòu)，將搖柄的往復擺動轉(zhuǎn)化為齒輪的單向間歇轉(zhuǎn)動。齒輪再通過一級齒輪，做增速傳動，最終帶動永磁體在線圈當中轉(zhuǎn)動，根據(jù)電磁感應原理，產(chǎn)生電流，點亮LED。雖然在外形和材料的選擇上，手壓式手電筒趨于完美，并且在激烈的市場

8、競爭中將更加完美。但是不得不否認，其核心部分尚存著幾點需加改進優(yōu)化的地方：（1）現(xiàn)今一般的手壓式手電筒，內(nèi)部都存在若干鋰電池，以作備用電源。將開關(guān)撥到一個位置，就由鋰電池供電，可以使得手電筒持續(xù)照明。而當鋰電池電量消耗殆盡，或是將開關(guān)撥到由發(fā)電裝置供電的時候，這種手電筒就有一個致命的弱點按一下亮一下，不按則不亮。這無疑給使用者帶來了極大的不便。而且在一些半透明的外殼的應用下，使得鋰電池赤裸裸地暴露在消費者眼前，這就讓人對“手壓發(fā)電”產(chǎn)生懷疑，不利于手電筒的推銷。（2）蓄電池的使用。為了解決上述的問題，有手壓式手電筒中，采用了蓄電池對電能進行儲備，只要按壓搖柄一定時間，就能對蓄電池進行充電。從而

9、在后續(xù)按壓照明中，能夠持續(xù)地點亮LED。這的確是解決了，上述的致命弱點，卻來帶來了一定問題。首先是蓄電池的使用，對于一個成本不大于10元的手電筒來說，其成本勢必增加不少，而且對于不能充分充電和放電的蓄電池來說，其壽命將受到很大限制。電池的使用仍然能讓消費者對“手壓發(fā)電”產(chǎn)生懷疑。本設(shè)計將致力于手壓式手電筒的優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)現(xiàn)有手壓發(fā)電技術(shù)，對現(xiàn)有的手壓式手電筒的結(jié)構(gòu)，發(fā)電核心進行優(yōu)化。本優(yōu)化式設(shè)計一旦完成，在激烈的市場競爭中，勢必淘汰原有的傳統(tǒng)手電。解除了電池對于電筒形狀的限制，此款手電可以一改普通手電死板的圓柱形狀，可以做成各種精美可愛的造型，當裝飾，當玩具，當禮物送朋友都可以。由其獨特可愛的

10、卡通外形，耳目一新的色彩搭配，繼續(xù)保持手壓式手電筒的優(yōu)勢，占據(jù)手電筒市場，極大降低電池的使用量，起到了環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢。除了環(huán)保，節(jié)能兩大優(yōu)點外，手壓式的自動發(fā)電照明，人舒筋同時有助于舒筋活血?？蛇_到手活腦靈，消除疲勞，促進大腦記憶的作用。另外消除了對電池的依賴，對于部隊執(zhí)勤，野營，急需電筒而找不到電池等特定場合，這款手電可謂是方便，耐用。最后也是最重要的一點，本優(yōu)化設(shè)計能夠解決現(xiàn)有手壓式手電筒的電池用完后“一壓一亮”的死穴。使用電容進行儲能，按壓幾分鐘就可以照明很長時間，絕對滿足手電筒的照明要求。2 自發(fā)電機構(gòu)主要內(nèi)容2.1 自發(fā)電機構(gòu)設(shè)計 根據(jù)設(shè)計內(nèi)容要求本設(shè)計擬在一下三個方案中選擇一個，內(nèi)

11、容如下：方案1如圖1所示，1為手壓搖桿，2為永磁體，3為電筒外殼，4為壓縮彈簧。手壓部件1，推動永磁體做上下往復運動（3個永磁體由各自固定線圈包圍），使得永磁體在線圈內(nèi)，相對線圈做往復運動。從而引起線圈內(nèi)磁通量的變化，根據(jù)法拉第電磁感應原理，閉合線圈中磁通量的變化，能使得閉合線圈中產(chǎn)生電流。再加上3個或3個以上線圈電流的疊加，點亮12個的LED是絕對沒問題的。此方案可以說是手搖式手電筒的改良版。手搖式手電筒通過搖動整個手電筒，來控制手電筒內(nèi)的強力磁鐵，在多匝線圈內(nèi)來回震動引起線圈內(nèi)磁通量的變化，從而產(chǎn)生感應電流，使手電筒正常發(fā)光。雖然原理及其相似，但是這種手搖發(fā)電方式，就手電筒而言也有著天生的

12、弊端，長期劇烈的搖動和由其產(chǎn)生的長期的不穩(wěn)定電流，即便對系統(tǒng)骨架沒什么影響（磁鐵震動區(qū)域可以用橡膠圈進行減震處理），對手電筒內(nèi)部電路和其核心部件的壽命影響卻是無法消除的。相比于此方案，此方案中的手壓發(fā)電顯得更加柔和，更加高效化，節(jié)能化。1手壓搖桿 2永磁體 3電筒外殼 4壓縮彈簧圖1 核心機構(gòu)圖方案2：如圖2所示，1為扭轉(zhuǎn)彈簧，2為手壓搖桿，3為永磁體，4為二級變速圓柱直齒齒輪。手壓部件2，讓部件2繞軸，即部件1做轉(zhuǎn)動。在軸處，安裝部件1扭轉(zhuǎn)彈簧，可以使得部件2作往復轉(zhuǎn)動。部件2帶有和齒輪4相嚙合的直齒，齒輪4與3相嚙合，齒輪3于永磁體相固定。齒輪4來回轉(zhuǎn)動，帶動3與永磁體一起轉(zhuǎn)動。永磁體下裝

13、配固定于手電筒外殼的若干匝線圈，永磁體的轉(zhuǎn)動使得永磁體相對于線圈轉(zhuǎn)動。由法拉第電磁感應原來，可得線圈中存在感言電流。圖21扭轉(zhuǎn)彈簧 2手壓搖桿 3永磁體 4二級變速圓柱直齒齒輪此方案是現(xiàn)今手壓式手電筒的主流設(shè)計。因其原理簡單，結(jié)構(gòu)簡練，而使得該手壓式手電筒設(shè)計已經(jīng)投入于批量生產(chǎn)，并已經(jīng)在市場上占據(jù)一定份額。原理大致與方案1一樣，都是運用法拉第電磁感應原理，通過線圈與磁鐵的相對運動，產(chǎn)生感言電流，而使手電筒工作。不同的是方案一是將直線運動直接運用于切割磁感線，而此方案則通過齒輪巧妙地將直線運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動，而切割磁感線。無疑，按壓一次的行程，方案二的回轉(zhuǎn)運動行程更大，也能更多地切割磁感線。方案

14、3：如圖3所示，1為扭轉(zhuǎn)彈簧，2為手壓搖桿，3為永磁體，4為二級變速圓柱直齒齒輪，5為永磁體，6為拉伸彈簧。手壓部件2，讓部件2繞軸，即部件1做轉(zhuǎn)動。在軸處，安裝部件1扭轉(zhuǎn)彈簧，可以使得部件2作往復轉(zhuǎn)動。部件2帶有和齒輪4相嚙合的直齒，齒輪4與3相嚙合，齒輪3于永磁體相固定。齒輪4來回轉(zhuǎn)動，帶動3與永磁體一起轉(zhuǎn)動。部件2的往復擺動同時推動永磁體，即部件5左右移動，永磁體5由固定線圈包圍，左右擺動使得永磁體在線圈內(nèi)，相對線圈做往復運動。無論是包圍部件3處的線圈，還是包圍部件5處的線圈，都可以有感應電流產(chǎn)生。兩處線圈電流可以將其儲備疊加，用于供電。圖31扭轉(zhuǎn)彈簧 2手壓搖桿 3永磁體 4二級變速圓

15、柱直 5二級變速圓柱直 6為拉伸彈簧方案3無疑是方案1和方案2的結(jié)合。其按壓一次行程所產(chǎn)生的電量無疑是3個方案中最高的。雖然其結(jié)構(gòu)復雜，但是較前兩者，更為高效。其可取之處在于，當前2者方案電流不足于提供LED正常照明時，方案3無疑是最理想的選擇。該手壓發(fā)電方案，發(fā)電量大，當照明LED或者其他用電器耗電量較高時，此方案是第一選擇。方案比較：方案1結(jié)構(gòu)和原理最為簡單，部件較方案2略多。其按壓一次行程所產(chǎn)生的電量取決于永磁體以及包圍永磁體線圈的數(shù)量。因此若是3個永磁體不能提供超亮LED的耗電量，可以考慮增加永磁體以及包圍永磁體線圈的數(shù)量。雖然必定會增加手電筒的成本，卻也是方案1 的一個靈活性。方案2

16、則不然，一旦采用，若是發(fā)現(xiàn)供電量不足，則回天乏術(shù)。方案2 結(jié)構(gòu)較方案1 稍復雜一點。然其部件少（搖桿、永磁體、線圈、扭轉(zhuǎn)彈簧各一個，齒輪2個），這較方案1 的部件（永磁體，線圈，壓縮彈簧各3個，搖桿1個）優(yōu)勢明顯。成本上，線圈，永磁體的限制性應用，使得方案2 較方案1 減少了不少。而且，方案一作為現(xiàn)今手壓式手電筒的主流設(shè)計，在供電量能否提供LED耗電量的問題上已經(jīng)給出了實踐性的答案，無需計算。對此，方案1則在理論進行精心計算，用多少永磁體才能提供得起LED的耗電量，用多少永磁體才能使設(shè)計達到最優(yōu)化，這無疑是給設(shè)計者出了一個難題。雖然方案3 在發(fā)電量方面而言是無以倫比，也是無需計算，但是一旦發(fā)現(xiàn)

17、方案2的發(fā)電量足以提供LED的耗電量。那么其優(yōu)勢就變得不那么明顯了。相反，其部件繁多，結(jié)構(gòu)復雜，成本昂貴的種種弊端卻是暴露無疑。因此，方案3只在其他用電器耗電量巨大時考慮采用，或者為以后手壓發(fā)電提供借鑒，在本設(shè)計中方案3 不予考慮。方案確定： 綜上所述可以發(fā)現(xiàn)，方案一結(jié)構(gòu)最為簡單，靈活性較高，方案二則部件較少，成本較低，已經(jīng)接受過實踐檢驗，無大弊端。兩方案各有優(yōu)勢。比較兩者系統(tǒng)穩(wěn)定性，方案2 接受過市場檢驗，其壽命較長，雖在不少設(shè)計中出現(xiàn)齒輪傳動不穩(wěn)定，或者會因為按壓過猛而產(chǎn)生滑齒，脫齒等現(xiàn)象，但是本設(shè)計致力與手壓式手電筒優(yōu)化設(shè)計，這些問題都可以在優(yōu)化后得到解決。方案1 則不同，一則方案未經(jīng)受

18、過市場檢驗，對于永磁體和包圍永磁體線圈的數(shù)量，尚存在著一項繁冗復雜的計算。二則設(shè)計者認為，在使用一段時間后，其系統(tǒng)很可能因為一個彈簧的失效或者與其余彈簧伸縮力不一致，而導致?lián)u桿出現(xiàn)彈不上來的情況，這在穩(wěn)點性上是一個不小的弊端。通過上述比較，本設(shè)計總方案最終確立為方案二。2.2 電能儲備方案手壓發(fā)電，因其切割磁感線的往復運動且速率不一，造成的電流方向反復，大小不定。這無論是對用電器還是整個線圈電路都存在著不好的影響。而將電能儲存起來，再以直流電的形式供給用電器，則是最理想的選擇。也能從根本上解決現(xiàn)有手壓式手電筒，在鋰電池用完后“一壓一亮，不壓不亮”的弊端?，F(xiàn)在模擬了三個方案具體如下：方案1：用超

19、級電容進行儲電。因電容儲電量的限制，即便是超級電容儲滿點也不能供應一般LED工作足夠長的時間，因此在此方案中，由超亮發(fā)光二極管代替一般LED作為手壓式手電筒的光源。方案2：用可蓄鋰電池進行儲電。儲存電能最常規(guī)的方式就是蓄電池。此方案中，只要儲滿電，蓄電池無疑能為任何形式光源用電器提供其足夠長時間的工作耗電量。即便不儲滿，在存儲電能上，蓄電池無任何大的弊端。方案比較及確立：成本上，方案一是一個超級電容加一個超亮發(fā)光二極管，方案二則是一個可蓄鋰電池加一個普通LED。成本上相差不大。電容儲電方案在理論上，尚缺乏計算保證。然而，蓄電池在不能充分充電和放電的工作情況下來說，和難保證其工作壽命。而手壓式發(fā)

20、電，無疑對它來說無疑是一個最惡劣的工作環(huán)境電流的時斷時續(xù)，時大時小，充電，放電的間隔不一，對它都是一種考驗。再加上本設(shè)計致力于現(xiàn)有手壓式手電筒的優(yōu)化設(shè)計，本設(shè)計盡量避免對于電池的使用。綜上所述，本設(shè)計采用方案1，電容儲電。2.3 電路設(shè)計方案根據(jù)現(xiàn)如今手電筒的電路圖進行改造現(xiàn)擬定了兩個方案，具體內(nèi)容如下；方案1:如圖4，采用經(jīng)典整流電路，對磁體往復運動所產(chǎn)生的交流電進行整流，再送入電容儲存，真正實現(xiàn)雙向發(fā)電。雖然部件較多，線路較為復雜，但是其高效化，節(jié)能化是現(xiàn)有常規(guī)電路無法比擬的。圖4電路設(shè)計圖方案2：如圖5，采用及其簡單的閉合回路，用2個二極管過濾逆時針方向的電流，剩下的順時針電流給予電流充

21、電。同時也能遏制電容通過線圈的反向放電。當開關(guān)打到1 位置，手壓搖桿可以對電容充電，當電容沖電到足夠的程度，將開關(guān)打到2 位置，電容通過發(fā)光二極管放電，點亮LED1。其結(jié)構(gòu)鮮明，原理簡單，是現(xiàn)有手壓式手電筒的主流設(shè)計電路。圖5電路設(shè)計圖方案比較：就線路上來講方案1 較方案2 稍復雜，成本也是稍為昂貴，但是因其方案一 的效率是方案2 的兩倍，因此，只考慮這些的話，優(yōu)先選用方案1.然則2者方案的選擇，會引起機械結(jié)構(gòu)上一個不大不小的改動。如圖6。圖6現(xiàn)有的手壓式手電筒的主流設(shè)計，如圖6所示，往往在部件3 與部件5 之間加入棘輪機構(gòu)。當手壓部件2，讓部件2繞軸轉(zhuǎn)動，部件2通過相嚙合的直齒帶動齒輪4轉(zhuǎn)動

22、，齒輪4再帶動齒輪3轉(zhuǎn)動，齒輪3與永磁體相固定。當手松開手壓搖桿，則部件1，扭轉(zhuǎn)彈簧工作，將部件2復位。部件2繼續(xù)帶動齒輪4轉(zhuǎn)動，但由于部件5，棘輪機構(gòu)的應用，部件4不會帶動部件3，永磁體的轉(zhuǎn)動。如此一來，這個機構(gòu)所產(chǎn)生的電流就不是交流電，當然整流電路也就無從談起。若是采用方案1，則需將部件5處的棘輪機構(gòu)去掉。去掉棘輪機構(gòu)有利有弊，利在于去掉了棘輪機構(gòu)，則再加上方案1 所提供的整流電路，無疑實現(xiàn)了雙向發(fā)電，其高效性自不必說。弊端在于，棘輪機構(gòu)的去除，在手松開后，部件2 的復位將帶動部件3和部件4一起運動。這動力僅依賴于一個壓縮彈簧而言，對彈簧的要求就偏高了。本設(shè)計中，追求高效、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)計

23、方案，對于對電容充電的時間當然是越少越好，手壓發(fā)電的效率是越高越好。因此電路設(shè)計暫定于方案13 零部件選擇3.1 手電筒外殼手電筒外殼的選用較為關(guān)鍵，它直接關(guān)系到手電筒的外觀及它的觸感。形狀暫定于長方體，并將其尾部改為圓形，一改通體長方的死板。并在于有棱角處進行倒角處理。材料的選擇最為關(guān)鍵，塑料因其：塑料制造成本低，加工容易可大量生產(chǎn)。抗腐蝕能力強，不與酸、堿反應。耐用、防水、質(zhì)輕、具光澤。容易被塑制成不同形狀。是良好的絕緣體，無疑是最理想的選擇。然而塑料種類繁多，對于具體哪種塑料的選擇，有待考究。另外，本設(shè)計中手電筒外殼要求為半透明化，可以使得使用者對手電筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)一覽無遺。在此前提下，本設(shè)

24、計優(yōu)先考慮使用聚甲醛。聚甲醛現(xiàn)多用于鼠標外殼，具有半透明的物理性能。聚甲醛學名聚氧化聚甲醛（簡稱POM）。聚甲醛(英文：polyformaldehyde)熱塑性結(jié)晶聚合物。被譽為“超鋼”，又稱聚氧亞甲基。結(jié)構(gòu)為，英文縮寫為POM。聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在-40- 100°C溫度范圍內(nèi)長期使用。它的耐磨性和自潤滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過氧化物性能。很不耐酸，不耐強堿和不耐月光紫外線的輻射，但是對于手電筒外殼的使用，這些要求不是很高，對于這些缺點也可以忽略。聚甲醛的拉伸強度達70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比

25、其他塑料突出，聚甲醛為高度結(jié)晶的樹脂，在熱塑性樹脂中是最堅韌的。具抗熱強度，彎曲強度，耐疲勞性強度均高，耐磨性和電性能都較為優(yōu)良。3.2 傳動系統(tǒng)選擇圖7傳動系統(tǒng)1手壓搖桿 2二級增速齒輪 2永磁體固定裝配齒輪 2軸 5永磁體除軸材料采用45號鋼外，其余部件均采用塑料，注塑成型。軸采用45號鋼，直徑雖則只有1.5mm，然而對于剪應力不過幾十N而言，其強度和剛度都是足夠了，無需校核計算。另外其余部件都采用塑料聚酰胺，通過注塑成型。聚酰胺，一般作為工程塑料而被廣泛應用。分子量一般為1.5-3萬，具有很高的機械強度，軟化點高，耐熱，磨擦系數(shù)低，耐磨損，自潤滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐堿和一

26、般溶劑，電絕緣性好，有自熄性，無毒，無臭，耐候性好，染色性差。其強度足以承受，幾十牛的載荷沖擊，因此在齒輪強度上，也不需校核計算。3.3 超級電容選擇電容作為儲能的核心元件，在整個系統(tǒng)中起到的作用毋庸置疑，因此它的選擇本設(shè)計慎之再慎。最終選定為法拉電容5.5V 0.047F，具體參數(shù)，如下圖。產(chǎn)品型號Fs04732f品牌NECTDKIN額定電壓5.5v.dc容量0.047f內(nèi)阻40溫度范圍-25°75°直徑13.0mm高度8.0mm重量2.6g壽命40小時以上法拉電容5.5V 0.047F具有以下幾大優(yōu)點：1.體積小，容量大，電容量比同體積電解電容容量大3040倍； 2.

27、充電速度快，10秒內(nèi)達到額定容量的95%； 3. 充放電能力強； 4. 失效開路，過電壓不擊穿，安全可靠；5. 超長壽命，可長達40萬小時以上； 6. 充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，真正免維護；現(xiàn)主要應用于：記憶體后備電源，用于視頻，音頻產(chǎn)品，相機，長像器材，電話，打印機，汽車音響，電腦，筆記本電腦，電飯煲，PLC，SET TOP BO，GSM，洗衣機，DVD-RW，家庭通訊網(wǎng)，智能控制器，手搖電筒等，價格一般在1.5元左右，就手電筒而言是這成本是可以接受的?？梢娺@種電容，已經(jīng)成功應用于手搖電筒，能夠為手搖電筒提供足夠電量，是被事實檢驗了的。因此在，電容容量大小能否提供足夠電量的

28、問題上，已經(jīng)無需計算檢驗。3.4 發(fā)光二極管選擇 發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中

29、電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源。做為手電筒光源，優(yōu)先考慮白光超亮發(fā)光二極管，且由于電筒尺寸所限。本設(shè)計只能選用直徑5mm的發(fā)光二極管。就性價比而言，J100UW4LD略高于J500SW4LD, 但是由于本設(shè)計中采用了2個LED的選擇，因此光強度方面應

30、該是足夠的。優(yōu)先考慮的應該是成本，所以選用成本略低的J500SW4LD。3.5 聚焦鏡片材料選擇聚焦鏡片的透光性直接關(guān)系到手電筒照明的效果，而其透光性取決于材質(zhì)的選擇。因此本設(shè)計最后不得不提聚焦鏡片材料選擇。本設(shè)計中此材料采用有機玻璃。有機玻璃又叫PMMA ，化學名稱叫 聚甲基丙烯酸甲酯，常見產(chǎn)品為亞克力或者亞加力(都是英文 acrylic 的直接音譯)。由于PMMA抗沖擊性能低、成型流動性能差等缺點，PMMA的改性相繼出現(xiàn)。如甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、丁二烯的共聚，PMMA與PC的共混等。具有超強透光性能的PMMA材料現(xiàn)主要用于手機保護屏，其特點是透光率極好，沒有雜質(zhì),靜電保護膜,表面硬化厚后硬度可達4-6H以上。 目前特別推薦用于硬化處理的PMMA材料，國內(nèi)稱為“生板”。4 結(jié)論和展望采用上述思想設(shè)計的手壓式手電筒，其手壓發(fā)電功能真正實現(xiàn)了高效化，節(jié)能化，環(huán)?；?。在實際應用中能提高了其市場競爭力，消除了使用者對于手壓式手電筒是否依賴電池的懷疑，提高了手壓式手電筒的整體性能，具有很好的應用范圍和推廣價值。由于手電筒更換電池頻繁，成為了污染環(huán)境的一個源頭。而手電筒成本低