白光LED（發光二極體）頭燈.pdf

白光 LED （發光二極體）頭燈 * DIY與測試 台北縣山岳協會 嚮導 馬偕紀念醫院 醫事放射師 張介群 chyun@.tw * 原文是依據曾發表於北縣山協會刊 102 期的內容為主，作為部份修改。 白光 LED （發光二極體）頭燈DIY 與測試 摘要： 應用既有的登山裝備頭燈” ” ，在不破壞本體結構下進行改裝；嚐 試由一般常用的燈炮頭燈，改變成以白光 LED照明為主，以達到省 電與環保為目的。 在實際應用上發現工作電壓偏高的現象 ，並額外產生消耗問題； 企圖增加電阻來限制電流，來改善不正常工作狀態。也將一般使用的 蠟燭燈與頭燈並列測試比較。最後使用兩顆 AA 電池安裝脈衝調頻 （Pulse-Frequency-Modulation, PFM ）線路裝置，做為實驗比較。 關鍵詞： DIY 、LED 、登山、頭燈。 壹、前言： 一般人，在夜間生活或活動中，只要隨手將電源打開，燈光自然 就會照明，不用憂慮，是很天經地義的事情。可是歷經全台大停電與 九二一地震後，似乎提醒了我們，人類對於電力需求的過度依賴性； 可是，現在又有多少人會記起當時缺電的痛苦？ 有登山經驗的人都知道夜宿或晚上遲歸時，總是需要攜帶照明用 具。通常，在營地活動中較常用的是營燈或頭燈，否則只好接受摸黑 的痛苦。人類能脫離自然的束縛，來自應用自然能力的提升，使用光 源來當做照明設備；處在自然界中，卻要直接面對自然的挑戰，如何 增加效率？ 1 有關白光發光二極體 LED （Light-Emitting Diode, LED ） 頭燈，最 近市面售如有法製PETZL Tikka Headlamp的白光 LED頭燈、極為輕 便、但不可替換其他燈泡且價格達 900+ 150 元；美製MATRIX LED 頭燈、具脈衝調頻 （Pulse-Frequency-Modulation, PFM ）線路裝置， 兩顆電池，亦有可替換類型燈泡，雖較實用，但價格更高達 1750+250 元。探究白光LED本身，具有低耗電量的特性，其耗電量約為一般燈 泡 15%~10% 、日光燈的50%2 ，未來更可能提升更高效率與亮度的空 間、且較無環保的問題。白光 LED特性，發熱量低（沒有熱幅射）， 耗電量小（低電壓、低電流起動）、壽命長（一萬小時以上）、反應速 度快（可在高頻操作）、耐震、耐衝擊不易破、廢棄物可回收，沒有 白熾燈泡高耗電、易碎及日光燈廢棄物含汞污染的問題。因而考慮自 行著手 LED頭燈 DIY ，將經驗與山友同好分享。 此次DIY所使用的以市面出售一般常見照明用白光 LED為主；白 光LED基本有幾種製程，其中以日亞化（Nichia ）以460nm波長的利 用 InGaN藍光 LED晶粒加上 YAG黃色螢光體封裝在一起，這種型式較 為成熟，做為本次的材料3,4 。其工作電壓3.6伏特，電流 20毫安培。 符合這樣的工作電壓正好 SPORT MAN SP-700 防雨頭燈，此種頭燈採 取三顆 AA電池適合的條件。另外日本住友電工以 ZnSe為材料的白光 LED ，唯效率與壽命經皆不及前者，而最近又開發高達前兩者10倍 以上高效率紫外線為主的白光LED ，已在實驗室發展成功，惟因成本 關係尚未量產 5 。 貳、工具與材料： 準備電烙鐵（圖一、上方）、斜口鉗（圖一、左下方）與尖嘴鉗 （圖一、右下方）等工具，材料為PS2 六孔接頭