100uf贴片电容
作者：CaiCaiWood
前言
大家好，我是@CaiCaiWood，复旦大学物理电子学毕业，对光电技术略有研究，现职是一名大厂VR研发工程师。作为一名科技宅，自然很喜欢研究消费电子产品，也会手工拆解一些，研究一下产品的设计思路。 今天拆解研究的的对象是Ulike家的Air3 脱毛仪，拆解它的原因是我很少看到蓝宝石的脱毛仪，并且他们家的冰点工艺，宣称可以无痛脱毛。
那么，我比较好奇两个问题：1、它是怎么脱毛的？2、又是如何做到“冰点”无痛的，蓝宝石在其中发挥了什么作用？
第一个问题比较好回答，拆解之前我做了一点微小的研究。简单来说，脱毛仪是通过红外光的透射和光热效应选择性地热分解颜色较深地毛囊区域，使其萎缩，短期无法再生长，从而实现“脱毛”的目的。关键词是”透射“、“光热效应”和“选择性热分解”，红外光波长长，透射能力强，热效应效果明显这很好理解。选择性热分解是因为黑色物体相对非黑色物体吸光效果更好，吸收的光自然转化为热能。黑色毛囊相对浅色皮肤更容易吸热，在皮肤没有被热效应伤害时毛囊已经被热萎缩了，自然就不容易萌发毛发的”新芽“。
Ulike Air3 是通过IPL（脉冲强光）连击的方式进行脱毛，能量数值是21J（消费级中比较高的水平），因此可以想象它对电源系统设计要求一定很高，满足连续高压或者大电流的需求。另外利用强光"热分解"毛囊，我想多多少少都会有点刺激，而厂家通过在仪器前端“冰镇”的方法缓解痛楚，甚至达到无感的目的。这无疑需要强大的制冷系统。
一边是脉冲强光分解毛囊，一边是冷凝降温镇痛，冰与火之间， 如何既要又要便成为衡量脱毛仪技术水平的一项指标。带着这些问题，今天的拆解的目标就是搞明白第二个问题，Ulike Air3 能量高达21J，它的冰点无痛是怎么做到的？蓝宝石又在其中起什么作用？下面就带大家看看Ulike 蓝宝石冰点脱毛仪Air3内部脉冲强光系统以及散热系统是怎么设计的。
提前剧透一下，Ulike Air3 脱毛仪内部暗扣很多，非常难拆，看在我拆了四个小时的份上，看官老爷们看过还请点个小赞支持一下。
拆解前先快速开个箱，脱毛痛否？
开拆之前，我还是想亲自体验一下脱毛效果，究竟痛不痛？
下面是Ulike Air3 开箱后的主要配件，包括剃毛刀、折叠墨镜、绒布收纳袋说明书和装脱毛仪的小盒子。
拆开小盒子就能看到Ulike Air3 脱毛仪本体和一个电源。脱毛仪本身不大，我手里这个是紫色，个人感觉比较好看，外壳是PMMA材质，水晶质感、透明温润，拿来送女生自然是很不错的。 拿我手里的 iPhone14 对比一下大小，大家就能看明白了。
如果是像我一样第一次使用脱毛仪的，一定要仔细阅读说明书，并在使用中注意安全操作。 比如我就是第一次知道使用脱毛仪之前原来是要先剃毛的，还有使用脱毛仪时为了防止脉冲强光伤害眼睛一定要戴墨镜操作！
脱毛仪本身不大，我手里这个是紫色，个人感觉比较好看，外壳是PMMA材质，水晶质感、透明温润，拿来送女生自然是很不错的。 拿我手里的 iPhone14 对比一下大小，大家就能看明白了。
候尝试剃过一次，后来发现长出来的毛更黑更硬就再也没试过了...
今天为了测试脱毛仪以身试法，时隔几十年再次给手毛做了一次剃度，不得说，没有毛的手立刻变得光滑许多...
下一步就是戴上墨镜，照着说明书上手脱毛了，我尝试了一下Ulike Air3 0.7s每次的连击效果。 有一说一，不知道是否有个体差异，但我是真的感觉到不痛，只是透过墨镜能感受到强光。 按照官方说法，脱毛不是一蹴而就的，而是贵在坚持：在第1-2周，每周使用3次，第3-5周，每周使用2次，5周以后，每半个月至一个月使用一次。
值得一提的是，出光口的蓝宝石真的全程冰冰凉凉的，可能因为这个原因实现了无痛的效果。 下面两张图可以看到开机一分钟不到，蓝宝石表面的空气就遇冷液化起雾了。
4小时暴力拆解
说了这么多废话，赶紧进入拆机环节吧！
我的拆机工具很简单，一个iFIXIT 套装 + 尖嘴钳 + 螺丝刀，如果想体验自己拆机，建议戴上手套，避免划伤。
由于没有产品内部结构图，拆机基本靠着刀片、撬棒摸索，把外壳内部的暗扣逐个撬开，出于个人习惯，我从背壳缝隙开始了作案...
大家从这张图也可以看出Ulike Air3 内部的暗扣非常多，所以过程中废了九牛二虎之力！为了把这个背壳撬开，不夸张地说，我花了足足一个小时！当然这也说明Ulike Air3 外壳结构非常牢固，基本上摔到地上也不会裂开。
Finally，借助撬棒和尖嘴钳，背壳终于被我撬开，外壳破坏严重基本不具备复原价值了。拆开之后我才发现，背壳上有很多前壳下面延伸过来的螺丝孔，我是靠钳子硬拉开的...也就是说如果从PMMA前壳开始动手应该会容易很多，血泪教训。
先欣赏一下Ulike Air3从背壳拆开的内部图。基本结构可以看到左边整个电源处理部分，中间是一个涡轮散热风扇，再右边是一个铜栅散热器。后面会有对电路的硬核详解。
进一步拆解脱毛仪头部位置，基本看到了脱毛仪的光路部分，散热器右边红框内是气体放电灯+反射器结构，再往右蓝框里就是蓝宝石了，属于白色蓝宝石。
下面这张图可以更清晰地看到反射器的结构，其实就是一个水平拉伸的抛物面反射器，气体灯置于抛物面焦点出，出来的光接近平行光。
从这个角度可以看出格栅散热器还连着一块平板，这个平板学名匀热板，采用了VC液冷（真空腔均热板技术，英文名称Vapor Chamber），属于目前被动散热”天花板“技术，最早是由散热厂商Celsia 为AMD高端显卡提供的散热解决方案，用来代替热管散热，现在常在高端游戏手机上看到。
正反面拆解完毕，来一个正面全家福。
再来一个背面全家福。
硬核解析：脉冲强光驱动电路 + 散热系统设计分析
脉冲强光驱动电路
整体电路集中在下面图片紫色框内。由于Ulike Air3 有一个外置电源适配器，因此从市电交流过来的整流稳压部分基本上是在适配器里完成了，进入主机部分已经是直流电。主机电路上可以看到两个100uf 50V耐压值铝电解电容，两个4.7uH 贴片式电感，所以可以推测进入主机的电压至少已经降低到36V安全电压以内，也就保证了用户使用时的用电安全。这种贴在皮肤上使用的电器，安全一定是第一位的，而这款在使用安全上确实很达标。
图片下侧铜线包裹的应该是能耐大电流的铜线电感。 前面提到脱毛仪需要驱动脉冲强光，我估计这个大概率是一个boost升压电路，把电压抬高到一个较高水平。这个巨大黑色圆柱物体推测是一个超大电容，具体有多大，标称值是1300uf/350V。
前面提到，因为连续脉冲强光的存在，Ulike Air3 必须具备强大的电源稳压能力，抗住连续高压或者大电流的应用，这时候就需要超大电容的强大蓄电能力，从标称值看，光源的供电电压也即电压升压值大概也在300V以内。在小体积内做到0.7秒间隔的连续高压释放，Ulike Air3 的稳压能力还是十分可观的。（图片中红框位置本来是放置涡轮散热风扇的，被我取下来了。）
我们再考察一下光源部分，从结构上来看，玻璃管内有两个不连接的金属电极，所以它基本上是一个气体放电灯。通过在电极两端施加高压，瞬间击穿形成等离子体再通过两端维持的电压持续放电，瞬间形成很高亮度的光。我不确定它具体是什么光源，猜测可能是氙气灯。
我们再看一下蓝宝石部分，透明蓝宝石下面其实连着一个滤光片，这个滤光片从正面看过去就是琥珀色，加上蓝宝石反射出蓝色光晕（确实很好看），我猜测这个滤光片是为了将氙气灯发出的可见光波段滤除，仅保留红外部分，根据Ulike Air3 产品页描述，剩下的波段是560nm - 1200nm 长光波。560nm - 1200nm的长光波不仅具有美肤功效，而且相比很多脱毛产品的630nm - 1200nm的短光波，它还可以渗透得更深，除了浅中层毛发，对中深层毛发也有抑制作用。
所以整个脉冲强光电路+发光的结构是：
【电压整流-升压-大电容储能】 + 【抛物面反射器+气体放电灯+红外绿光片+蓝宝石】
散热系统设计
Ulike Air3 的散热系统由 【涡轮风扇 + 格栅散热器 + VC匀热板 + 石墨烯散热 +蓝宝石】组成。
下图红框里黑色贴纸部分就是石墨烯，石墨烯下面是匀热板，匀热板和格栅散热器是一体的，格栅散热器传导的热量被涡轮风扇吹散。 所以我觉得Ulike Air3的散热思路是不计成本，把散热做到极致。一面靠风扇+格栅散热的传统主动式散热，另一面靠匀热板+石墨烯的被动式辅助散热，双管齐下，暴力散热。效果有多强力可想而知。
同时提一下，石墨烯上层黄色柔性电路板提供了指示灯以及蓝宝石表面的触摸感应功能。上图绿色框内的主控芯片是来自STMicro的MCU，它通过连接下图中的电容感应电极片确定脱毛仪出光口是否真的接触到人的皮肤，保证足够安全的强光触发。
再回到散热系统，下面这张图可以看到蓝宝石和匀热板的连接部分是覆有硅脂的，这种硅脂我们常用于CPU金属壳和散热器之间的导热。
因为蓝宝石是接触人皮肤的第一道门面，后面散热系统支持的力度究竟有多大，不如实测一下。 在25度室温条件下，测试蓝宝石表面温度发现只有4.5左右，有一说一，降温确实挺猛！
所以就回到了文章最开始提出的问题，为什么要用蓝宝石？
我查阅了一点微小的资料，在不同材料的导热系数中（单位统一W/(m·K)），相比导热效率非常高的钻石（2300）和金属（200-500），蓝宝石（46）的导热系数不占优势，但也比常见的有机玻璃（0.14 - 0.20）和玻璃（0.52-1.01）强很多。作为对比，空气的导热系数只有0.03左右。
钻石造价高昂，金属不透光，显然不能作为出光口的导热材料，选用蓝宝石虽然成本较高，但是相对性能不好的玻璃也算是成本不敏感追求效能的一种选择。
除此之外，蓝宝石就几乎只剩优点了，蓝宝石透光率高，硬度高，耐磨，材料特性优越。另外蓝宝石作为高端手表常用的材料，消费者认知度高，口碑佳，为了为品牌造势，选择它自然也有营销的考量。
总结
本文从一次好奇心出发，到耗资两三千的材料费，前后耗时若干天的拆解研究结束，基本摸清了Ulike Air3 内部包括脉冲强光电路和散热系统的设计。自己简单试用，感受良好。不知道各位看官看到这里是否和我有一样的感受，Ulike Air3 内部做工用料还是挺舍得下血本的，散热系统能上的都上了，蓝宝石也是说用就用啊！所以说如果让我选择一件美容产品送给女朋友，至少这款脱毛仪我认为是物有所值，不是智商税。另外就是外观上来说，Ulike Air3确实比较精致，blingbling的感觉，至少从我直男审美来看，很不错，会加入礼物备选清单。
以上，感谢各位阅读，如果你觉得读完还不错，有价值，欢迎点赞支持或评论探讨，谢谢！
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