电子烟介绍

电子烟工作过程
吸气时，在传感器中构成高速气流，传感器感知人口腔吸气，从而唤 醒MCU, 经过计算和测量，MCU依据口腔吸力的大小来控制雾化器的输出功率。 雾化器由高频振荡电路和电热丝组成，在雾化器中，高纯度烟液经超微雾化 泵加压后进入雾化室，在高频超声波的震动场内临界雾化成0.5-1.5um左右的 雾滴，再配合吸入的气流分散成气溶胶的形式，进而构成模仿烟气的汽雾， 外表似烟，实则是雾。临界雾化条件是用加热的方式使液体外表张力减低至 最易雾化的水平，模仿烟雾的同时也模仿了普通烟气的温度（50-60摄氏度）。 同时电子烟前端的绿色指示灯点亮，模仿烟头火光，标明电子烟处在吸烟形 态。当中止吸气时，传感器中的气流消失，雾化器停止工作，电子烟前端的 红色指示灯熄灭，吸烟结束。 电子烟经过芯片和气流感应器控制烟雾大小，烟碱液被雾化，将含有 烟碱和香精的溶液雾化成微粒，经过肺部吸收，同时吐出模仿烟雾。而不含 香烟中的焦油和其他无害成分，也不会发生二手烟，亦不会洋溢或旋绕在密 闭空间中；而传统香烟是以烟叶或烟草点火燃烧， 同时危害了吸烟者与非吸 烟者的健康。
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1.1 什么是电子烟?
电子烟是一种低压的 微电子雾化设备,不需燃 烧,大部分是通过可充电 锂电池供电,电流通过雾 化器将雾化器中的烟油 雾化,模拟吸烟时产生的 烟雾,可添加食用香料来 增添香味。
1.2 电子烟工作原理
电子烟主要由气流监测 器、控制电路、雾化头、 LED、锂电池组成。吸烟 时控制芯片可监测到气 流流动，控制加热雾化 头使发出模拟烟雾，没 有气流流过时，控制芯 片进入到待机状态。
1.3 电子烟各组成部分
1.3.1
雾化器
• 雾化头内部预装有不同浓度的烟碱液，其雾化方式分为： • 1）较高级的雾化方法：经超微雾化泵加压进入雾化室，在高频 超声波振动下雾化成 0.5-1.5um 的烟雾，在由吸入气流组成气溶 胶，形成模拟烟雾的气雾。临界雾化条件是用加热的方式使用液 体表面张力减低至最易雾化的程度，模拟烟雾同时也模拟普通烟 雾的温度（50-60 摄氏度）。 • 2）最简单而经济的是用发热丝缠绕在一个柱状耐热材料上，加 热丝使侵润在耐热材料上的烟碱液产生气体。目前，市面上大部 分电子烟都是采用的此种方式。
4.1 电子烟较传统 烟草危害更小
烟草烟雾中含有 7000 余种化学成 分,其中数百种为有害物质,至少 69 种为致癌物。对人体产生伤害最 大的为焦油、一氧化碳、放射性 物质等有害物。长期抽烟将导致 患恶性肿瘤、呼吸系统疾病、心 脑血管疾病、生殖和发育异常、 糖尿病等相关病症的几率上升。 由于电子烟烟油中剔除了卷烟中 主要的有害物质焦油、一氧化碳、 反射性物质等,因而避免了抽卷烟 而对身体造成的危害。
2 电子烟进化史
2004年至今,电子烟从第一代已经发展至第三代,在质量和口感上都 有了很大的提升,同时具有丰富的口味选择和个性化的外观设计。 从第一、第二代产品需手工调整电压到第三代产品可芯片控制功率、 温度。性能更加先进、体验更加完美的产品不断地出现在市场。
3 电子烟分类
• 电子烟主要可以按以下几个方法分类: • 1.使用烟油还是烟弹; • 2.按电子烟动力舱类型分类; • 3.按用户抽吸方式分类; • 4.按电子烟外型分类。
按使用烟油还是 烟弹分类, 可以分为使用一 次性烟弹的电子 烟和使用烟油、 雾化器的电子烟。
按电子烟动力 舱类型分类, 可以分为机械 型和电子型。
按用户抽吸方式分类— —大小烟雾的分类
可将电子烟分为嘴吸式 (Straight to mouth)、肺 吸式(Straight to lung)、 以及口肺双吸式。电子 烟抽吸方式的不同是由 于其功率不同导致产生 烟雾量的不同。
1.5.3 云端服务器
1、设定与升级： 设定抽烟计划，实现有计划吸烟， 规律戒烟；可以设置电子烟时间 与手机时间同步，实时统计每次 抽烟的数据并且将数据上传云端， 对应可以看到个人抽烟习惯。 2、随时随地查看数据： 通过蓝牙将数据传送至云端服务 器，获取健康管理建议，如提供 您每日血压，脉搏，体温体征曲 线图等详细体征数据。
1.5 新型电子烟方案分析
随着电子烟产品的普及和流行，客户群越来越大，蓝牙连接 手机，手机操控电子烟，摆脱了单一的“替烟、戒烟产品”标签。 蓝牙、APP、云端与电子烟的结合，可带来全新互动体验，随时随 地了解吸烟习惯；和云端服务器，打造功能完善的健康服务平台。
1.5.1
蓝牙BLE电子烟方案结构图
鹦鹉螺雾化器结构
雾化芯结构
1.3.2
烟油
烟油属于电子烟的 消耗品,既不属于 电子烟设备的零部 件,也不属于原材 料。
1.4 通用电子烟方案分析
通用电子烟的工作流程为，当有气流 (吸气或呼气) 气 流穿过唛头，唛头即产生模拟信号。唛头的模拟信号到达 一定程度引起中断，唤醒 MCU，随即驱动 PMOS，加热发 热丝喷放烟雾，并且点亮 LED。当 MCU 监测到模拟信号减 弱或者消失，停止驱动 PMOS 和 LED，然后监测电池电压， 如无到达最低值则睡眠，到达最低值则闪烁 LED 进行低电 压提醒。因为电路和 MCU 都无 LDO 稳压，电池供电时监 测电池电压则需要基准电压，所以电路中采用 tl431 电路 提供基准电压。
2、空中升级： 支持快速10秒升级，永远享受最 新口感。 3、温度控制： 根据个人的吸烟喜好，可以通过 APP随心调控电量，调节电压和温 度以控制烟雾量大小。 4、安全加固： 电子烟与手机连接都是独一无二 的匹配，除非电子烟设备本人解 锁，不然其它第三方设备无法进 行连接。 5、密保功能： 顾名思义是密码设置和密码查询， 保护个人隐私。
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电子烟行业前景
电子烟行业迅猛发展，具备广阔的发展前景，除了其自身具有多样 化等优势之外，卷烟的价格和民众的健康意识不断提高、卷烟的控 制日益严格都为电子烟的发展创造了条件。特别在我国，仍在起步90%以 上的电子烟，但国内消费市 场仍然很小。按照中商产业 研究院的说法，欧美市场占 据了出口份额的83.7%，而 仅有6%的产品最终在国内消 化。目前我国有3.16 亿的烟 民，而电子烟的消费者大约 在 150-200 万之间，仅占吸 烟总人口的 0.47%-0.63%。
1.5.2 蓝牙与手机端 APP的配合
1、用户注册激活设备： 蓝牙电子烟方案兼容低功耗蓝牙协 议，配合电子烟APP，通过用户注册 来激活设备（根据相关法规，我国 禁止向未成年人出售电子烟。因此 蓝牙电子烟方案，可以通过利用蓝 牙技术来限制未成年人对其产品的 使用，实现年龄管控；而对符合法 规的用户，不仅可以随时随地，享 受吸烟带来的快感，还可通过手机 APP查询个人抽烟习惯；甚至可以将 个人抽烟记录上传至云端服务器， 获取健康管理建议）。
按电子烟功率分类 可分为小烟、中烟、 大烟。小烟即为以 如烟、蓝白电子烟 为代表的产品。中 烟最常见的为EGO 系列的电子烟。大 烟一般包括,雾化 器,动力舱,可以重 复注油,功率相对 较大。
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电子烟比较传统烟草的优势
• 1、危害更小。 电子烟不燃烧,不含焦油,不含普通烟燃烧时产生的会导致呼吸系统与心 脑血管系统疾病的460多种化学物质等特点,从而除去了普通烟中的致癌 物质,对人身体危害更小; • 2、口感接近,口味更加丰富。 消费者只需挑选可调节电压电量及可调气流的电子烟搭配合适的烟油,就 能保持其口感与卷烟相差无几;此外,电子烟样式、烟油口味丰富且具个 性化,是很多消费者选择的理由; • 3、电子烟相对卷烟性价比高。 英国公共组织研究表明,传统烟民年均花费是一次性电子烟花费的2倍,可 注油电子烟花费的4倍,从经济角度来看,电子烟较传统烟草性价比更高。
基于 EFM8 的电子烟电路原理图
1）通过唛头或者按键唤醒 EFM8。 2）唤醒后，首先进行电池电压监测，如电池电压正常， 则根据设置值或者默认值，把 PWM 输出到功率电路，进 行选定功率输出，并通过反馈来校准输出功率。如电池 电压低于最低电压值，则通过 OLED 显示提醒。 3）可以通过按键调整输出功率值。 4）USB 端口插入后进行判断，决定是否对电池进行充电。 5）独立充电 IC 进行过充保护。 6）LED 可显示电池电量，当前功率值。
4.3 电子烟性价比 高可替代卷烟成为一 种新型抽烟方式
在价格方面,全球范围内仅有几个 国家的卷烟价格低于中国,欧美发 达国家对烟草征收重税,其烟草价 格远高于电子烟,例如在挪威一包 普通万宝路香烟价格高达93元人 民币,是电子烟价格的3倍以上。据 英格兰公共卫生组织统计,烟民每 年平均花费2569美元,一次性电子 烟每年平均花费1387美元,可注油 电子烟平均花费600美元,从经济 角度出发,电子烟性价比高。
7）在无编程功率输出方案中，发热丝的直接到电池，没 有线性功率输出，满电和低电时功率相差甚远，导致出 烟量变化太大，严重影响使用者口感. EFM8 方案从满电 到低电输出功率基本一致。
8）使用者对烟雾量的敏感度不同，固定的输出功率并不 合适每一个人， EFM8 方案可让使用者可自行设置喷发 烟雾量范围。 9）EFM8 方案无需专用充电器，手机充电器或电脑 USB 都可以对电池进行充电。
以EFM8 方案为例
该框图中锂电池的电压 3.3V~4.2V，气流监测可用 咪头。 框图中 OLED 是用来 显示电池电压以及功率状态。 按键用来唤醒出烟和调整出 烟量 (发热丝功率)。作为主 控单元 MCU，EFM8 对锂电 池有过放和欠压保护、充电 过程监测和显示、及其过充 保护，短路监测等。
4.2 口感接近、口 味更加丰富
现今电子烟技术不断发 展,已经可以做到以假乱 真的地步。烟草以及一 般卷烟的口感都有以下 几个特点:辛辣、刺喉、 苦涩、烟草香等,烟油同 样可以具备。此外,电子 烟样式、烟油口味丰富 且具个性化,是很多消费 者选择的理由。
4.2.1 影响电子烟口感 的因素 烟油原料、雾化仓的大 小、气流、电压和电量。 挑选可调节电压电量及 可调气流的电子烟搭配 合适的烟油,电子烟的口 感能与卷烟相差无几。