Фонарик ( США ) или фонарик ( СЕ ) — это портативная ручная электрическая лампа. Раньше источником света обычно была миниатюрная лампа накаливания , но с начала 2000-х годов они были заменены светодиодами (LED). Типичный фонарик состоит из источника света, установленного в отражателе, прозрачной крышки (иногда совмещенной с линзой ) для защиты источника света и отражателя, батареи и переключателя , заключенных в корпус.
Изобретение сухих элементов и миниатюрных электрических ламп накаливания сделало возможным появление первых фонарей с батарейным питанием примерно в 1899 году. Сегодня в фонарях используются в основном светодиоды и они работают на одноразовых или перезаряжаемых батареях . Некоторые из них приводятся в действие пользователем, поворачивающим рукоятку , встряхивающим лампу или сжимающим ее. Некоторые имеют солнечные панели для подзарядки аккумулятора. Фонарики используются в качестве источника света на открытом воздухе, в местах без стационарного освещения, при перебоях в подаче электроэнергии или когда необходим переносной источник света.
Помимо универсального ручного фонаря, многие его формы были адаптированы для специального использования. Налобные или нашлемные фонарики, предназначенные для шахтеров и отдыхающих, оставляют обе руки свободными. Некоторые фонарики можно использовать под водой или в легковоспламеняющейся атмосфере.
Ранние фонари работали на угольно-цинковых батареях , которые не могли обеспечить постоянный электрический ток и требовали периодического «отдыха» для продолжения работы. [1] Поскольку в этих первых фонариках также использовались энергонеэффективные лампы накаливания с углеродной нитью, «отдых» происходил через короткие промежутки времени. Следовательно, их можно было использовать только короткими вспышками, отсюда и распространенное в Северной Америке название «фонарик». [2]
Первая батарея с сухими элементами была изобретена в 1887 году. В отличие от предыдущих батарей, в ней вместо жидкости использовался пастообразный электролит. Это была первая батарея, подходящая для портативных электрических устройств, поскольку она не проливалась и не ломалась и работала в любом положении. Первые сухие аккумуляторы массового производства появились в 1896 году, а вскоре последовало изобретение портативных электрических фонарей. Портативные ручные электрические фонари имели преимущества по удобству и безопасности по сравнению с факелами (горения) , свечами и фонарями . Электрическая лампа не имела запаха, бездымна и выделяла меньше тепла, чем освещение, работающее на сжигании. Его можно было мгновенно включать и выключать, что позволило избежать риска возгорания.
10 января 1899 года британский изобретатель Дэвид Мизелл получил патент США № 617 592, переданный компании American Electrical Novelty and Manufacturing Company . [3] Это «электрическое устройство», разработанное Мизеллом, питалось от батареек типа «D» , уложенных спереди назад в бумажной трубке с лампочкой и грубым латунным отражателем на конце. [2] [4] Компания подарила некоторые из этих устройств полиции Нью-Йорка , которая отреагировала на них положительно.
Лампы с углеродной нитью и довольно грубые сухие элементы сделали первые фонарики дорогой новинкой с низкими продажами и низким интересом производителей. Разработка лампы с вольфрамовой нитью в 1904 году, эффективность которой в три раза превышала эффективность типов с угольной нитью, а также улучшенные батареи разных размеров сделали фонарики более полезными и популярными. Преимущество мгновенного контроля и отсутствия пламени означало, что ручные электрические фонари начали заменять лампы внутреннего сгорания, такие как ураганные фонари . [5]
К 1907 году было доступно несколько типов фонарей: трубчатые ручные, фонари, которые можно было положить для длительного использования, карманные фонарики для работы на близком расстоянии и лампы типа прожектора с большим рефлектором для освещения удаленных объектов. В 1922 году в Соединенных Штатах насчитывалось около 10 миллионов пользователей фонариков, а годовые продажи возобновляемых батарей и фонарей составляли 20 миллионов долларов, что сопоставимо с продажами многих электроприборов с сетевым питанием. [6] Фонарики стали очень популярны в Китае; к концу 1930-х годов фонарики производили 60 компаний, некоторые из которых продавались всего за одну треть стоимости аналогичных импортных моделей. [7] Миниатюрные лампы, разработанные для фонарей и автомобилей, стали важным сектором бизнеса по производству ламп накаливания.
Светодиодные фонарики появились в начале 2000-х годов. [8] Компания Maglite выпустила свой первый светодиодный фонарик в 2006 году. [9]
В фонарях накаливания используются лампы накаливания, состоящие из стеклянной колбы и вольфрамовой нити. Лампы находятся под вакуумом или заполнены аргоном , криптоном или ксеноном . В некоторых мощных фонариках накаливания используются галогенные лампы , колба которых содержит галогенный газ, такой как йод или бром , для увеличения срока службы и эффективности лампы. Во всех фонарях, кроме одноразовых или новинок, лампочка заменяется пользователем; срок службы лампы может составлять всего несколько часов. [10]
Светоотдача лампы накаливания в фонарике сильно варьируется в зависимости от типа лампы. Миниатюрная лампа-брелок излучает один или два люмена. Фонарик с двумя D-элементами, использующий обычную миниатюрную лампу с предфокусировкой, дает порядка 15–20 люмен света [11] и луч мощностью около 200 свечей . В одной из популярных моделей перезаряжаемых фокусирующих фонарей используется галогенная лампа, мощность которой составляет 218 люмен. Для сравнения, бытовая лампа накаливания мощностью 60 Вт будет производить около 900 люмен. Световая отдача или люмены, производимые на ватт потребляемой мощности лампочек для фонарей, варьируется в приблизительном диапазоне от 8 до 22 люменов/ватт, в зависимости от размера лампы и заполняющего газа, при этом 12-вольтовые лампы с галогенным наполнением имеют самую высокую эффективность. . [ нужна цитата ]
Мощные белые светоизлучающие диоды (СИД) в большинстве случаев заменили лампы накаливания в практичных фонариках. Светодиоды существовали десятилетиями, в основном как индикаторные лампы малой мощности. В 1999 году корпорация Lumileds из Сан-Хосе, Калифорния , представила Luxeon LED, мощный излучатель белого света. Это сделало возможным создание светодиодных фонарей по мощности и времени работы лучше, чем у ламп накаливания. Первым светодиодным фонариком Luxeon был Arc LS, разработанный в 2001 году . Белые светодиоды в корпусах диаметром 5 мм производят всего несколько люмен каждый; многие блоки могут быть сгруппированы вместе для обеспечения дополнительного света. Светодиоды большей мощности, потребляющие более 100 миллиампер каждый, упрощают задачу оптического проектирования, создавая мощный и точно контролируемый луч.
Светодиоды могут быть значительно более эффективными, чем лампы накаливания : белые светодиоды производят порядка 100 люмен на каждый ватт по сравнению с 8-10 люменами на ватт небольших ламп накаливания. Светодиодный фонарик имеет более длительный срок службы батареи, чем фонарик накаливания с сопоставимой мощностью. [10] Светодиоды также менее хрупкие, чем стеклянные лампы. Светодиодные лампы имеют другие спектры света по сравнению с источниками накаливания, и изготавливаются в нескольких диапазонах цветовой температуры и индекса цветопередачи . Поскольку светодиод имеет более длительный срок службы по сравнению с обычным фонарем, очень часто его устанавливают стационарно. Фонарики, предназначенные для ламп накаливания, часто можно заменить на более эффективные светодиодные лампы. [12]
Светодиоды обычно должны иметь какой-то элемент управления для ограничения тока через диод. Фонарикам, использующим один или два одноразовых элемента на 1,5 В, требуется повышающий преобразователь для обеспечения более высокого напряжения, необходимого для белого светодиода, которому для работы требуется около 3,4 В. В фонариках, использующих три или более сухих элементов, может использоваться только резистор для ограничения тока. Некоторые фонарики регулируют ток через светодиоды электронным способом, чтобы стабилизировать светоотдачу по мере разряда батарей. Светодиоды поддерживают почти постоянную цветовую температуру независимо от входного напряжения или тока, в то время как цветовая температура лампы накаливания быстро снижается по мере разряда батареи, становясь более красной и менее заметной. Регулируемые светодиодные фонарики также могут иметь выбираемые пользователем уровни мощности, соответствующие задаче, например, слабый свет для чтения карты и высокий уровень мощности для проверки дорожного знака. Это было бы трудно сделать с одной лампой накаливания, поскольку эффективность лампы быстро падает при низкой мощности.
Светодиодные фонарики могут потреблять от аккумулятора 1 Вт и более, производя не только свет, но и тепло. В отличие от вольфрамовых нитей, которые для получения света должны быть горячими, светоотдача и срок службы светодиода уменьшаются с температурой. Рассеивание тепла светодиодом часто требует, чтобы небольшие мощные светодиодные фонарики имели алюминиевые или другие корпуса с высокой теплопроводностью, отражатели и другие детали для рассеивания тепла; они могут нагреваться во время использования. [13]
Световая отдача светодиодных фонарей варьируется еще сильнее, чем ламп накаливания. Лампы типа «брелок», работающие от батареек-таблеток , или фонари, использующие один светодиод диаметром 5 мм, могут производить всего несколько люмен. Даже небольшой светодиодный фонарик, работающий на элементе АА, но оснащенный светодиодом, может излучать 100 люмен. Самые мощные светодиодные фонарики производят более 100 000 люмен и могут использовать несколько светодиодов. [14]
Светодиоды более эффективны при производстве цветного света по сравнению с лампами накаливания и фильтрами. Светодиодный фонарик может содержать разные светодиоды белого и цветного света, которые пользователь выбирает для разных целей. Цветные светодиодные фонарики используются для сигнализации, выполнения специальных досмотровых задач, судебно-медицинской экспертизы или для отслеживания кровяных следов раненых охотничьих животных. Фонарик может иметь красный светодиод, предназначенный для сохранения темновой адаптации зрения. Ультрафиолетовые светодиоды можно использовать для инспекционного освещения, например, для обнаружения флуоресцентных красителей, добавленных в системы кондиционирования воздуха для обнаружения утечек, проверки бумажных денег или проверки УФ-флуоресцентных меток на белье или держателях билетов на мероприятия. Инфракрасные светодиоды могут использоваться в качестве осветителей систем ночного видения. Светодиодные фонарики могут быть совместимы с приборами ночного видения .
Менее распространенный тип фонаря использует в качестве источника света газоразрядную лампу высокой интенсивности (HID-лампу). В газоразрядной лампе HID в качестве наполнителя используется смесь солей металлогалогенидов и благородного газа . HID-лампы производят больше света, чем традиционные фонарики накаливания, используя то же количество электроэнергии, хотя и не так много, как светодиоды высокой мощности. Лампа служит дольше и более устойчива к ударам, чем обычная лампа накаливания, поскольку в ней отсутствует относительно хрупкая электрическая нить накаливания, которая есть в лампах накаливания. Однако они значительно дороже ламп накаливания из-за наличия балластной схемы, необходимой для запуска и работы лампы. HID-лампе требуется короткое время для прогрева, прежде чем она достигнет полной мощности.
LEP означает лазерно-возбужденный люминофор. Источником света является синий лазерный диод, который направляется на слой люминофора для получения белого света. С учетом того, что первый фонарик LEP появился в 2018 году, в настоящее время существует несколько десятков фонарей LEP, в основном из Китая. На данный момент используются 2 типа модулей ЛЭП. [15] Лазерный свет либо проходит через слой люминофора, создавая белый свет, либо направляется на этот слой зеркалом. Зеркальный тип встроен в пластиковый модуль, а просвечивающие модели обычно имеют медно-алюминиевый корпус и намного меньше пластикового типа.
Некоторые аксессуары для фонарика позволяют изменять цвет света или по-разному рассеивать свет. Полупрозрачные цветные пластиковые конусы, надетые на линзу фонаря, увеличивают видимость, если смотреть сбоку от источника света. Такие сортировочные палочки часто используются для управления автомобилями или самолетами в ночное время. Цветные линзы, надетые на конец фонаря, используются для сигнализации, например, на железнодорожных станциях. Цветной свет иногда бывает полезен охотникам, выслеживающим раненую дичь после наступления сумерек, или для судебно-медицинского обследования местности. Красный фильтр помогает сохранить ночное зрение после выключения фонарика и может быть полезен для наблюдения за животными (например, за гнездящимися морскими черепахами ), не беспокоя их. [16]
Съемные световоды, состоящие из жестких изогнутых пластиковых стержней или полужестких или гибких трубок, содержащих оптические волокна, доступны для некоторых фонарей для проверки внутри резервуаров, стен или конструкций; если в этом нет необходимости, световод можно снять и использовать светильник для других целей.
Ручной фонарик — это небольшой фонарик размером с ручку , часто содержащий две батарейки типа АА или ААА . В некоторых типах лампы накаливания имеют встроенную линзу , фокусирующую свет, поэтому в фонарике нет отражателя. Другие используют лампы накаливания, установленные в отражателях. Светодиодные фонарики становятся все более распространенными. Недорогие устройства могут быть одноразовыми, без возможности замены батарей или лампочек, а иногда на них наносится реклама в рекламных целях.
Налобный фонарь предназначен для ношения на голове и часто имеет отдельные компоненты лампы и аккумулятора. Аккумулятор можно прикрепить на затылке или в кармане для улучшения баланса. Фары оставляют руки пользователей свободными. Налобный фонарь можно прикрепить к полям шляпы или прикрепить к каске вместо ремней; другие типы напоминают оправы для очков. Подобно налобному фонарю, фонарик с угловой головкой излучает свет перпендикулярно длине аккумуляторной трубки; его можно прикрепить к повязке на голову, ремню или лямке или положить на плоскую поверхность. Некоторые типы позволяют пользователю регулировать угол наклона головы. Фонарик Fulton MX991/U представлял собой фонарик с угловой головкой, предназначенный для военнослужащих США; светильники подобного стиля остаются популярными.
Тактические фонари иногда крепятся к пистолету или винтовке . Они обеспечивают мгновенное освещение цели. Они достаточно малы, чтобы их можно было легко прикрепить к стволу оружия на направляющей. Тактические фонари должны выдерживать воздействие отдачи и легко управляться, удерживая оружие.
Хотя большинство фонариков рассчитаны на замену батареек и лампочки пользователем по мере необходимости, выпускаются полностью герметичные одноразовые фонарики, например недорогие фонарики-брелки. Когда батарейки разряжены или лампочка выходит из строя, весь продукт выбрасывается.
Лампы для дайвинга должны быть водонепроницаемыми под давлением и используются для ночного дайвинга и дополнительного освещения там, где не может проникнуть поверхностный свет. Батарейный отсек лампы для дайвинга может иметь катализатор для рекомбинации любого газообразного водорода, выделяющегося из батареи, поскольку газ не может быть удален во время использования.
Люди, работающие в опасных зонах со значительной концентрацией горючих газов или пыли, например, в шахтах, машинных отделениях судов, химических заводах или элеваторах , используют «невоспламеняющиеся», «искробезопасные» или «взрывозащищенные» фонарики, сконструированные таким образом, чтобы любая искра в фонарике вряд ли вызовет взрыв за пределами источника света. Для фонаря может потребоваться одобрение органа для конкретной эксплуатации и ожидаемых газов или пыли. Повышение внешней температуры фонаря не должно превышать точку самовоспламенения газа, поэтому замена более мощных ламп или батарей может привести к аннулированию разрешения.
Инспекционные фонари имеют стационарно установленные световоды, содержащие оптические волокна или пластиковые стержни. Другой вариант предполагает установку лампы на конце гибкого кабеля или полужесткого или шарнирного зонда. Такие лампы используются для проверки внутри резервуаров или внутри таких конструкций, как самолеты. При использовании для проверки внутренней части цистерн, содержащих легковоспламеняющиеся жидкости, инспекционные фонари также могут быть классифицированы как огнестойкие (взрывозащищенные), чтобы они не могли воспламенить жидкости или пары. [17]
Отоскопы и офтальмоскопы — это медицинские инструменты, сочетающие в себе ручной источник света и увеличительные линзы для осмотра ушного прохода и глаз соответственно.
На кораблях ВМФ боевые фонари могут использоваться в качестве переносного аварийного освещения. Установленный в основных отсеках корабля боевой фонарь может отсоединяться от крепления и использоваться в качестве переносного освещения в случае выхода из строя основного освещения. В боевых фонарях могут использоваться лампы накаливания или светодиодные лампы, а также одноразовые основные или перезаряжаемые батареи. [18]
Многие фонарики имеют цилиндрическую форму, к одному концу прикреплена лампа в сборе. Однако ранние конструкции имели множество других форм. Некоторые напоминали подсвечники с лампочкой, установленной наверху аккумуляторной трубки, прикрепленной к плоскому основанию, с ручкой. Многие из них напоминали фонари , состоящие из аккумуляторного ящика с ручкой, лампы и отражателя, прикрепленных спереди. Электрические фонари используются для освещения широкой территории непосредственно вокруг фонаря, а не для формирования узкого луча; их можно поставить на ровную поверхность или прикрепить к опорам. В некоторых электрических фонарях используются миниатюрные люминесцентные лампы, обеспечивающие более высокую эффективность, чем лампы накаливания. Портативные ручные электрические прожекторы могут иметь более крупные отражатели и лампы, а также более мощные батареи, чем трубчатые фонарики, которые помещаются в кармане.
Многофункциональные портативные устройства могут включать в себя фонарик в качестве одной из своих функций, например, комбинация портативного радиоприемника и фонарика. На многих смартфонах есть кнопка или программное приложение, позволяющее включить подсветку экрана на полную мощность или включить вспышку камеры или видеоподсветку, обеспечивая функцию «фонарика».
Помимо утилитарных фонариков, были созданы новинки, игрушки и декоративные портативные электрические фонари самых разных форм; В 1890-х годах одним из первых портативных аккумуляторных фонарей была новая фарфоровая булавка для галстука со скрытой лампочкой и батареей.
Самым распространенным источником питания для фонариков является аккумулятор. Основные типы батарей ( одноразовые ), используемые в фонариках, включают таблеточные элементы , углеродно-цинковые батареи как обычного, так и сверхмощного типа, щелочные и литиевые .
Вторичные перезаряжаемые типы включают свинцово-кислотные батареи , NiMH , NiCd батареи и литий-ионные батареи . Выбор батареек играет определяющую роль в размере, весе, времени работы и форме фонаря. Пользователи фонариков могут предпочесть обычный тип батареи, чтобы упростить замену.
Первичные элементы наиболее экономичны при нечастом использовании. Некоторые типы литиевых первичных элементов могут храниться годами с меньшим риском утечки по сравнению с батареями цинкового типа. Длительный срок хранения полезен там, где фонарики требуются только в экстренных случаях. Литиевые первичные батареи также полезны при более низких температурах, чем цинковые батареи, все из которых имеют электролиты на водной основе. Литиевые первичные батареи имеют более низкое внутреннее сопротивление, чем первичные цинковые батареи, поэтому они более эффективны в фонариках с высоким энергопотреблением.
Фонарики, используемые в течение длительного времени каждый день, могут более экономично работать от перезаряжаемых (вторичных) батарей. Фонарики, предназначенные для аккумуляторных батарей, можно заряжать, не вынимая батареи; например, фонарь, хранящийся в транспортном средстве, может быть постоянно заряжен и всегда готов, когда это необходимо. Некоторые аккумуляторные фонарики имеют индикаторы уровня заряда аккумулятора. Светильники при сбое питания предназначены для зарядки аккумуляторов от сетевой розетки и автоматического включения после сбоя питания переменного тока; индикатор сбоя питания можно вынуть из розетки и использовать в качестве портативного фонарика. Фонарики на солнечных батареях используют энергию солнечных батарей для зарядки встроенной батареи для дальнейшего использования.
Один тип фонаря с механическим приводом имеет заводную рукоятку и пружину, соединенную с небольшим электрическим генератором (динамо-машиной). Некоторые типы используют динамо-машину для зарядки конденсатора или батареи, в то время как другие загораются только во время движения динамо-машины. Другие генерируют электричество, используя электромагнитную индукцию . В них используется сильный постоянный магнит , который может свободно скользить вверх и вниз по трубке, проходя при этом через катушку с проволокой. Встряхивание фонарика заряжает конденсатор или аккумуляторную батарею, которая подает ток на источник света. Такие фонарики могут быть полезны во время чрезвычайной ситуации, когда электросети и батареек может не быть в наличии. Фонарики с питанием от динамо-машины были популярны во время Второй мировой войны, поскольку найти замену батарейкам было сложно.
По крайней мере, один производитель производит перезаряжаемый фонарик, в котором для хранения энергии используется суперконденсатор . [19] Конденсатор можно заряжать быстрее, чем батарею, и его можно перезаряжать много раз без потери емкости; однако время работы ограничено относительным объемом конденсаторов по сравнению с электрохимическими батареями.
Отражатель примерно параболической формы концентрирует свет, излучаемый лампочкой, в направленный луч. Некоторые фонарики позволяют пользователю регулировать взаимное положение лампы и отражателя, создавая эффект переменной фокусировки от широкого прожектора до узкого луча. Отражатели могут быть изготовлены из полированного металла, стекла или пластика с алюминизированным отражающим покрытием. Некоторые производители вместо гладкого отражателя используют камешек или «апельсиновую корку», чтобы улучшить однородность излучаемого светового луча. Если используется несколько светодиодов, каждый из них можно поместить в отдельный параболический отражатель. Фонари, использующие систему « полного внутреннего отражения », имеют прозрачный оптический элемент (световод) для направления света от источника в луч; поверхность отражателя не требуется. Для источника света заданного размера более крупный отражатель или линза позволяет создавать более узкий луч, улавливая при этом ту же долю излучаемого света. В некоторых фонарях используются линзы Френеля , которые позволяют уменьшить вес линзы.
Отражатель может иметь плоскую прозрачную крышку для защиты от грязи и влаги, но в некоторых конструкциях имеется пластиковая или стеклянная линза «бычий глаз», формирующая концентрированный луч. Крышка линзы или отражателя должна противостоять ударам и теплу лампы и не должна терять слишком много проходящего света из-за отражения или поглощения. Очень маленькие фонарики могут не иметь отдельного от лампы отражателя или линзы. Некоторые типы лампочек-ручек или небольших светодиодов имеют встроенную линзу.
Отражатель образует узкий луч, называемый на языке любителей «броском», в то время как свет, излучаемый вперед, не попадает в отражатель и образует широкий поток или «разлив» света. Поскольку светодиоды излучают большую часть света в полусфере, линзовые светильники со светодиодом, обращенным вперед, или отражатели, обращенные назад, излучают меньше света. Лампы с переменным фокусом, «зумом» или «наводнением», могут перемещать отражатель или линзу или излучатель; перемещение излучателя ставит перед разработчиком проблему обеспечения отвода тепла от светодиода.
В оригинальных фонарях 1890-х годов в качестве одного из контактов переключателя использовалось металлическое кольцо вокруг оптоволоконного корпуса фонаря ; второй контакт представлял собой подвижную металлическую петлю, которую можно было перевернуть вниз, чтобы коснуться кольца, замыкая цепь. В фонариках использовалось большое разнообразие конструкций механических переключателей с использованием ползунковых переключателей, кулисных переключателей, а также боковых или торцевых кнопок. Распространенной комбинацией является ползунковый переключатель, который позволяет оставлять свет включенным в течение длительного времени, в сочетании с кнопкой мгновенного действия для периодического использования или подачи сигнала. (В более ранних моделях кнопка представляла собой переключатель, а ползунок просто фиксировал кнопку.) Поскольку напряжения и токи низкие, конструкция переключателя ограничена только доступным пространством и желаемой стоимостью производства. Переключатели могут быть закрыты гибким резиновым чехлом для защиты от грязи и влаги и могут иметь подсветку для облегчения обнаружения. Другой распространенный тип переключателя основан на повороте головки фонаря. Фонари, установленные на оружии, для удобства эксплуатации могут иметь дистанционные переключатели.
Электронное управление позволяет пользователю выбирать переменные уровни выходной мощности или различные режимы работы, такие как предварительно запрограммированные режимы мигающего маяка или стробоскопические режимы. Электронное управление может осуществляться с помощью кнопок, ползунков, магнитов, вращающихся головок или вращающихся колец управления. Некоторые модели фонариков оснащены датчиком ускорения, который позволяет им реагировать на встряхивание или выбирать режимы в зависимости от того, в каком направлении свет удерживается при включении. По крайней мере, один производитель разрешает пользователю программировать функции фонаря через порт USB . Электронное управление также может отображать оставшуюся емкость батареи, напряжение или предоставлять информацию о перезарядке или автоматическом уменьшении яркости по мере того, как батарея приближается к полной разрядке.
В ранних фонарях использовались трубки из вулканизированного волокна или твердой резины с металлическими торцевыми крышками. Использовались многие другие материалы, включая тянутую сталь, плакированную латунь, медь или серебро и даже дерево и кожу. Современные фонарики обычно изготавливаются из пластика или алюминия. Пластмассы варьируются от недорогого полистирола и полиэтилена до более сложных смесей АБС или эпоксидных смол, армированных стекловолокном. Некоторые производители имеют собственные рецептуры пластиков для своей продукции. [20] Желательный пластик для изготовления фонариков обеспечивает простоту формования и достаточные механические свойства готового корпуса фонарика. Алюминий, простой, окрашенный или анодированный , является популярным выбором. Он электропроводен, легко обрабатывается и хорошо рассеивает тепло. Используются несколько стандартных сплавов алюминия. Другие металлы включают медь , нержавеющую сталь и титан , которые можно отполировать для придания декоративной отделки. Цинк можно отливать под давлением, придавая ему сложные формы. Магний и его сплавы обеспечивают прочность и рассеивание тепла, аналогичные алюминию, при меньшем весе, но легко подвергаются коррозии.
Металлу можно вытянуть трубчатую форму, или трубчатую экструдированную заготовку можно обработать, чтобы добавить резьбу для головной и хвостовой крышки, накатку для захвата, а также декоративные и функциональные лыски или отверстия в корпусе. Светодиодные фонарики могут иметь охлаждающие ребра, врезанные в металлический корпус. Пластмассы часто подвергаются литью под давлением до почти окончательной формы, и для завершения сборки требуется всего несколько дополнительных технологических этапов. [21] Металлические корпуса обеспечивают лучшее рассеивание тепла для светодиода, но пластик не проводит электричество и может противостоять коррозии и износу.
Промышленные, морские, общественные и военные организации разрабатывают спецификации для фонарей специального назначения. Обычно светоотдача, габаритные размеры, совместимость и долговечность батарей должны соответствовать минимальным ограничениям. Фонари могут быть проверены на ударопрочность, водо- и химическую стойкость, а также на срок службы контрольного переключателя.
Фонари, предназначенные для использования в опасных зонах с горючим газом или пылью, проходят испытания на отсутствие взрыва. [22] Фонари, одобренные для использования в зонах с легковоспламеняющимися газами, имеют маркировку с указанием органа, разрешающего использование ( MSHA , ATEX , UL и т. д.), а также символы условий, в которых проводились испытания. Фонари для взрывоопасных зон могут быть предназначены для автоматического отключения лампы в случае ее разбития во избежание воспламенения горючего газа. [23]
Правила для кораблей и самолетов определяют количество и общие характеристики фонарей, входящих в стандартное защитное оборудование судна. Фонарики для небольших лодок могут быть водонепроницаемыми и плавающими. Униформные службы могут выпускать определенные модели фонариков или могут предоставлять минимальные стандарты производительности, которым их члены должны следовать при покупке собственных фонариков.
Бывший стандарт армии США MIL-F-3747E описывал стандарт производительности пластиковых фонарей с использованием двух или трех сухих батарей D-элементов, прямой или угловой формы, и в стандартном, взрывозащищенном, термостойком направлении движения. и виды проверок. Стандарт описывал только фонарики с лампами накаливания и был отменен в 1996 году.
В США ANSI в 2009 году опубликовал базовый стандарт производительности фонарика FL1 . Этот добровольный стандарт определяет процедуры и условия испытаний общей светоотдачи, интенсивности луча, рабочего расстояния, ударопрочности и водонепроницаемости, а также времени работы батареи до 10 % от первоначальной светоотдачи. Стандарт FL1 дает определения терминов, используемых в маркетинге фонарей, с целью дать потребителю возможность сравнить протестированные продукты со стандартом. [24] Стандарт рекомендует использовать определенные графические символы и тексты для упаковки продукта, чтобы потребитель мог идентифицировать продукты, проверенные на соответствие стандарту. Тестирование может проводиться самим производителем или сторонней испытательной лабораторией.
Стандарт FL1 требует, чтобы измерения, указанные на упаковке, проводились с типом батарей, входящих в комплект поставки фонарика, или с батареями определенного типа. Начальную светоотдачу измеряют с помощью интегрирующего сферического фотометра через 30 секунд после включения света со свежими (или вновь заряженными) батареями. Общий излучаемый свет измеряется в люменах . Сила света определяется путем измерения самого яркого пятна луча фонаря в канделах . Поскольку это мера всего света, излучаемого под телесным углом («конусом» света в определенном направлении), интенсивность луча не зависит от расстояния.
Рабочее расстояние определяется как расстояние, на котором максимальный свет, падающий на поверхность ( освещенность ), упадет до 0,25 люкс . Это сравнимо с полнолунием в ясную ночь. Расстояние рассчитывается из квадратного корня из (интенсивность луча в канделах, деленная на 0,25 люкс); например, интенсивность луча в 1000 кандел дает рабочий диапазон, равный квадратному корню (1000/0,25), или 63 метра. Результат указывается в метрах или футах. Рабочее расстояние указано с точки зрения пользователя фонаря. Свет, направленный прямо на наблюдателя, может быть виден на темном фоне на расстоянии, во много раз превышающем это расстояние, особенно если у наблюдателя есть оборудование ночного видения.
Время работы измеряется с использованием входящих в комплект или указанных батарей и включением лампы до тех пор, пока интенсивность луча не упадет до 10 % от значения через 30 секунд после включения. Стандарт не оценивает поведение выходной мощности фонарика во время работы. Регулируемый фонарь может работать только с медленно снижающейся светоотдачей, а затем резко отключаться, но нерегулируемые типы могут иметь резко снижающуюся светоотдачу уже через короткое время. Производители фар могут использовать другой стандарт, который определяет время работы до тех пор, пока светоотдача не упадет до 1 люкс на расстоянии 2 метра; это значение несопоставимо с измерением времени работы FL 1.
Ударопрочность измеряется путем падения фонарика в шести различных положениях и наблюдения за тем, чтобы он все еще работал и не имел больших трещин или разрывов; сообщается высота, использованная в тесте. Водостойкость, если она указана, оценивается после испытаний на удар; Внутри устройства не должно быть видно воды, и оно должно оставаться работоспособным. Характеристики даны в соответствии с кодом IP , где струя соответствует IP X6, кратковременное погружение — IPX7, 30-минутное погружение на глубину 1 метр и более — IP X8; (глубина указывается, если она превышает 1 метр). Степень защиты IP X8 от FL1 не означает, что лампа пригодна для использования в качестве фонаря для дайвера, поскольку протокол испытаний проверяет работу лампы только после погружения, а не во время погружения. [25]
Потребитель должен решить, насколько условия испытаний ANSI соответствуют его требованиям, но все производители, проводящие испытания по стандарту FL1, могут сравниваться на единой основе. Измерения освещенности более непосредственно связаны с использованием фонариков, чем номинальная потребляемая мощность лампы (ватты), поскольку разные типы светодиодных ламп и ламп накаливания сильно различаются по количеству света, производимого на ватт . Даже один и тот же светодиод или лампа в разных оптических системах будет показывать разные характеристики луча. Видимость предметов зависит от многих факторов, а также от количества света, излучаемого фонариком.
Стандарт ANSI FL1 не определяет размеры угла ширины луча , но интенсивность кандел и общий световой поток могут использоваться потребителем для оценки характеристик луча. Если два фонарика имеют одинаковые показатели общего света (люмен), фонарик с более высоким номиналом кандел создает более концентрированный луч света, подходящий для освещения удаленных объектов; у него также будет большее рабочее расстояние. Если два источника света имеют одинаковые значения кандел, свет с более высоким значением люмен будет давать более широкий луч и освещать большую площадь в целом. Ширина луча (содержащая большую часть мощности луча, или «горячую точку») в несколько градусов соответствует точечному свету, полезному для поиска удаленных объектов; Ширина луча 20 градусов и более считается прожектором, подходящим для освещения обширной прилегающей территории. Обычно даже луч фонарика с небольшой горячей точкой будет иметь некоторый свет, видимый как «разлитый» вокруг пятна.
В 2018 году в США Underwriter's Laboratories опубликовала стандарт UL 1576 для фонарей и фонарей, в котором изложены требования безопасности и тесты производительности. [26]
Новый специальный стандарт для фонариков и фонарей
