Фонарик ( американский английский ) или электрический фонарик ( английский Содружество ), обычно сокращенно факел, — это переносная ручная электрическая лампа. Раньше источником света обычно была миниатюрная лампочка накаливания , но с начала 2000-х годов их заменили светодиоды (LED). Типичный фонарик состоит из источника света, установленного в отражателе, прозрачной крышки (иногда в сочетании с линзой ) для защиты источника света и отражателя, батареи и выключателя , все это заключено в корпус.
Изобретение сухого элемента и миниатюрных ламп накаливания сделало возможным появление первых фонариков на батарейках около 1899 года. Сегодня фонарики в основном используют светодиоды и работают от одноразовых или перезаряжаемых батареек . Некоторые из них питаются от вращения рукоятки , встряхивания лампы или ее сжатия пользователем . Некоторые имеют солнечные батареи для подзарядки батареи. Фонарики используются в качестве источника света на открытом воздухе, в местах без стационарного освещения, во время отключений электроэнергии или когда необходим переносной источник света.
В дополнение к универсальному ручному фонарю, многие формы были адаптированы для специального использования. Фонари, устанавливаемые на голову или каску, разработанные для шахтеров и туристов, оставляют обе руки свободными. Некоторые фонари можно использовать под водой или в огнеопасной атмосфере.
Ранние фонарики работали на цинково-угольных батареях , которые не могли обеспечить постоянный электрический ток и требовали периодического «отдыха» для продолжения работы. [1] Поскольку эти ранние фонарики также использовали энергонеэффективные углеродные нити накаливания, «отдых» происходил через короткие интервалы. Следовательно, их можно было использовать только короткими вспышками, отсюда и распространенное в Северной Америке название «фонарик». [2]
Первая сухая батарея была изобретена в 1887 году. В отличие от предыдущих батарей, она использовала пастообразный электролит вместо жидкости. Это была первая батарея, подходящая для портативных электрических устройств, так как она не проливалась и не ломалась легко и работала в любой ориентации. Первые серийно производимые сухие батареи появились в 1896 году, и вскоре последовало изобретение портативных электрических фонарей. Портативные ручные электрические фонари имели преимущества в удобстве и безопасности по сравнению с (горящими) факелами , свечами и фонарями . Электрическая лампа не имела запаха, не дымила и выделяла меньше тепла, чем освещение, работающее на топливе. Ее можно было мгновенно включать и выключать, и избегать риска возгорания.
10 января 1899 года британский изобретатель Рахим Сотоудех получил патент США № 617 592, переданный компании American Electrical Novelty and Manufacturing Company . [3] Это «электрическое устройство», разработанное Мизеллом, работало от батареек типа «D», уложенных спереди назад в бумажную трубку с лампочкой и грубым латунным отражателем на конце. [2] [4] Компания пожертвовала некоторые из этих устройств полиции Нью-Йорка , которая отреагировала на них благосклонно.
Лампочки с углеродной нитью и довольно грубые сухие элементы сделали ранние фонарики дорогой новинкой с низкими продажами и низким интересом производителей. Разработка вольфрамовой лампы накаливания в 1904 году, которая в три раза превосходила по эффективности типы углеродной нити, а также улучшенные батареи разных размеров сделали фонарики более полезными и популярными. Преимущество мгновенного управления и отсутствие пламени означало, что ручные электрические фонари начали заменять лампы на основе сгорания, такие как фонарь-ураган . [5]
К 1907 году было доступно несколько типов фонариков: трубчатые ручные, фонарики, которые можно было установить для длительного использования, карманные фонарики-ручки для близкой работы и большие рефлекторные фонарики для освещения удаленных объектов. В 1922 году в Соединенных Штатах насчитывалось около 10 миллионов пользователей фонариков, а годовой объем продаж сменных батареек и фонариков составлял 20 миллионов долларов, что сопоставимо с объемом продаж многих электроприборов, работающих от сети. [6] Фонарики стали очень популярными в Китае; к концу 1930-х годов 60 компаний производили фонарики, некоторые из которых продавались всего за одну треть стоимости эквивалентных импортных моделей. [7] Миниатюрные лампы, разработанные для использования в фонариках и автомобилях, стали важным сектором бизнеса по производству ламп накаливания.
Светодиодные фонарики появились в начале 2000-х годов. [8] Maglite выпустила свой первый светодиодный фонарь в 2006 году. [9]
В фонариках накаливания используются лампы накаливания, состоящие из стеклянной колбы и вольфрамовой нити. Лампы находятся под вакуумом или заполнены аргоном , криптоном или ксеноном . Некоторые высокомощные фонарики накаливания используют галогенную лампу , в которой колба содержит галогенный газ, такой как йод или бром, для улучшения срока службы и эффективности лампы. Во всех фонариках, кроме одноразовых или новинок, лампочка может быть заменена пользователем; срок службы лампочки может составлять всего несколько часов. [10]
Световой поток лампы накаливания в фонарике сильно различается в зависимости от типа лампы. Миниатюрная лампа-брелок производит один или два люмена. Двухэлементный фонарик, использующий обычную миниатюрную лампу с предварительной фокусировкой, производит порядка 15–20 люменов света [11] и луч силой около 200 свечей . Одна популярная модель перезаряжаемого фокусирующего фонарика использует галогенную лампу и производит 218 люменов. Для сравнения, 60-ваттная бытовая лампа накаливания будет производить около 900 люменов. Световая эффективность или люмены, производимые на ватт входной мощности лампочек фонарика, варьируются в приблизительном диапазоне от 8 до 22 люменов/ватт в зависимости от размера лампочки и заполняющего газа, при этом 12-вольтовые лампы с галогенным наполнением имеют самую высокую эффективность. [ необходима цитата ]
Мощные белые светодиоды (LED) в основном заменили лампы накаливания в практичных фонариках. Светодиоды существовали десятилетиями, в основном как маломощные индикаторные лампы. В 1999 году корпорация Lumileds из Сан-Хосе, Калифорния , представила светодиод Luxeon, мощный излучатель белого света. Это сделало возможным создание светодиодных фонариков с более низким энергопотреблением и временем работы, лучшим, чем у фонариков накаливания с аналогичной светоотдачей. Первым светодиодным фонариком Luxeon был Arc LS, разработанный в 2001 году. [ необходима цитата ] Белые светодиоды в корпусах диаметром 5 мм производят всего несколько люменов каждый; много блоков могут быть сгруппированы вместе для обеспечения дополнительного света. Светодиоды более высокой мощности, потребляющие более 100 миллиампер каждый, упрощают задачу оптического проектирования по созданию мощного и строго контролируемого луча.
Светодиоды могут быть значительно более эффективными, чем лампы накаливания , при этом белые светодиоды производят порядка 100 люмен на каждый ватт, по сравнению с 8-10 люмен на ватт небольших ламп накаливания. Светодиодный фонарик имеет более длительный срок службы батареи, чем фонарь накаливания с сопоставимой мощностью. [10] Светодиоды также менее хрупкие, чем стеклянные лампы. Светодиодные лампы имеют другой спектр света по сравнению с источниками накаливания и производятся в нескольких диапазонах цветовой температуры и индекса цветопередачи . Поскольку светодиод имеет длительный срок службы по сравнению с обычным сроком службы фонарика, очень часто его устанавливают стационарно. Фонарики, сделанные для лампы накаливания, часто можно модернизировать до более эффективной светодиодной лампы. [12]
Светодиоды обычно должны иметь какой-то контроль для ограничения тока через диод. Фонарики, использующие одну или две одноразовые 1,5-вольтовые ячейки, требуют повышающего преобразователя для обеспечения более высокого напряжения, необходимого для белого светодиода, которому для работы требуется около 3,4 вольт. Фонарики, использующие три или более сухих ячеек, могут использовать только резистор для ограничения тока. Некоторые фонарики электронно регулируют ток через светодиоды для стабилизации светового потока по мере разрядки 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 разрядки батареи, становясь краснее и менее заметной. Регулируемые светодиодные фонарики также могут иметь выбираемые пользователем уровни выходного сигнала, соответствующие задаче, например, слабый свет для чтения карты и сильный свет для проверки дорожного знака. Это было бы сложно сделать с одной лампой накаливания, поскольку эффективность лампы быстро падает при низком выходном сигнале.
Светодиодные фонарики могут потреблять 1 Вт или более от батареи, вырабатывая как тепло, так и свет. В отличие от вольфрамовых нитей, которые должны быть горячими, чтобы производить свет, как световой поток, так и срок службы светодиода уменьшаются с температурой. Рассеивание тепла светодиодом часто диктует, что небольшие, мощные светодиодные фонарики имеют алюминиевые или другие корпуса с высокой теплопроводностью, отражатели и другие детали для рассеивания тепла; они могут нагреваться во время использования. [13]
Световой поток светодиодных фонарей варьируется еще больше, чем у ламп накаливания. Лампы типа «брелок», работающие на батарейках-таблетках , или фонари, использующие один 5-миллиметровый светодиод, могут давать всего несколько люменов. Даже небольшой светодиодный фонарик, работающий на элементе АА, но оснащенный светодиодом, может излучать 100 люменов. Самые мощные светодиодные фонарики производят более 100 000 люменов и могут использовать несколько светодиодов. [14]
Светодиоды очень эффективны при создании цветного света по сравнению с лампами накаливания и фильтрами. Светодиодный фонарик может содержать различные светодиоды для белого и цветного света, выбираемые пользователем для разных целей. Цветные светодиодные фонарики используются для сигнализации, специальных инспекционных задач, судебно-медицинской экспертизы или для отслеживания следов крови раненых животных. Фонарик может иметь красный светодиод, предназначенный для сохранения темновой адаптации зрения. Ультрафиолетовые светодиоды могут использоваться для инспекционного освещения, например, для обнаружения флуоресцентных красителей, добавляемых 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 для осветителей для систем ночного видения. Светодиодные фонарики могут быть указаны как совместимые с приборами ночного видения .
Менее распространенный тип фонарика использует в качестве источника света разрядную лампу высокой интенсивности (HID-лампу). Газоразрядная лампа HID использует смесь солей галогенидов металлов и благородного газа в качестве наполнителя. Лампы HID производят больше света, чем традиционные фонарики с лампами накаливания, используя то же количество электроэнергии, хотя и не так много, как светодиоды высокой мощности. Лампа служит дольше и более ударопрочна, чем обычная лампа накаливания, поскольку в ней отсутствует относительно хрупкая электрическая нить, которая есть в лампах накаливания. Однако они намного дороже ламп накаливания из-за схемы балласта , необходимой для запуска и работы лампы. Лампе HID требуется короткое время прогрева, прежде чем она достигнет полной мощности.
LEP означает Laser Excited Phosphor (Лазерно-возбуждаемый фосфор). Источником света является синий лазерный диод, который направляется на слой фосфора для получения белого света. С появлением первого фонарика LEP в 2018 году в настоящее время существует несколько десятков фонариков LEP, в основном из Китая. На данный момент используются 2 типа модулей LEP. [15] Лазерный свет либо проходит через слой фосфора для получения белого света, либо направляется на слой зеркалом. Зеркальный тип встроен внутри пластикового модуля, в то время как модели с просвечиванием обычно встроены в медно-алюминиевую оболочку и намного меньше пластикового типа.
Аксессуары для фонарика позволяют изменять цвет света или рассеивать свет по-разному. Прозрачные цветные пластиковые конусы, надетые на линзу фонарика, увеличивают видимость при взгляде на сторону света. Такие направляющие жезлы часто используются для управления автомобилями или самолетами ночью. Цветные линзы, надетые на конец фонарика, используются для подачи сигналов, например, на железнодорожных станциях. Цветной свет иногда полезен охотникам, выслеживающим раненую дичь после наступления темноты, или для судебно-медицинской экспертизы местности. Красный фильтр помогает сохранить ночное зрение после выключения фонарика и может быть полезен для наблюдения за животными (например, за гнездящимися головастыми 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 осмотра внутри резервуаров или внутри стен или конструкций; когда световод не требуется, его можно снять и использовать для других целей.
Ручка-фонарик — это небольшой фонарик размером с ручку , часто содержащий две батарейки типа AA или AAA . В некоторых типах лампочка накаливания имеет встроенную линзу , которая фокусирует свет, поэтому в ручку-фонарик не встроен отражатель. В других используются лампочки накаливания, установленные в отражателях. Светодиодные ручки-фонарики становятся все более распространенными. Недорогие устройства могут быть одноразовыми без возможности замены батареек или лампочек и иногда на них напечатана реклама в рекламных целях.
Налобный фонарь предназначен для ношения на голове, часто имеет отдельные компоненты лампы и батареи. Аккумулятор может быть прикреплен сзади головы или в кармане для улучшения баланса. Налобные фонари оставляют руки пользователя свободными. Налобный фонарь можно прикрепить к краю шляпы или сконструировать для крепления на каске вместо использования ремней; другие типы напоминают оправу очков. Подобно налобному фонарь, угловой фонарик излучает свет перпендикулярно длине батарейной трубки; его можно прикрепить к оголовью, ремню или тесьме или установить на плоской поверхности. Некоторые типы позволяют пользователю регулировать угол наклона головы. Фонарик Fulton MX991/U был угловым фонариком, выпущенным для военнослужащих США; фонари похожего стиля остаются популярными.
Тактические фонари иногда устанавливаются на пистолет или винтовку . Они позволяют кратковременно осветить цель. Они достаточно малы, чтобы их можно было легко закрепить на направляющей на стволе оружия. Тактические фонари должны выдерживать удар отдачи и должны легко управляться, удерживая оружие.
Хотя большинство фонариков рассчитаны на замену батареек и лампочки пользователем по мере необходимости, производятся полностью герметичные одноразовые фонарики, такие как недорогие фонари-брелки. Когда батарейки разряжаются или лампочка выходит из строя, весь продукт выбрасывается.
Лампы для дайвинга должны быть водонепроницаемыми под давлением и использоваться для ночного дайвинга и дополнительного освещения , куда не проникает поверхностный свет. Батарейный отсек лампы для дайвинга может иметь катализатор для рекомбинации любого водорода, выделяемого батареей, поскольку газ не может быть выпущен при использовании.
Люди, работающие в опасных зонах со значительными концентрациями горючих газов или пыли, таких как шахты, машинные отделения кораблей, химические заводы или элеваторы , используют «невоспламеняющиеся», «искробезопасные» или «взрывозащищенные» фонари, сконструированные таким образом, что любая искра в фонаре не может вызвать взрыв снаружи. Фонарик может потребовать одобрения со стороны органа власти для конкретной службы и ожидаемых конкретных газов или пыли. Внешнее повышение температуры фонарика не должно превышать точку самовоспламенения газа, поэтому замена более мощных ламп или батареек может привести к аннулированию одобрения.
Инспекционные фонарики имеют постоянно установленные световоды, содержащие оптические волокна или пластиковые стержни. Другой стиль имеет лампу, установленную на конце гибкого кабеля или полужесткого или шарнирного зонда. Такие фонари используются для осмотра внутри резервуаров или внутри конструкций, таких как самолеты. При использовании для осмотра внутренней части резервуаров, содержащих легковоспламеняющиеся жидкости, инспекционные фонари также могут быть оценены как огнестойкие (взрывобезопасные), чтобы они не могли воспламенить жидкости или пары. [17]
Отоскопы и офтальмоскопы — это медицинские приборы, сочетающие в себе ручной источник света и увеличительные линзы для обследования ушного канала и глаз соответственно.
На борту военных кораблей боевые фонари могут использоваться в качестве аварийного переносного освещения. Установленный в основных отсеках корабля, боевой фонарь может быть отсоединен от своего крепления и использован в качестве переносного освещения в случае выхода из строя основного освещения. Боевые фонари могут использовать как лампы накаливания, так и светодиодные лампы и могут иметь либо одноразовые первичные, либо перезаряжаемые батареи. [18]
Многие фонарики имеют цилиндрическую конструкцию, с ламповым узлом, прикрепленным к одному концу. Однако ранние конструкции имели множество других форм. Некоторые напоминали подсвечники с лампочкой, установленной наверху батарейной трубки, прикрепленной к плоскому основанию с ручкой. Многие напоминали фонари , состоящие из батарейного отсека с ручкой и лампы и отражателя, прикрепленных спереди. Электрические фонари используются для освещения широкой области непосредственно вокруг фонаря, а не для формирования узкого луча; их можно устанавливать на ровную поверхность или прикреплять к опорам. Некоторые электрические фонари используют миниатюрные люминесцентные лампы для более высокой эффективности, чем лампы накаливания. Портативные ручные электрические прожекторы могут обеспечивать более крупные отражатели и лампы и более мощные батареи, чем трубчатые фонарики, предназначенные для размещения в кармане.
Многофункциональные портативные устройства могут включать фонарик в качестве одной из своих функций, например, комбинация портативного радио/фонарика. Многие смартфоны имеют кнопку или программное приложение, доступное для включения подсветки экрана на полную интенсивность или для включения вспышки камеры или видеосвета, обеспечивая функцию «фонарик».
Помимо утилитарных фонариков, выпускались необычные, игрушечные и декоративные переносные электрические фонари самых разных форм; в 1890-х годах одним из первых применений переносных фонарей на батарейках была необычная фарфоровая булавка для галстука со скрытой лампочкой и батарейкой.
Наиболее распространенным источником питания для фонарей является батарея. Основные типы батарей ( одноразовые ), используемые в фонарях, включают таблеточные элементы , угольно-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 батарей играет определяющую роль в размере, весе, времени работы и форме фонарика. Пользователи фонариков могут предпочесть распространенный тип батареи для упрощения замены.
Первичные элементы наиболее экономичны для нечастого использования. Некоторые типы литиевых первичных элементов могут храниться годами с меньшим риском утечки по сравнению с цинковыми батареями. Длительный срок хранения полезен, когда фонарики требуются только в экстренных случаях. Литиевые первичные элементы также полезны при более низких температурах, чем цинковые батареи, все из которых имеют электролит на водной основе. Литиевые первичные элементы имеют меньшее внутреннее сопротивление , чем цинковые первичные элементы, поэтому они более эффективны в фонариках с высоким током разряда.
Фонари, используемые в течение длительного времени каждый день, могут быть более экономичны в работе на перезаряжаемых (вторичных) батареях. Фонари, предназначенные для перезаряжаемых батарей, могут заряжаться без извлечения батарей; например, фонарь, хранящийся в транспортном средстве, может заряжаться малым током и всегда быть готовым к использованию, когда это необходимо. Некоторые перезаряжаемые фонари имеют индикаторы состояния заряда батареи. Фонари с отключением питания разработаны для поддержания заряда батарей от сетевой розетки и автоматического включения после отключения питания переменного тока; фонарь с отключением питания можно вынуть из розетки и использовать как переносной фонарик. Фонари на солнечных батареях используют энергию солнечных элементов для зарядки бортовой батареи для последующего использования.
Один тип фонарика с механическим приводом имеет заводную рукоятку и пружину, соединенные с небольшим электрическим генератором (динамо). Некоторые типы используют динамо для зарядки конденсатора или батареи, в то время как другие светят только во время движения динамо. Другие вырабатывают электричество с помощью электромагнитной индукции . Они используют сильный постоянный магнит , который может свободно скользить вверх и вниз по трубке, проходя при этом через катушку провода. Встряхивание фонарика заряжает конденсатор или перезаряжаемую батарею, которая подает ток к источнику света. Такие фонарики могут быть полезны в чрезвычайной ситуации, когда сетевое питание и батареи могут быть недоступны. Фонарики с динамо-приводом были популярны во время Второй мировой войны, поскольку было трудно найти запасные батареи.
По крайней мере один производитель выпускает перезаряжаемый фонарик, который использует суперконденсатор для хранения энергии. [19] Конденсатор можно перезаряжать быстрее, чем батарею, и его можно перезаряжать много раз без потери емкости; однако время работы ограничено относительной массой конденсаторов по сравнению с электрохимическими батареями.
Отражатель приблизительно параболической формы концентрирует свет, излучаемый лампочкой, в направленный луч. Некоторые фонарики позволяют пользователю регулировать относительное положение лампы и отражателя, что дает эффект переменного фокуса от широкого прожектора до узкого луча. Отражатели могут быть изготовлены из полированного металла, стекла или пластика с алюминизированной отражающей отделкой. Некоторые производители используют отражатель с зернистой поверхностью или «апельсиновой коркой» вместо гладкого, чтобы улучшить однородность излучаемого светового луча. При использовании нескольких светодиодов каждый из них может быть помещен в свой собственный параболический отражатель. Фонарики, использующие сборку « полного внутреннего отражения », имеют прозрачный оптический элемент (световод) для направления света от источника в луч; поверхность отражателя не требуется. Для заданного размера источника света больший отражатель или линза позволяют получить более узкий луч, при этом захватывая ту же долю излучаемого света. Некоторые фонарики используют линзы Френеля , которые позволяют уменьшить вес линзы.
Рефлектор может иметь плоскую прозрачную крышку, чтобы не допустить попадания грязи и влаги, но некоторые конструкции имеют пластиковую или стеклянную линзу «бычий глаз» для формирования концентрированного луча. Линза или крышка рефлектора должны выдерживать удары и тепло лампы, а также не должны терять слишком много проходящего света на отражение или поглощение. Очень маленькие фонарики могут не иметь рефлектора или линзы отдельно от лампы. Некоторые типы лампочек-ручек или небольших светодиодов имеют встроенную линзу.
Рефлектор формирует узкий луч, называемый «броском» на жаргоне любителей, в то время как свет, излучаемый вперед, проходит мимо рефлектора и образует широкий поток или «разлив» света. Поскольку светодиоды излучают большую часть света в полусфере, линзовые светильники со светодиодом, обращенным вперед, или рефлекторные светильники с ним, обращенным назад, излучают меньше света. Светильники с переменным фокусом «зум» или «залив для броска» могут перемещать рефлектор или линзу, или они могут перемещать излучатель; перемещение излучателя ставит перед дизайнером проблему поддержания рассеивания тепла для светодиода.
В оригинальных фонариках 1890-х годов в качестве одного контакта переключателя использовалось металлическое кольцо вокруг волоконного корпуса фонарика ; 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 или 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 прерывистого использования или подачи сигнала. (В более ранних моделях кнопка была переключателем, а ползунок просто фиксировал кнопку в нажатом положении.) Поскольку напряжения и токи низкие, конструкция переключателя ограничена только доступным пространством и желаемой стоимостью производства. Переключатели могут быть покрыты гибким резиновым чехлом для защиты от грязи и влаги и могут иметь подсветку для легкого обнаружения. Другой распространенный тип переключателя основан на повороте головки фонаря. Фонари, установленные на оружии, могут иметь дистанционные переключатели для удобства эксплуатации.
Электронное управление позволяет пользователю выбирать различные уровни выходного сигнала или различные режимы работы, такие как предварительно запрограммированные режимы мигающего маяка или стробоскопа. Электронное управление может управляться кнопками, ползунками, магнитами, вращающимися головками или вращающимися кольцами управления. Некоторые модели фонариков включают датчик ускорения, позволяющий им реагировать на встряхивание или выбирать режимы в зависимости от того, в каком направлении удерживается свет при включении. По крайней мере один производитель позволяет пользователю программировать функции фонарика через порт USB . Электронное управление может также обеспечивать индикацию оставшейся емкости аккумулятора, напряжения или предоставлять информацию о подзарядке или автоматическом снижении яркости по мере приближения аккумулятора к полной разрядке.
Ранние фонарики использовали вулканизированные волокна или трубки из твердой резины с металлическими наконечниками. Использовались многие другие материалы, включая тянутую сталь, плакированную латунь, медь или серебро, и даже дерево и кожу. Современные фонарики, как правило, изготавливаются из пластика или алюминия. Пластики варьируются от недорогого полистирола и полиэтилена до более сложных смесей АБС или армированных стеклом эпоксидных смол. Некоторые производители имеют собственные пластиковые формулы для своей продукции. [20] Желательный пластик для изготовления фонариков обеспечивает простоту формования и адекватные механические свойства готового корпуса фонарика. Алюминий, как простой, так и окрашенный или анодированный , является популярным выбором. Он электропроводен, легко обрабатывается и хорошо рассеивает тепло. Используется несколько стандартных сплавов алюминия. Другие металлы включают медь , нержавеющую сталь и титан , которые можно полировать для обеспечения декоративной отделки. Цинк можно отливать под давлением в замысловатые формы. Магний и его сплавы обеспечивают прочность и теплоотдачу, аналогичные алюминию, при меньшем весе, но они легко подвергаются коррозии.
Металлы могут быть вытянуты в трубчатую форму, или трубчатый экструдированный материал может быть обработан для добавления резьбы для головки и хвостовой части, накатки для захвата, а также декоративных и функциональных плоских поверхностей или отверстий в корпусе. Светодиодные фонарики могут иметь охлаждающие ребра, выточенные в их металлических корпусах. Пластик часто отливается под давлением в почти окончательную форму, требуя всего лишь нескольких дополнительных технологических этапов для завершения сборки. [21] Металлические корпуса обеспечивают лучшее рассеивание тепла для светодиода, но пластик не является электропроводным и может противостоять коррозии и износу.
Промышленные, морские, общественные и военные организации разрабатывают спецификации для фонарей в специализированных ролях. Обычно для соответствия минимальным ограничениям требуются световой поток, общие размеры, совместимость с батареями и долговечность. Фонари могут быть испытаны на ударопрочность, водостойкость и химическую стойкость, а также срок службы переключателя управления.
Фонари, предназначенные для использования в опасных зонах с горючим газом или пылью, испытываются, чтобы убедиться, что они не могут спровоцировать взрыв. [22] Фонари, одобренные для зон с горючим газом, имеют маркировку с указанием одобряющего органа ( MSHA , ATEX , UL и т. д.) и символы для условий, в которых проводились испытания. Фонари для опасных зон могут быть спроектированы так, чтобы автоматически отключать лампу, если колба разбита, чтобы предотвратить возгорание горючего газа. [23]
Правила для судов и самолетов определяют количество и общие свойства фонарей, входящих в стандартное оборудование безопасности судна. Фонари для небольших судов могут быть водонепроницаемыми и плавучими. Военные могут выдавать определенные модели фонарей или устанавливать минимальные стандарты производительности, которым должны следовать их члены при покупке собственных фонарей.
Бывший стандарт армии США MIL-F-3747E описывал стандарт производительности для пластиковых фонарей, использующих две или три сухие батареи D-cell, в прямой или угловой форме, и в стандартных, взрывозащищенных, термостойких, для направления движения и инспекционных типов. Стандарт описывал только фонари с лампами накаливания и был отменен в 1996 году.
В Соединенных Штатах ANSI в 2009 году опубликовал базовый стандарт производительности фонарика FL1 . Этот добровольный стандарт определяет процедуры и условия испытаний для общей светоотдачи, интенсивности луча, рабочего расстояния, ударопрочности и водостойкости, а также времени работы батареи до 10% от первоначальной светоотдачи. Стандарт FL1 дает определения терминам, используемым в маркетинге фонариков, с намерением позволить потребителю сравнивать продукты, протестированные на соответствие стандарту. [24] Стандарт рекомендует определенные графические символы и формулировки для упаковки продукта, чтобы потребитель мог идентифицировать продукты, протестированные на соответствие стандарту. Тестирование может проводиться самим производителем или сторонней испытательной лабораторией.
Стандарт FL1 требует, чтобы измерения, указанные на упаковке, проводились с типом батареек, упакованных с фонариком, или с определенным типом батареек. Первоначальный световой поток измеряется с помощью фотометра с интегрирующей сферой через 30 секунд после включения света с новыми (или недавно заряженными) батареями. Общий излучаемый свет указывается в люменах . Сила света определяется путем измерения самой яркой точки в луче, создаваемом фонариком, в канделах . Поскольку это мера всего света, излучаемого в телесном угле («конус» 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 сопоставимо с полной луной в ясную ночь. Расстояние рассчитывается как квадратный корень из (интенсивности луча в канделах, деленной на 0,25 люкс); например, интенсивность луча в 1000 кандел дает рабочую дальность действия, равную квадратному корню из (1000/0,25), или 63 метра. Результат указывается в метрах или футах. Рабочее расстояние указывается с точки зрения пользователя фонарика. Свет, направленный прямо на наблюдателя, может быть виден на темном фоне на расстоянии, во много раз большем этого, особенно если у наблюдателя есть приборы ночного видения.
Время работы измеряется с использованием поставляемых или указанных батареек и включением света до тех пор, пока интенсивность луча не упадет до 10% от значения через 30 секунд после включения. Стандарт не оценивает поведение выходного сигнала фонарика во время работы. Регулируемый фонарь может работать только с медленно снижающейся выходной мощностью, а затем резко отключаться, но нерегулируемые типы могут иметь резко снижающуюся световую мощность уже через короткое время. Производители налобных фонарей могут использовать другой стандарт, который оценивает время работы до тех пор, пока световой поток не упадет до 1 люкс на расстоянии 2 метров; это значение не сопоставимо с измерением времени работы FL 1.
Ударопрочность измеряется путем падения фонарика в шести различных ориентациях и наблюдения за тем, что он все еще функционирует и не имеет больших трещин или разрывов; сообщается высота, использованная в тесте. Водостойкость, если указана, оценивается после испытания на удар; внутри устройства не должно быть видно воды, и оно должно оставаться функциональным. Рейтинги приводятся в терминах кода IP , где струйная струя соответствует IP X6, кратковременное погружение - IPX7, 30-минутное погружение на 1 метр или более - IP X8; (глубина указывается, если она больше 1 метра). Рейтинг IP X8 от FL1 не означает, что фонарь пригоден для использования в качестве фонаря для дайвинга, поскольку протокол испытаний проверяет функционирование фонаря только после погружения, а не во время погружения. [25]
Потребитель должен решить, насколько хорошо 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 фонарей, чем номинальная мощность, потребляемая лампой (Вт), поскольку различные типы светодиодов и ламп накаливания значительно различаются по количеству света, производимого на ватт . Даже один и тот же светодиод или лампа в разных оптических системах будет демонстрировать разные характеристики луча. Видимость объектов зависит от многих факторов, а также от количества света, излучаемого фонарем.
Стандарт ANSI FL1 не определяет измерения угла ширины луча , но интенсивность канделы и общий световой поток могут использоваться потребителем для оценки характеристик луча. Если два фонарика имеют схожие показатели общего света (люмена), устройство с более высоким значением канделы создает более концентрированный луч света, подходящий для освещения удаленных объектов; он также будет иметь большее рабочее расстояние. Если два фонарика имеют схожие показатели канделы, свет с более высоким значением люмена будет создавать более широкий луч и будет освещать более широкую область 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 в 20 градусов и более описывается как прожекторный свет, подходящий для освещения широкой близлежащей области. Обычно даже луч фонарика с небольшой горячей точкой будет иметь некоторый видимый свет в виде «разлива» вокруг пятна.
В 2018 году в США Underwriter's Laboratories опубликовала стандарт UL 1576 для фонарей и фонарей, в котором изложены требования безопасности и испытания производительности. [26]
Новый специализированный стандарт для фонарей и фонарей
