История ручных (карманных) фонарей начинается с конца 19 века, после того как была сконструирована первая герметичная гальваническая батарейка из которой не вытекал электролит. Фонарь представлял собой трубку из плотного картона с лампочкой накаливания, металлическим отражателем и стеклянной линзой. С обратной стороны в фонарь вставлялись три гальванические батарейки.
Модель фонаря оказалась удачной и, казалось бы, что с тех времен мало, что изменилось. Современные ручные фонари имеют все ту же форму в виде трубки с головной светотехнической частью. Однако если приглядеться к ним внимательнее, то сразу станет видно, что в ходе истории развития фонарей изменились материалы, из которых изготавливают корпус фонаря, много раз менялся химический состав гальванических элементов, а также тип источников света, конструкция отражателей, защитных стекол или линз, конструкция кнопок включения фонарей, появилась возможность регулировки угла рассеяния светового луча (боковой засветки), и использования нескольких режимов работы.
Современные ручные фонари, по техническим характеристикам, иногда почти не уступают мощным фонарям. Это объясняется большим разнообразием размеров фонарей выпускаемых различными фирмами. И чтобы не гадать при выборе, какой класс фонаря вам нужен, помните следующее определение ручных фонарей.
К классу ручных фонарей относятся фонари небольших габаритов, которые при носке свободно умещаются в кармане одежды, закрепленные на ремне не мешают ходьбе, а во время работы удобно ложатся в ладонь руки, не оттягивая ее своей массой. Если фонарь имеет большие габариты и вес, он относятся к классу мощных, если меньшие, к брелокам или игрушкам для детей.
Теперь кратко пробежимся по важным характеристикам ручных фонарей, которые нужно учитывать при их выборе.
Источники света
Прошли те времена, когда в аккумуляторных фонарях повсеместно использовались лампы накаливания. В более мощных моделях еще можно встретить разновидность таких ламп, это галогеновые лампы накаливания. Но и эти лампы практически вытеснены ксеноновыми лампами и светодиодами.
В ручных фонарях, даже в самых, самых дешевых моделях, последние несколько лет применяются светодиоды. Это вполне объяснимо, ведь кристалл светодиода имеет маленькие размеры и прекрасно вписывается в итак небольшие габариты фонаря. Применение светодиодов позволило уменьшить размеры оптической системы. Ввиду высокого КПД светодиода стало возможным уменьшить и габариты батарейки, а соответственно и всего фонаря. И напротив, если не гнаться за минимизацией конструкции фонаря, то при тех же габаритах батарейки увеличивается время свечения светодиода. Светодиод, по сравнению с галогеновыми лампами накаливания и любыми другими лампами, при работе выделяет меньше тепла и требует менее эффективного теплоотвода.
Другое дело, что КПД светодиодов с каждым годом растет и поэтому светодиоды, выпуск которых осуществлялся, к примеру, пять лет назад, могут на несколько порядков уступать светодиодам, произведенным в настоящее время. Повышается их яркость и светоотдача и один хороший, как правило, дорогой светодиод светит лучше, чем 15-20 дешевых. Поэтому выбирая фонарь, обращайте на это внимание, читайте светотехнические характеристики фонарей, а еще лучше попросите продавца продемонстрировать работу понравившихся моделей. Среди хороших ручных фонарей, скорее всего, вы не найдете такого, в котором установлено более одного светодиода.
Светодиод должен создавать яркий, стабильный световой поток имеющий цвет близкий к солнечному свету (4800-5200 К), за все остальное отвечает оптическая система.
Оптическая система
Дешевые ручные светодиодные фонари, не имеющие оптической системы, даже те, в которые понатыканы 25 устаревших светодиодов, не способны осветить окружающее пространство дальше 5-и метров. Любой, более-менее серьезный фонарь, просто обязан иметь отражатель, а еще лучше отражатель в паре с линзой.
Отражатель собирает весь свет, исходящий от кристалла светодиода и направляет его в одном направлении. Если не установлен отражатель, то значительная часть света поглощается внутренними конструктивными частями фонаря, и лишь малая его часть отражается в разных направлениях.
Существует два вида отражателей – параболические и глубокие эллиптические, и два вида отражающих поверхностей – гладкие и текстурированные (фасетчатые).
Гладкие поверхности отражателей, имеющие ровную блестящую поверхность, позволяют собрать лучи света в одно яркое пятно, с почти ровными краями. Применение гладких отражателей имеет свои минусы, выражающиеся в слабой боковой засветке. Для сведения, боковая засветка создается прямыми лучами, исходящими от светодиода.
Текстурированные поверхности отражателей благодаря бугристой, но тоже блестящей поверхности, создают более равномерное освещение. Пятно в случае применения такого отражателя имеет менее четко выраженные границы, и боковая засветка становится больше.
Глубокие эллиптические отражатели также дают малую боковую засветку и большую концентрацию лучей направленных в одном направлении. На рисунке ниже видно, что почти все прямые лучи светодиода (линии синего цвета) попадают на стенки эллиптического отражателя и с его помощью собираются в один пучок (линии зеленого цвета). Этот пучок и представляет собой световое пятно. Часть прямых лучей все же выходит из отражателя и формирует боковую засветку.
Параболический отражатель менее глубокий и боковая засветка получается больше. Для уменьшения или исключения боковой засветки внутрь отражателя устанавливают коллиматорную линзу (она показана ниже). Форма линзы определяет степень боковой засветки.
Расчет такой линзы и дальнейшее ее изготовление требует больших вложений денег в грамотных инженеров и точное технологическое оборудование. Поэтому не удивительно, что хорошие фонари, с правильно рассчитанной и качественно изготовленной оптической системой стоят дорого.
Вообще смысл формирования пятна заключается в увеличении дальности действия фонаря. Если фонарь рассчитан на использование на ближней дистанции, то нужен несколько рассеянный свет.
При выборе фонаря обращайте внимание на значение эффективной дальности свечения. Подбирайте ручной фонарь, по дальности свечения исходя из поставленных целей. Если вы хотите использовать его для освещения дороги под ногами, при ходьбе в темное время суток, то стоит выбрать фонарь ручной светодиодный с дальностью действия, например, 25 метров. Если фонарь нужен для работы и освещения, например, тоннелей или удаленно стоящего оборудования, то нужно приобрести фонарь с дальностью действия, опять же, например, 75 метров.
Также как и у мощных фонарей, бывают универсальные модели ручных фонарей с подвижной головной частью, в которую встроена оптическая система. Двигая головную часть вперед-назад или прокручивая ее влево-вправо, добиваются изменения дальности свечения.
Ручные фонари способны освещать дистанцию до 250 метров.
Конструкция корпуса и материалы, используемые для его изготовления
Конструкции корпусов ручных фонарей очень и очень разнообразны. Фонари данного класса производятся в больших количествах, и рассчитаны на самый широкий круг покупателей, с разным достатком, разными целями приобретения, разными требования к прочности, световым характеристикам, времени работы.
Конструкции корпусов ручных фонарей дорогих марок, очень похожи на конструкции некоторых мощных поисковых фонарей. Так как такие фонари выполняются из металла путем токарной обработки, то их рукоятка также, выполнена в виде трубки, она же совмещает в себе функцию контейнера для аккумуляторов. Головная светотражающая часть, пропорционально несколько меньшая, чем у мощного фонаря, плавно вытекает из рукоятки, и имеет дополнительные ребра для увеличения площади теплоотвода.
Из металла изготовляются и многие дешевые фонари. Но, как правило, это сразу видно по сложности форм корпуса и качеству обработки поверхности.
Материалом дешевых фонариков относящихся к классу ручных, в основном является ABS-пластик и полипропилен. Благодаря применению таких материалов разнообразие форм может ограничиваться только фантазией конструкторов и, безусловно, конструкция корпуса может быть идеально подогнана под форму обхвата ладони.
Фонарь, выполненный из ABS-пластика, если он сделан грамотными инженерами и на хорошем оборудовании, как и металлический, сможет выдержать большие механические нагрузки. Падения с большой высоты для такого фонаря вообще не страшны, тем более, если на внешней поверхности фонаря сделаны мягкие вставки из полиуретана или других эластичных материалов.
Выбор фонаря с точки зрения дизайна и материала является делом вкуса. Обращайте внимание только на качество его изготовления. Корпус фонаря должен внушать надежность.
Влагозащищенность
Разнообразие конструкций и конструкционных материалов фонарей определяет и разнообразие степеней их защищенности от внешних воздействий, а если говорить точнее от способности фонарей противостоять попаданию влаги внутрь корпуса. Как и у любых других фонарей есть модели, которые совсем не терпят воды, на которые допускается попадание брызг, и которые можно полностью погружать в воду. Максимальная глубина погружения водонепроницаемых ручных фонарей составляет 10 метров. Что соответствует степени защиты IPX8.
Значение цифр в обозначении защищенности:
- цифра 4 – обозначает способность корпуса фонаря противостоять попаданию воды внутрь его корпуса брызг воды падающих под любым углом;
- цифра 5 – обозначает способность корпуса фонаря противостоять попаданию воды внутрь его корпуса струй воды;
- цифра 6 – обозначает способность корпуса фонаря противостоять попаданию воды внутрь его корпуса сильных струй воды или морских волн;
- цифра 7 – обозначает способность корпуса фонаря противостоять попаданию воды внутрь его корпуса в результате кратковременного погружения фонаря на глубину до 1 метра;
- цифра 8 – обозначает способность корпуса фонаря противостоять попаданию воды внутрь его корпуса в результате кратковременного погружения фонаря на глубину более 1 метра;
- цифра 9 – обозначает способность корпуса фонаря противостоять попаданию воды внутрь его корпуса в результате длительного погружения фонаря на очень большую глубину, где присутствует большое давление жидкости.
Элементы питания
Рассмотрим типы используемых элементов питания на примере достаточно известных и очень надежных фонарей фирмы Fenix и LED Lenser.
Фонарь с одной батарейкой AAA
Самыми легкими и маленькими являются фонари светодиодные аккумуляторные ручные, работающие от одной батарейки AAA. Длина таких фонариков составляют 70-90 мм, а вес не превышает 35 гр. Световой поток и время работы могут достигать 100 люмен и 45 минут соответственно, при максимальной яркости свечения. Эффективная дальность свечения достигает 45 метров. Преимуществом фонарей работающих от таких элементов питания является их размер. Они легко умещаются в дамской сумочке, поэтому их могут использовать женщины.
Фонарь с одной батарейкой AA
Отличие фонаря с таким типом батарейки от фонарей с батарейкой AAA заключается в несколько большем диаметре и длине фонаря. Длина колеблется в пределах 90-110 мм. Фонарь также компактен, как и предыдущий, но имеет увеличенный в 2 раза ресурс работы, до 1 час 30 минут, при максимальном световом потоке 130 люмен. Эффективная дальность свечения достигает 88 метров. Эти фонари также могут поместиться в дамской сумочке.
Фонарь с двумя, тремя, четырьмя батарейками AAA или АА
Идея увеличения емкости аккумуляторов путем использования нескольких стандартных элементов питания не нова. Поэтому рассказывать здесь особенно нечего. Но для визуального представления, какими бывают современные ручные фонари, представим несколько моделей указанных фирм.
Модель с двумя батарейками AA. Производитель – Fenix; длина 160 мм; диаметр – 26 мм; вес 24 г; световой поток – 250 люмен; дальность действия – 208 метров; время работы 1 час 24 минуты.
Модель с тремя батарейками AAA. Производитель – Led Lenser; длина 155 мм; вес 68 г; световой поток –105 люмен; дальность действия – 140 метров.
Модель с четырьмя батарейками AA. Производитель – Fenix; длина 175 мм; диаметр – 40 мм; вес 198 г; световой поток – 680 люмен; дальность действия – 270 метров; время работы 1 час 15 минуты.
Фонарь с батарейкой D
Существуют модели ручных фонарей работающих и от крупных батареек типа D. Примером такого фонаря может служить компактный фонарь фирмы Lumintop, модель SD10. Вот технические данные фонаря: длина 120 мм; диаметр – 40 мм; вес без батареи – 115 г; световой поток – 200 люмен; дальность действия – 160 метров; время работы 7 часов 12 минут.
Фонарь может работать также от трех батареек типа AA или одной батарейки типа 32650. В случае использования этих типов батареек световой поток создаваемый фонарем увеличивается до значений в 500 люмен и 800 люмен соответственно, а время работы остается почти таким же, как в первом случае – соответственно 6 часов и 7 часов 30 минут. Увеличивается и эффективная дальность свечения – соответственно 209 метров и 260 метров.
Глядя на данные последнего фонаря можно сделать вывод, что дальность свечения, мощность светового потока, а также продолжительность работы фонаря зависят от того какой аккумулятор или батарея в нем используется. Поэтому выбирая фонарь, обязательно поинтересуйтесь у продавца или прочтите сами в интернете, на что способен тот или иной элемент питания.