Современный рынок осветительных устройств предлагает огромный выбор световых приборов, имеющих узкие углы рассеяния и большую дальность действия. Это прожекторы общего назначения, прожекторы для транспорта, театральных сцен, студий, строительных площадок, аэродромов и многие другие. К таким световым приборам относятся и мощные аккумуляторные фонари.
При выборе наиболее подходящего, современного и эффективного фонаря вы сразу же можете прийти в замешательство, так как при всем разнообразии их конструкций, типах используемых источников света, дальности действия и угла рассеяния луча и других параметров, трудно моментально остановиться на конкретной модели.
В данной статье мы попытаемся разобраться с наиболее важными техническими особенностями фонарей, влияющими на правильность их выбора.
Предназначение мощных фонарей
Мощные фонари предназначены для эксплуатации в сложных условиях, где необходим стабильный, яркий световой поток, поддержание которого, обеспечивается на протяжении длительного времени. Чаще всего их используют в своей работе спасательные службы, работники МВД, спелеологи и туристы. Типичными представителями этого класса осветительных приборов являются поисковые или тактические фонари. Мощными бывают также подствольные фонари, крепящиеся под ствол оружия при помощи специальных креплений, кемпинговые или туристические фонари, имеющие большую длительность работы, налобные или головные фонари, крепление которых позволяет крепить их на голову. Поэтому при выборе мощного фонаря всегда нужно обращать внимание, для каких целей он предназначен.
Особые условия, в которых обычно используются мощные фонари, диктуют и особые требования к их конструкции и световым характеристикам. А именно:
- ударостойкость и влагозащищенность корпуса;
- наличие в фонарях материалов с высокой теплопроводностью, обеспечивающих эффективный отвод тепла от источника света;
- емкость аккумуляторной батареи, значение которой непосредственно влияет на длительность работы фонаря и стабильность его светового потока;
- универсальность конструкции контейнера для установки аккумуляторных батарей;
- возможность регулировки угла рассеяния светового потока;
- надежность специальных креплений, эффективность противоскользящих вставок или насечек на рукоятке фонаря, наличие ремня для носки фонаря на плече и других нюансов.
Материал корпуса и конструкции рукоятки
Раз уж так сложилось, что поисковые фонари являются наиболее востребованными на рынке, то в качестве примера будем знакомиться именно с ними.
Для изготовления корпуса современных мощных поисковых фонарей зачастую используется анодированный дюралюминий, легкий, прочный и коррозионностойкий, на внешнюю поверхность которого наносится либо антискользящее полиуретановое напыление, стойкое к царапинам и ударам, либо продольные, поперечные и диагональные насечки. Корпус таких фонарей в основной своей массе изготовляются в виде трубки, выполняющей одновременно две функции – рукоятки и контейнера для аккумуляторных батарей. Но бывают фонари с выносной рукояткой. Примеры корпусов и рукояток можно посмотреть на изображениях представленных ниже.
На изображениях также хорошо видны ребра радиатора, увеличивающие эффективность отвода тепла исходящего от источника света. Ребра выполнены путем проточки массы металла корпуса ближе к оптической части фонаря.
Влагозащищенность
Фонари имеют разные степени защиты от попадания внутрь их корпуса посторонних предметов и влаги. Так как все фонари имеют минимальную защиту способную задерживать частицы пыли, но не способны работать при длительном попадании на них капель и брызг воды, их условно можно поделить на две группы, фонари невлагостойкие и влагостойкие. По системе классификации степеней защиты (IP – Ingress Protection Rating) не влагостойким можно присвоить значение IP50, то есть пылезащищенные и влагопроницаемые. Корпуса влагостойких фонарей, как правило, выпускаются с возможностью погружения всех фонарей под воду. Поэтому их степень защиты начинается с IP67 и заканчивается IP69. Иногда цифра, обозначающая от проникновение посторонних предметов, опускается и вместо первой цифры ставится буква «Х» (IPХ7 – IPХ9).
Расшифруем значение цифр 7 – 9. Цифра 7 обозначает возможность кратковременного погружения фонаря на глубину до 1 метра. Цифра 8 обозначает возможность длительного погружения фонаря на глубину более 1 метра. Цифра 9 обозначает возможность длительного погружения фонаря на очень большую глубину, где присутствует большое давление жидкости.
Источники света
Источник света это, пожалуй, самый важный элемент, характеризующий потребительские и эксплуатационные параметры фонарей. Обычные лампы накаливания уходят в прошлое и в современных мощных фонарях уже не применяются. В качестве источников света в современных мощных фонарях используются галогеновые лампы накаливания, газоразрядные ксеноновые лампы (HID) и светодиоды (LED).
Галогеновые лампы
Это усовершенствованная разновидность ламп накаливания и говорить об их преимуществах можно только в сравнении с традиционными вариантами. Заполнение колбы лампы накаливания галогеновыми добавками позволило поднять ее световую отдачу, при той же мощности и продлить срок ее службы в два раза (до 2000 часов) за счет уменьшения выгорания вольфрама.
Лампы имеют среднюю светоотдачу 22 Лм/Вт. Это почти в два раза выше, чем у обычной лампы накаливания, но все же это очень мало, если учитывать, что лампа должна работать в переносном фонаре и источник энергии имеет ограниченный ресурс. Лампы очень чувствительны к частым включениям, при которых они в основном и перегорают.
Как и обычные лампы накаливания, галогенные лампы уходят в прошлое, ведь им трудно конкурировать с долговечными и энергоэффективными светодиодными и ксеноновыми источниками света.
Ксеноновые лампы
Характерной особенностью ксеноновых ламп является то, что электрический разряд лампы происходит в инертном газе ксеноне, при высоком давлении и больших плотностях тока. По этой причине лампы имеют очень высокую яркость и видимый спектр излучения близкий к солнечному свету с цветовой температурой 6100 – 6300 К.
Ксеноновые лампы имеют высокое напряжение зажигания и поэтому требуют применения специальных зажигающих устройств. После розжига, лампы разгораются приблизительно в течение 15 секунд.
Ксеноновые лампы очень чувствительны к изменению напряжения питания. При изменении питающего напряжения на ± 5 %, мощность лампы изменяется на ±20 %. По этой причине при применении ламп такого типа приходится применять стабилизирующие устройства, поддерживающие напряжение, по мере разряда батареи питания, на одном уровне.
Светоотдача ксеноновой лампы составляет от 80 до 100 Лм/Вт. Ксеноновый разряд имеет самую высокую яркость. По теоретическим оценкам его максимальная яркость может достигать 2000 МКд/м².
Яркий, мощный световой поток дневного спектра позволяет равномерно освещать большую площадь, что делает такие фонари незаменимым инструментом при поисковых работах в местах аварий, в условиях сильной запыленности и загазованности в шахтах, глубоких колодцах и пещерах. Свет ксенонового фонаря заметен даже днем на большом расстоянии, что очень актуально при спасательных работах в горах и тайге.
Светодиоды
Этот тип источника света уверенно вытесняет лампы накаливания и газоразрядные лампы из современных моделей фонарей. Такой факт легко объясняется следующими преимуществами светодиодов:
- светодиод, в отличие от ксеноновой лампы, безынерционен и при подаче на него питающего напряжения он моментально выходит на номинальный режим свечения, также как у галогеновой лампы;
- температура нагрева светодиода намного меньше температуры нагрева галогеновой и ксеноновой ламп;
- так как при свечении светодиода энергии на нагрев тратится меньше то светодиоды, на сегодняшний день, имеют самый высокий КПД – до 45 %. К сравнению, галогеновая лампа имеет КПД равный около 5 %, ксеноновая лампа – до 30 %;
- максимальная светоотдача светодиодов, используемых в промышленном производстве, составляет 120 Лм/Вт. Средняя светоотдача светодиодов применяемых в аккумуляторных фонарях – 80 – 95 Лм/Вт, то есть соизмерима со светоотдачей ксеноновых ламп.
Светораспределение
Мощные фонари можно классифицировать как по типу источника света, так и по направленности светового потока. Говоря о направленности светового потока можно выделить две разновидности мощных фонарей, это:
- фонари-прожекторы. Луч света таких фонарей имеет широкий фронт и способен освещать объекты, расположенные на достаточно большом удалении, более пятисот метров;
- дальнобойные фонари. Луч света таких фонарей имеет очень узкую направленность так, что на освещаемом объекте проецируется одно яркое пятно, но зато дальность действия такого луча достигает значения полутора километров. Для сведения: дальнобойность фонаря определяется расстоянием, на котором уровень освещенности эквивалентен силе света полной луны, который принят равным 0,25 люкс и является оптимальной для безопасного перемещения.
Фонари-прожекторы наиболее эффективны на ближней и средней дистанции до пятисот метров. Их важнейшей характеристикой является не дальность действия, а яркость светового потока на максимальной площади без глубокой тени. Это обеспечивается благодаря особой конструкции отражателей. Фонари-прожекторы являются идеальным вариантом для активного отдыха, охоты и рыбалки.
Совсем другое назначение у дальнобойных фонарей. Дальнобойными фонарями пользуются спелеологи, поисковики, шахтеры.
К дальнобойным обычно относят фонари с дальностью освещения от 500 метров. Это также обеспечивается конструкцией отражателей и оптики, позволяющих фокусировать пучок света. Здесь важно не рассеивание света, а его концентрация в одной точке, формирование яркого светового пятна.
Очень часто функции фонарей-прожекторов и дальнобойных фонарей совмещают в одном фонаре. Конструктивно такие фонари имеют подвижные (в осевом направлении) рассеиватель и линзу, установленную на выходном отверстии. Регулируя их, добиваются создания светового пятна нужного диаметра. При регулировке изменяются угол перераспределения света и фокусное расстояние между лампой (светодиодом) и освещаемым объектом.
Аккумуляторные батареи
Мощные фонарики на светодиодах поискового типа для питания в основном используют два типа сменных аккумуляторных батарей, это 26650 и 18650, с выходным напряжением 3,7 В. Такие аккумуляторные батарей производятся многими фирмами, имеют разную стоимость, заявленные значения емкости, время разряда и заряда. Аккумуляторы данных типов находят широкое применение не только для питания фонарей, но и, например, для изготовления батарей питания ноутбуков. Поэтому с приобретением таких аккумуляторов сложностей возникнуть не должно.
В разные модели фонарей устанавливается разное количество аккумуляторов. В основном это 2, 3 элемента. Существует большое количество моделей фонарей имеющих универсальный контейнер, предназначенный для установки 1, 2 или 3 элементов, путем добавления в рукоятку специальной вставки, прилагаемой к фонарю.
Так как аккумуляторы 18650 и 26650 имеют одинаковую длину, 65 мм, то в некоторых моделях фонарей допускается использование аккумуляторов того и другого типа. Для того чтобы элементы 18650 не «болтались» внутри контейнера, к фонарю прилагается переходная пластиковая втулка.
В небольших фонарях возможна установка 1-го элемента. Бывает, что вместо 1-го элемента 18650 используют 2 элемента CR123A.
Более мощные светодиодные фонари на аккумуляторах могут комплектоваться элементами типа D, имеющие емкость 10000 мА×ч и напряжение 1,2 В.
В общем, при выборе фонаря нужно обязательно интересоваться какие элементы питания в них используются, и чем они могут быть заменены. Для оценки возможности такой замены смотрите таблицы типоразмеров гальванических элементов.
Если вы определитесь с моделью поискового фонаря, помните, что для его успешной, надежной и долгой работы нужны качественные аккумуляторы. Думаю, что если вы собираетесь потратить на фонарь значительную сумму денежных средств, не стоит экономить на самом важном его элементе.
В случае с фонарями, работающими с ксеноновой лампой, с точки зрения выбора питающего элемента все намного проще. Все фонари снабжаются собственными аккумуляторами, которые поставляются с фонарем. Поэтому при выборе фонаря думать не о чем не нужно. Однако если смотреть на это с точки зрения эксплуатации, то со временем могут возникнуть проблемы с их заменой.
Хотя есть и исключения. Например, фонарь, представленный на фото ниже, работает от четырех аккумуляторов типа 18650.
Режимы работы
Режимы работы фонарей с ксеноновой лампой, ввиду инерционности включения лампы и ограниченного числа циклов ее включений-отключений, как правило, имеют три режима работы, а именно это режимы при которых лампа работает при разных мощностях. В каждом фонаре предусматривается режим работы на минимальной мощности, при которой лампа светится стабильно, режим работы при номинальной мощности и форсированный режим, при котором создается максимальная яркость свечения. При работе на последнем режиме, емкость аккумулятора естественно расходуется очень быстро.
Мощный фонарь светодиодный аккумуляторный кроме перечисленных режимов работы ксеноновых фонарей имеет два дополнительных режима работы, это:
- стробоскопический режим. Данный режим предназначен для самообороны от нападающего противника, путем его дезориентации в пространстве очень яркими и частыми световыми импульсами;
- режим SOS или маяк, для привлечения к вам внимания посторонних людей.
Подведя итог можно сделать вывод, что мощные фонари с галогеновой лампой накаливания отошли на второй план. Лидерство делят фонари с ксеноновой лампой и фонари со светодиодами. Однако светодиодные мощные фонари обладают соизмеримыми с фонарями, оборудованными ксеноновыми лампами характеристиками, и, поэтому находят все большее применение.