户外灯具的一些基本知识
或许绝大部分人以为灯具是一件再简单不过的东西,似乎不值得仔细分析和研究,恰恰相反,设计制造理想的灯具需要丰富的电子、材料、机械、光学知识。理解这些基础,有利于你正确评价灯具的好坏。
工具/原料
户外灯具
步骤/方法
1、 白炽灯泡
在户外的夜晚要想稍微看的远一点,没有白炽灯具是不可想象的,要使白炽灯泡又亮又节能实在不是件容易的事情,在灯泡功率一定的情况下充入惰性气体,可以使亮度有一定的提升,寿命延长,通常都是氪气和氙气,特殊的还有牺牲使用寿命换取高亮度的大功率卤素灯泡。从户外使用的角度来说,考虑到使用的多面性、可靠性和长效性,普通惰性气体灯泡是比较适宜的,当然,使用高亮度卤素灯泡的灯具也有它绝对优势的用武之地。流行的灯具灯泡接口多见标准的卡口和双脚插口或专用灯胆,从通用性和购买方便性来看,使用标准卡口灯泡的灯具容易补给,代替品多,价格低廉,寿命较长,不少高端灯具也使用卡口的Halogen的氙气灯泡,当然,Halogen的价格较高,在国内也不方便购买,各大超市里的超霸灯泡也是性能相当不错的替代品。要使灯泡较为节能,只能设法降低功率,亮度和时间永远是矛盾的,在电压一定的情况,额定电流较小的灯泡要长久的多,PETZL SAXO AQUA使用6V 0.3A的氪气灯泡,达到了普通6V 0.5A灯泡的效果,而且使用四节AA电池的理论时间达到9小时,算是亮度和时间平衡的比较成功的典型,国产兆光灯泡的额定电流较小,是不错的替代品。当然,单纯追求强光效果的话又另当别论,Surefire是个典型,65流明灯头用两节锂电只能维持一个小时左右。因此,购买灯具时,检查灯具的灯泡标定值,算出它的大概功率,结合灯碗的直径大小,基本上可以估计出大概的亮度、最大射程和使用时间,你也就不会轻易被动人的广告所迷惑。
2、 LED
高亮度发光二极管的实用化带来了灯具界的革命,能耗低、寿命长是它的最大优势,使用几节普通干电池就足以维持一个高亮度LED几十甚至上百小时的照明,带来的好处实在太多了,数千小时以上的寿命使理论上不用考虑备用的问题了,但目前LED的最大问题在于它的集光性很难解决,发散式的光源导致它几乎无法照亮夜间10米以外的地面,冷光色也使它对于户外的雨雾雪天穿透性急剧下降,因此通常灯具采用同时并接数个甚至数十个LED的方法来尽量改善,但效果并不明显,尽管目前已有大功率高亮度聚光LED的出现,但是,性能还没有达到能完全取代白炽灯泡的地步,成本也是非常高昂的。普通LED标准驱动电压在3-3.7V间,LED的亮度标准以mcd来表示,直径有5mm、10mm等几个等级,直径越大,mcd值越高者亮度越高,普通灯具出于体积和能耗的考虑多选用5mm级,mcd值在6000-10000左右,但由于LED生产厂家众多,很多国产LED管虚高标注,标称值不大可信,一般来说,进口产品中日亚公司的LED性能是得到公认的,也是名牌灯具最多选用的。由于LED在极小电流下都足以点亮,因此,普通LED灯具标称的数十或上百小时时间实际使用中要大打折扣,也许前几个小时亮度还足以点亮整个营地,后几十个小时用它看表都显得困难,所以,装设电压调整电路优化配置电能是高端户外LED灯具的标准配置。就目前来说,普通LED还是较适合用做营地或帐篷等做近光源使用,这也是它的优势所在。
3、 灯碗
决定照明质量的一个重要因素就是光源的反射体——灯碗,普通的灯碗是在塑料或金属碗面上镀银,对大功率白炽灯源来说,金属灯碗更利于散热,灯碗的直径决定了理论射程。从某种意义上来说,并非越光洁的灯碗越好,效果最好的灯碗是一圈一圈的皱纹桔皮状,有效控制了光的衍射造成的光斑暗纹,使照明区域内光斑更集中均匀。通常,拥有皱纹灯碗说明了灯具的专业倾向。
4、 透镜
透镜对光线起保护灯头或兼汇聚作用,一般材质为玻璃或树脂。玻璃耐热性好,不易划花,稳定,但户外使用强度堪忧,且加工成凸面代价太大,树脂片利于加工,强度可靠,重量轻,但要注意保护防止过分磨花,一般来说,优秀的户外用手电的透镜应该是加工成凸透镜形状的树脂片,可以非常有效的控制光线的汇聚。
5、 电池
很多情况下你有可能抱怨为什么灯具很快就没电,并怪罪于灯具本身,实际上,电池的选择也至关重要,一般来说,普通碱性电池的容量和放电电流都比较理想,价格低,易于购买,通用性强,但大电流放电效果不理想,镍氢充电电池能量密度比更高,循环使用比较经济,但自放电率较高,锂电池的放电电流非常理想,很适合大功率灯具使用,只是使用经济性不佳,目前锂电价格还是比较昂贵,相匹配的灯具以大功率战术灯具为主,因此,市面绝大部分灯具都是使用名牌碱性电池综合性能较好,从原理上,碱性电池在低温下性能都会大打折扣,因此,使用于寒冷地区的灯具,理想的做法是连接外置电池盒,用体温保证电池的工作温度。值得注意的是,对于某些进口灯具来说,如PETZL和princeton的某些型号,由于国外干电池的负极均为微凸起,灯具的负极触点就设计为平的,在使用某些负极凹进的国产电池时,有接触不良的可能,解决的办法很简单,加一小块垫片即可。
6、 材料
金属、工塑,基本灯具都由它们组成,金属灯体坚固耐久,常见轻且坚固的铝合金使用,必要情况下金属电筒甚至常被用做防身工具,但一般金属不耐腐蚀,过重,故不适合潜水灯具,导热性好,利于散热的同时,也导致寒冷地区的使用不适,难以做头灯使用,加工成本高。工程塑料种类太多,聚碳酸脂、ABS/聚酯、聚碳酸脂玻纤增强、聚酰亚胺等等,性能也有很大差异,以聚碳酸脂玻纤增强为例,它的强度是足够应付各种户外恶劣环境,耐腐蚀、绝缘,重量轻,是理想的头灯和潜水灯具之选,但廉价灯具上使用的普通ABS塑料非常短命不耐用,选购的时候务必注意,一般来说凭用力挤压的手感就可区分出来,工塑的一个缺点是容易老化,极端寒冷情况可能会发生脆裂。
7、 开关
灯具开关的设置决定了其使用的方便性,类似铁皮虎头电筒的滑键式开关简单方便,但先天性几乎无法做到彻底防水,显然是很不适合的,镁光D电筒上的橡胶按键式开关较容易做到防水和便利性,但显然不适合潜水这样的场合,高水压可能会造成开关处的渗漏。尾按式开关特别流行在小型灯具,特别方便点亮和长亮,但其结构的复杂要兼顾密封性和可靠性实在是个难题,接触不良的情况在某些名厂灯具上也屡见不鲜。旋转灯头开关算是最简单可靠的的开关了,但只能做到单开关功能,无法分档,很难设计聚焦功能,动态防水性不佳(水中操作开关容易渗漏)。旋钮式开关是较多潜水灯具所热衷使用的,结构防水性最好,操作简便,容易分档,可靠性高,可以锁死,不能点亮。
8、 防水
判断一款灯具的防水与否非常简单,仔细检查灯具每一个可分解部分(灯头、开关、电池仓盖等)是否有柔软富弹性的的橡胶圈,优秀材质的橡胶圈加上合理的设计和优秀的加工工艺,甚至可以保证防水深1000英尺以上,而常见的国产L手电的防水橡胶圈形同虚设,大雨下都不能保证不会渗漏,原因在于橡胶弹性不够,无法保证两个面的绝对贴合。从设计的角度来说,旋转灯头式开关和筒身旋钮开关理论上最容易防水,滑键式和尾按式开关相对困难的多。无论哪种开关设计,在水下使用时最好都不要频繁开关,开关的过程是最容易进水的,在潜水时,更保险的做法是在橡胶圈上抹上一点润滑脂,可以更有效的密封,同时,润滑脂也有利于橡胶圈的保养,避免过早磨损造成的老化,在灯具使用多年后,橡胶圈是灯具上最容易老化的部位,应该做到及时的更换以确保户外使用的高可靠性。
9、电压调整电路
电压调整电路应该算是高级灯具的先进性最好体现,使用电压调整电路的作用有两个:升高电压或保持电压恒定,前者主要体现在LED灯具,普通LED的驱动电压都在3-3.6V,意味着必须至少三节普通电池串联才能达到理想效果,无疑严重制约了灯具的设计灵活性,后者体现了对电能的最合理使用,使电压不会随着电池的衰减而降低亮度,始终保持在一个合理的亮度水平,当然,也方便了亮度的分档调节。有利必有弊,电压调整电路通常会白白损耗至少30%的电能,所以,通常用在低耗能的LED灯具上。代表性的电压调整电路是PETZL的MYO 5所采用,LED亮度分三档调节,分别保持10小时、30小时、90小时的三档LED平稳照明。
10、功能性
为了使灯具不光可以照明,还可以有很多附加的功能或者更方便使用,各种各样的设计涌现出来。
很好用的头带,大多数情况下可以使小手电扮演头灯的角色,很多潜水灯具也常采用这种固定方式。
ARC AAA上的小夹子,可以象插钢笔一样插在衬衫口袋里,当然最实用的办法是夹在帽檐上当头灯。
L手电的设计还是蛮好的,尾仓的四个滤镜片非常适合夜间做信号用。
PETZL DUO LED的内藏备用灯泡,合格的户外灯具都该这么干。
更换多种电源,ARC LSHP可以方便的根据需要使用各种电源模式,换屁股就是,单CR123A,双CR123A,双AA 。
备用电源,如果你身边只有一个灯具,那么在漆黑一片的情况下换电池常常会很要命,Black Diamond的Supernova头灯自备的6V电源可以在更换电池过程中或电池用光的情况下提供10小时LED照明。
吸附,国产5LED头灯尽管我个人评价很低,但是有磁铁可以吸附在金属表面的功能还是值得赞赏的。
塘鹅的回旋炮II,任意旋转灯头方便做手电、头灯或各种地方的固定使用。
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