懐中電灯

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背景

懐中電灯は、照明に使用される携帯型の電池式デバイスです。一般的なユニットは、ライトのハンドルを形成するバッテリーコンパートメント内に一列に配置された1つまたは複数の乾電池で構成されます。電池からライトの前端にある電球への電気の流れは、電池とランプの間に配置されたスイッチ機構によって制御されます。

歴史

実用的で携帯可能な光源は、歴史を通して求められてきました。松明とろうそくは初期の光源でしたが、人々がさまざまな動物油や鉱油を燃やすことを学んだため、これらは主にランタンに置き換えられました。しかし、電気を利用して光を作り出すのは19世紀になってからでした。現代の電池式懐中電灯は、1898年にAmerican Eveready BatteryCompanyの元の所有者であるJoshuaLionelCowenによって作成されました。コーエンは当初、鉢植えの植物用の装飾的な照明器具のアイデアを開発しました。彼の備品は、電球と乾電池を備えた金属管で構成されていました。コーエンは彼のアイデアを彼のイブレディの販売員の一人であるコンラッド・ヒューバートに渡しました。コンラッド・ヒューバートは金属管、電球、バッテリーを世界初の懐中電灯に変え、バッテリーと懐中電灯の販売を開始しました。過去100年間で、技術の進歩により、何百もの異なるスタイルと機能を備えた懐中電灯が生まれました。たとえば、懐中電灯は現在、複数回使用できる充電式電池で作られています。その他のライトは、水中や高温条件での作業など、特別な操作用に設計されています。

デザイン

最も一般的な懐中電灯のデザインは、電池を含むチューブ状のハンドルで構成されるシンプルな家庭用ライトです。このハンドルは、電球機構を収容するネジ付きヘッドアセンブリに取り付けられています。これらのユニットは標準のバッテリーで動作し、一般的な光出力を提供します。工業用または業務用には特別な設計が必要です。これらのライトは、より重いゲージの素材でできており、より耐久性があります。それらはまた、より明るい光線を生成することを目的としています。より明るいビームの懐中電灯は、警察、消防士、および軍隊によって使用されます。キャンプ用ランタンはより大きなユニットであり、通常は頑丈なバッテリーで駆動されます。これらは、エネルギー効率が高いため、光源として蛍光灯を頻繁に使用しますが、このタイプの電球は、光のビームを強くしたり、向けたりすることはありません。さらに、このタイプのランタンのサイズと重量の増加は、その携帯性を制限します。ノベルティ懐中電灯は子供が使用するために設計されています。これらは軽量のプラスチックでできている傾向があり、視覚的なデザインで注目に値します。ライトの本体は、ユニットの子供向けの魅力を高める装飾的なプラスチックオーバーレイで飾ることができます。彼らのデザインは、人気のある漫画や児童書の好きなキャラクターに基づいていることがよくあります。最後に、特定の用途向けに設計されたさまざまな特殊ライトがあります。たとえば、スネークライト、手の届きにくい場所に光を提供するために曲げたりねじったりできる柔軟なチューブ。他のものは、鍵穴を照らすためにキーチェーンに合うのに十分小さいように設計されています。

懐中電灯を設計する際に考慮すべき要素には、光出力、耐久性、および特殊な環境で動作する能力が含まれます。バッテリーの寿命も重要な要素であり、一部のライトは、再充電したり、必要になるまで充電を維持したりするために、コンセントに差し込むように設計されています。他のライトは、発光ダイオードで構築された新世代の懐中電灯のように、特別な電球を使用しています。これらは従来の白熱電球ほど明るくはありませんが、消費電力が非常に低いため、白熱電球の数十時間と比較して、従来のバッテリーのセットで数百時間持続する可能性があります。

製造プロセス

プラスチック製ハウジング

• 1懐中電灯の構造に使用されるプラスチック部品は、通常、ポリスチレンやその他の耐久性のあるポリマーを使用して射出成形されます。このプロセスでは、プラスチックペレットが可塑剤や着色剤と混合されます。この混合物は、加熱によって液化され、注入プランジャーを介して適切な形状の型に注入されます。次に、金型を高圧にさらして、金型が完全に満たされていることを確認し、注入された液体プラスチックの力に抗して金型を一緒に保持します。エンドクロージャーも成形されており、通常はめねじとおねじの両方が成形されています。高速または複数キャビティの生産成形機には、2,500トンもの高い圧力を使用できます。
• 2射出プロセス後、金型内のチャネルに水を強制的に通すことにより、溶融プラスチックを冷却します。プラスチックは、冷却されて圧力が解放されると硬化します。この時点で、金型の2つの半分が分離され、プラスチック部品を取り外して仕上げることができます。このプロセスで使用されるプラスチックポリマーは熱可塑性です。つまり、繰り返し溶融できるため、スクラップ片を再加工して追加の部品を作成できます。したがって、このプロセスで無駄になるプラスチックはほとんどありません。プラスチック部品の研磨、切断、仕上げには、その後の操作が必要になる場合があります。

光源

• 3白熱電球は、懐中電灯で使用される最も一般的な光源です。これらは、ガラス球に密封された金属フィラメントで構成されています。フィラメントが電流にさらされると、ワイヤーの抵抗によってフィラメントが加熱され、可視波長の光が放出されます。フィラメントは、電球のベースを形成する円筒形のガラスビーズの穴を通過する2本のワイヤーに溶接されています。この構造は固定具に配置され、一端が閉じている円筒形のガラスエンベロープがフィラメントの上に配置されます。ガラスエンベロープの開放端は、ガラスビーズに接しています。

• 4構造物を真空チャンバー内に配置し、熱を加えてガラスエンベロープをガラスビーズに密封します。熱によりガラスが軟化し、フィラメントが片側にずれることがあります。したがって、フィラメントが適切に位置合わせされていることを確認するように注意する必要があります。そうしないと、電球が正しい方向に光線を投射しません。

  他の可能な光源には、キャンプ用ランタンでよく使用される蛍光灯が含まれます。これらの電球は、電球内のガス分子の励起により発光します。 LED、または発光ダイオードは、一部の特殊なライトで使用されます。これらは、非常に低いレベルの電流にさらされると発光します。電球は、多くの場合、操作中に光の焦点を合わせるのに役立つ研磨されたアルミニウム反射板の前に取り付けられます。

スイッチとコントロール

• 5懐中電灯の電子回路は、その設計によって異なります。シンプルなライトは、オフ/オンスイッチを使用して、バッテリー端子を接続するワイヤーと電球のベースから伸びるワイヤーを接続します。このタイプのスイッチは、最も一般的には、適切な接続を行うために上下に移動するスライドタイプです。スイッチアセンブリは、より洗練された照明ではより複雑になります。ある米国特許は、ワイヤー間の接触を作り出すために押し下げられた柔軟な金属ストリップについて説明しています。

アセンブリ

• 6設計とメーカーの能力に応じて、ユニットは自動コンベアライン上または手動で組み立てることができます。一部のモデル、特に小型の時計用電池を使用しているモデルでは、組み立て時に電池が挿入されています。そうしないと、後で消費者が挿入するバッテリーなしでユニットを組み立てることができます。この操作には、ランプアセンブリをケーシングのネジ山にねじ込むことが含まれます。

  懐中電灯。

パッケージング

• 7組み立てられたユニットは、透明なプラスチック製のブリスターパックやクラムシェルなど、何らかの形の外装に入れることができます。次に、プラスチックシェルを段ボールのディスプレイカードに取り付けるか、出荷前に箱に詰めることができます。

品質管理

完成した懐中電灯は、適切に機能することを確認するために一連の品質管理テストを受けます。まず、バルブがリフレクターと適切に位置合わせされていることを確認する必要があります。位置がずれていると、パフォーマンスが低下する可能性があります。次に、スイッチアセンブリを評価して、リード線と適切に接触しているかどうかを判断します。第三に、バッテリーコンパートメントのシールをチェックして、湿気がバッテリーコンパートメントに不注意に侵入しないかどうかを判断する必要があります。このシールは、バッテリーの動作中に形成される可能性のあるガスの排出を可能にする必要があります。

電球自体は、個別の品質基準を満たす必要があります。一般に、ディビジョン2で承認された懐中電灯は、TIからT6までの温度定格があります。ここで、T1は842°F（450°C）以下の温度であり、T6は185°F（185°F）以下の温度です。 85°C）。懐中電灯メーカーが使用するテストラボには、Factory Mutual Research Corporation、Underwriters Laboratories、およびDemkoが含まれます。

危険な環境

危険な環境または限られたスペースで使用される懐中電灯は、それらの場所に適用されるすべての安全基準を満たしているか、超えていることを確認するために適切にテストする必要があります。危険場所は、National Electric Codeによって定義されており、次の分類が含まれます。クラスIの場所は、爆発性または可燃性の混合物を生成するのに十分な量の可燃性ガスが存在する可能性がある領域です。クラスIIの場所は、可燃性の粉塵が存在するため危険であると説明できます。クラスIIIの場所には、発火しやすい繊維とファイリングが含まれています。危険な雰囲気は、「グループ」によってさらに定義されます。これらには、アセチレン、水素、または同等の危険性のガスまたは蒸気（エチルエーテル蒸気、エチレン、シクロプロパン、ガソリン、ヘキサン、ナフタ、ベンゼン、ブタン、プロパン、アルコール、アセトン、ベンゾール、ラッカー溶媒蒸気など）を含む雰囲気が含まれます。 ナチュラル ガス。アルミニウム、マグネシウム、およびそれらの市販の合金を含む金属粉塵も、危険な雰囲気を作り出す可能性があります。カーボンブラック、石炭またはコークスの粉塵、小麦粉、でんぷん、または穀物の粉塵を含む環境は、コードによって分類されます。これらの環境で使用するために設計された懐中電灯は、工場を出る前に個別にテストされます。

未来

メーカーは懐中電灯のデザインを改善し続けています。改良された電源を備えた新しいモデルはますます人気が高まっています。たとえば、新しいセルフパワー懐中電灯の発電所は、革新的なFreeplay Generatorです。これは、炭素鋼のばねに運動エネルギーを蓄える独自の特許取得済みのメカニズムです。 ユーザーが巻き取りハンドルを回すと。このエネルギーは、ライトがオンになると電気エネルギーとして放出されるため、他の外部電源なしでライトに電力を供給します。

懐中電灯の他の改善には、耐久性を改善するためのより丈夫なポリマーと、バッテリー寿命を節約するための自動シャットオフメカニズムを可能にするよりスマートなコンピューター技術が含まれます。最後に、ますます洗練された成形技術により、さまざまな形や色の斬新な懐中電灯を作成できるようになります。