Фонарные истории. В чем разница между фонарями.

Так уж сложилось в нашем обществе, что любые выходы за "грани" среднестатистического поведения резко делит сограждан на две неравные части — сочувствующие\завидующие и отрицающие\завидующие )
Это проявляется практически во всем — и в каких-то перверсиях типа станса или установки 40х колес на оку, и в более простых вещах, типа покупки аксессуаров и бытовых приборов.
Всегда находятся крайности в комментариях, типа "а я вот купил _почти такой же_ но на два порядка дешевле" или наоборот — "такой фуфломицин и колхозный тюнинг только для нищебродов".
Увы, но это данность общественной жизни ).

Все же, на мой взгляд, всегда должно присутствовать рациональное зерно, особенно это касается таких вещей, как инструменты. На самом деле, почти все вокруг нас — это инструменты или предметы роскоши, которые если и приносят пользу, то больше психологическую.
Вспомним крылатую фразу "машина не роскошь, а средство передвижения" )
Некоторые машины на драйве — чисто инструмент добраться из пункта А в пункт Б (причем зачастую по буеракам), а некоторые — предмет психологической роскоши, доставляющий кайф вниманием окружающих, выставками и т.д.

Но ладно, это мы углубились уже далеко от первоначальной темы. Вернемся к фонарям.
В конце статьи квинтэссенция, если кому-то не интересна теория, просто пропустите ее ))

На самом деле, в области фонарей присутствует две четко выражаемые точки зрения. Адепты одной, иронически обзываемые флешаголиками, борются за полный перфекционизм и исключительное качество, адепты второй — по классической формуле, говорят что "я вот купил эру за 50 рублей и этого достаточно для всего, а вам просто деньги девать некуда"

Попробуем немного разобраться, в чем разница между существующими фонарями, и для какой автолюбительской прослойки на что стоит ориентироваться и тратить деньги.. Ну, выделяя, так сказать, просто автолюбителей, и автопутешественников )

Спектр индивидуальных осветительных приборов, на текущий момент, укладывается в ценовой диапазон от 20 рублей за простейший пластиковый наключник из батарейки, светодиода и трех кусочков пластика, до 15-20 тысяч рублей за брендовые фонари, выдающие на-гора многие тысячи люменов, с датчиками освещенности и приготовлением кофе..

Нулевое различие в фонарях — это тип источника света. Нулевое оно потому, что по сути сейчас безальтернативно применение светодиодных источников. Как в силу КПД, так и в силу стоимости. Поэтому мейнстрим, еще лет 10 назад пытавшийся маневрировать между сверхэффективными лампами накаливания (направленный свет) и флюоресцентными (заливающий свет), схлопнулся до светодиодов.

Первое различие в фонарях — это материал.
По сути, если исключить редкие экземпляры из нержавеющей стали, титана и дерева, в основном фонари либо пластиковые, либо алюминиевые.
Что надо знать и понимать. В ряде случаев, пластик не уступает тонкому бытовому алюминию (фольге, хаха) в прочности. Но одно остается неизменным — светодиоды в процессе работы генерируют тепло, причем не столько в исходящем световом пучке, сколько в подложке на которой они расположены. И чем они мощнее, тем тепла больше. Пластик же тепло передает очень плохо, соответственно теплоотвод существенно затруднен. Поэтому цельнопластиковые или преимущественно-пластиковые фонари, тем более в компактном форм-факторе никогда не будут мощнее по свету чем алюминиевые.
Соответственно, многочисленный пластиковый ширпотреб, который толкают в магазинах — универмагах — это всегда фонари слабой эффективности, как бы не обещали нам ослепительный свет. Он подойдет для простого автолюбителя, которому нужно раз в год посветить на проколотое колесо, разве что.

Второе различие в фонарях — это источники питания. В силу инертности и ленности человеческого мышления, до сих пор успешно экплуатируется миф про "доступные в любом месте" источники питания в формате АА и ААА.
Товарищи! Коллеги! Ну о какой доступности может идти речь, если чаще всего фонари нужны ночью, и в отрыве от яркоосвещенной цивилизации? Более того, если ориентироваться на батарейки, то это равноценно тому что "работать на батарейки". Особенно, если вы автопутешественник. Более того, даже самые замечательные батарейки неспособны отдавать высокий ток продолжительное время, это значит, что фонарь на АА или ААА питании по умолчанию будет иметь слабый световой поток.
Если же обращаться к теме аккумуляторов, то имеющие низкий ток саморазряда Энелупы или их клоны, имеют цену, сравнимую с литий-ионом, в пересчете на энергоемкость, нуждаются в правильных зарядках с ловлей дельты (типа Махи или Лакросса), и не лишены недостатка в виде "эффекта памяти".
С другой стороны, если вы автопутешественник с зеркалкой и внешней вспышкой, и у вас должно быть много АА аккумуляторов — использование фонаря на АА в качестве резервного вполне оправдано.
Наиболее эффективны, удобны, и выгодны все же литий-ионные носители. Именно с них можно получить высокие токи, большую емкость и удобство эксплуатации.
На текущий момент стандарт де-факто, это элементы 18650 (18 — диаметр, 650мм длина).

Под них больше всего фонарей, они наиболее дешевы в силу массовости выпуска и наиболее емки в пересчете на размер.
Есть определенные вариации на тему либо уменьшения размера — равноценные по размеру АА элементы 14500, и равноценные по размеру батарейкам CR123А — 16340, а также редкие 18350. Но наравне с их преимуществом по размеру относительно 18650, нужно иметь в виду, что и максимальный ток который они могут отдавать и их емкость непропорционально ниже. Почему так — своеобразная загадка.
Но если 18650 уже вполне массово и доступно имеют емкость 3400+ мАн, то 18350, которые всего в два раза меньше по размерам, редко когда можно найти 1200мАн, причем задорого. Про емкости 16340 и 14500 — вообще молчу, там уже достижение 900-950мАн. (впрочем, в пересчете на напряжение это равно емкости самых лучших из NiMh аккумуляторов АА)

Третье различие в фонарях (а возможно кто-то поставит его на более раннее место) — это формфактор.
Для упрощения можно выделить 4 основные группы.
— кемпинговые
— налобные
— ручные поисковые
— ручные т.н. EDC — Every Day Carry.
Каждая группа имеет свои особенности, хотя иногда и бывают фонари с претензией на совмещение функций.
Так, у кемпинговых основная задача иметь широкую диаграмму направленности (чтобы будучи подвешенными равномерно освещать тент, стол, или палатку) и среднее время работы. Вес же их и размеры не особенно принципиальны.
Налобные фонари, желательно должны иметь широкую засветку в одну сторону, малый вес, и длительное время работы.
На самом деле сейчас можно выделить следующие группы налобных фонарей.
По размещению питания — либо спереди в одном корпусе с излучающим блоком, либо сзади "в коробочке".
По регулировке наклона — либо за счет трения в резиновых\пластиковых "кольцах" крепления, либо за счет храпового механизма.
На текущий момент я считаю наиболее удачным вариант с питанием в одном блоке с эмиттером спереди и фиксацию за счет трения в кольцах. Естественно это относится к фонарям с легким и компактным литиевым питанием (18650, 14500, 16340, 18350), а не к громоздким уродам типа на 4х АА.

Пластиковые храповики имеют тенденцию выкрашиваться или трескаться при низких температурах, самопроизвольно менять положение при динамических нагрузках или ударах лбом о препятствия — ну и практически неремонтопригодны.
Блок сзади имеет, кмк, в виде плюса только то что там можно разместить "стоп-сигнал" красный, работающий в режиме маяка или обозначения человека для находящихся сзади.
Что касается тезисов "ну там же можно разместить больше питания" — это как раз относится к варианту дешмана типа "драйвер — директдрайв, светодиод — форсированный по самое не балуйся, оптика неудачная, режимы применения тоже". И там где хорошо спроектированный фонарь отработает на вашей задаче на одном элементе условные 6-10 часов, фуфельной поделке потребуется на этот же срок два аккумулятора, а если речь идет о поставляемых в комплектах таких "фонарей" элементах СуперУльтраФаер 10000ман ( с реальной емкостью в районе 1200ман и ниже) — то и менять их придется 2-3 раза.
Это, опять же повторюсь, не принципиально для просто автолюбителя.

Для ручных поисковых важна дальность засветки и мощность, время же работы в этом случае отступает на задний план. Равно как и массогабаритные показатели.
EDC же должны сочетать в себе относительно небольшие размеры и вес для ежедневной переноски, умеренную мощность, и среднюю заливку, зато особенно востребованы способы крепления (магниты, зажимы (клипсы), хлястики, крючки). И если для простого автолюбителя ближе всего дешевый EDC, то автопутешественнику востребованы все 4 вида фонарей.

Четвертое различие фонарей заключается в примененных светодиодах. И тут мы немного раскроем подраздел.
Какие важны параметры?
В ширпотребе с светодиодами пульками, или безымянными 1-ваттниками на самом деле искать какие-нибудь параметры бессмысленно. Их стоимость такова, что от них требуется лишь хоть как-то светить.
Если же речь зайдет о брендовых светодиодах (широко известных Cree или более нишевых Ниичий (Nichia), Самсунгов и т.д., то там, неожиданно для простого человека появляется много нюансов, за которые — о господи, берут деньги, причем немалые.
Любой светодиод характеризуется световым потоком, который он излучает, и который измеряется в люменах.
Тут нужно только запомнить несколько вещей — у каждого типа корпусировки (и примененнной технологии ) светодиода есть некий номинальный ток питания, на котором КПД светодиода максимален и есть так называемые бины яркости — грубо говоря как у процессоров отобранные по эффективности (яркости) свечения экземпляры.
Чем это важно.
Максимальная светимость светодиода на максимальном для него токе — далеко не самая лучшая с точки зрения КПД и теплоотвода.
Вот почему на брендовых фонариках, как правило, максимальные для светодиода люмены достигаются в т.н. ТУРБО-режиме, который должен быть ограничен термостепдауном — т.е. снижением тока (и света) при разогреве до определенной температуры. И поэтому брендовые фонарики добиваются высоких результатов зачастую использованием нескольких светодиодов "не на полную катушку", вместо китайского нонейма "1500 люмен с одного светодиода XM-L!". Потому что в режимах близких к номинальному току, КПД выше, а тепловыделение ниже.
Также от типа корпусировки светодиода (и вторичной оптики, о которой мы поговорим ниже) зависит такой параметр как освещенность, измеряемый в люксах. И он, на самом деле, во многом важнее, чем абстрактные люмены, так как для работы руками равномерно распределенный свет с относительно невысокими люксами куда как удобнее чем сфокусированный пучок с запредельными люксами в середине и очень слабой освещенностью вокруг центрального пятна. Грубо говоря, глаз в такой ситуации неспособен актуально адаптироваться к освещенности.
Но ладно, это все еще пишут активно (по крайней мере люмены) на фонариках даже ширпотребных.
Но вот такой параметр как цветовая температура уже умалчивается. Более того, чем дешевле фонарик, тем вернее там используются т.н. "холодные" светодиоды, уходящие аж в синеву. Почему так? Дело в том, что более теплые бины, как правило имеют меньшую яркость, и соответственно меньший вау-эффект, призванный отдать вас свои денежки. Согласитесь, написать не кривя душой на фонарике 1200 люмен куда как интереснее чем 900 люмен.
Насколько это важно. В общем случае считается что теплый (3000-4200) или нейтральный (4000-6000) кельвинов для глаза более приятен, и лучше помогает воспринимать освещаемую композицию. Но, по технологическим причинам, светодиоды теплого или нейтрального света выдают меньше люмен. Поэтому вы ширпотребе вы их не встретите. Более того, даже холодный цвет будет там с искажениями, во многом в силу того что на такие фонари идет дешевая отбраковка.

Если же мы копнем далее, то совсем далека от массового пользователя такой параметр как индекс цветопередачи. Грубо говоря, насыщенность излучаемого спектра во всех цветах так, чтобы воспринимаемые глазом цвета и оттенки согласовались с взятым за эталон солнечным освещением.
Как это проявляется на практике — при освещении чего-либо светодиодами с высоким CRI — индексом цветопередачи, мы видим естественные цвета, если CRI низкий, мы видим искажения, где-то синюшность, где-то розоватость — зависит от конкретного завала в конкретном светодиоде. Напрямую на эффективность освещения это влияет слабо, а вот глаз утомляет (равно как и мозг), т.к. наблюдение фиолетового помидора постоянно вызывает в нашем мозгу когнитивный диссонанс.
Все дешевые фонари как правило имеют в себе светодиоды с CRI в районе полтинника. CRI 70-80 ставят уже в бюджетные брендовые фонари, а уж CRI 90+ это удел высшей лиги.
Причина, по которой в дешевые фонари ставят светодиоды с низким CRI близка к причине установки холодных бинов — чем у светодиода выше CRI, тем при прочих равных он выдает меньший световой поток.

Пятое различие фонарей — это примененная схема преобразования питания.
Естественно, дешевые фонари идут по самому дешевому пути — полному отсутствию стабилизации, так называемому директ-драйв.
Т.е. просто через резисторы напрямую ток который отдает элемент питания идет на светодиод. Естестенно, пока аккумулятор полон ток идет повышенный — что приводит к перегреву светодиода, а затем, с истощением аккумулятора — ток падает и также "внезапно" падает светимость.
Т.е. при заявленном например кетайсой времени работы 6 часов на одном элементе питания на выходе мы получим полчаса сверхяркий свет, час или полтора свет существенно меньший заявленных люменов, а потом 4 часа слабого свечения, в котором заявленными люменами и не пахнет. Для простого автолюбителя это непринципиально, он за час раз в год поменяет колесо. Но для автопутешественника это может оказаться неприятным сюрпризом, особенно, если автопутешественник решит куда-то прогуляться (пещеры или бункера или просто прогулка по лесу).
Чуть выше в пищевой цепочке стоит линейный драйвер. Применяемые микросхемы (например классика AMC7135) выдают строго определенный ток на выходе, но только до тех пор, пока напряжение на входе выше чем напряжение питания светодиода. Т.е. свет будет до определенного момента стабильной заданной яркости, но с проседанием напряжения аккумулятора ниже условных 3.3В (или конкретного напряжения питания конкретного светодиода), ток тоже начнет падать, что опять же вызовет угасание фонарика.
Ну и линейники имеют низкий КПД (75-80%).

Насколько это важно для автопутешественника — при наличии достаточного количества с собой элементов питания и зарядника от бортовой сети — не принципиально. Всегда можно менять аккумулятор как только фонарик "перестает держать свет". Но конечно, чисто по человечески жаль утекающего в тепло КПД ))). Да и сменные аккумуляторы денег стоят, на всю банду поди напасись.
Следующий этап, это импульсные драйвера, понижающие и повышающие. У них выше КПД и они способны держать стабильный выходной ток даже при сильном просаживании напряжения источника.

Грубо говоря, по мере того, как падает напряжение батарейки, импульсник начинает сосать с нее больший ток отдавая на светодиод одну и ту же мощность (ток\напряжение).
Импульсник способен высосать аккумулятор подчистую (до срабатывания либо защиты на аккумуляторе, либо на фонаре, если она есть) выдавая стабильный ток и стабильную яркость почти до самого конца (постепенно только отключая самые яркие режимы. И там где директ-драйв превратится в унылое мерцание, как и линейник, вынуждая заменить аккумулятор, в котором еще есть запас энергии, импульсник будет давать еше вполне бодрый свет.
Шестое различие фонарей — это примененный способ управления режимами (силой света).
Грубо говоря, самый дешевый вариант, это дирктдрайв с переменными резисторами. Тупо, бесмысленно и беспощадно.
Более удобно и рационально — применение ШИМ. Т.е. ток на светодиод в пониженных от максимального режимах идет импульсами, что вызывает для человеческого глаза падение яркости.
Влияние ШИМ на человеческие глаза широко изучено. При статичной картинке человеческий глаз уже не всегда различает ШИМ с частотой "мерцания" выше 150-200Гц, но на динамической картинке (движущиеся предметы, падающий дождь ) легко заметны и ШИМ выше 1кГц. Отдельные флешаголики даже 15кГц замечают ). Это может утомлять или раздражать.
Ну и высший пилотаж — прямое изменение выдаваемого тока, что естественно достигается за счет существенного удорожания применяемой микроэлектронной базы.

Седьмое различие фонарей — примененная вторичная оптика. Почему вторичная — потому что первичной считается оптика размещенная непосредственно на кристалле, задающая параметры пучка света. А уже дальше, на фонарике, вторичная оптика вносит свои коррективы.
Чаще всего встречаются:
— рефлекторы
— TIR — оптика (Total Internal Reflection — полное внутреннее отражение)
— фокусирующая линза
— полное отсутствие вторичной оптики )

Рефлекторы — наиболее очевидная и древняя форма вторичной оптики — фокусирующий металлический отражатель, берущий свое начало еще от источников света с круговой диаграммой направленности — свечи, керосинки, и все такое. Имеет не самый высокий КПД, но прост в изготовлении, практичен, позволяет получать дальнобойный свет с ярко выраженным центральным пучком (хотспотом) (при гладкой поверхности) или с немного рассеянным хот-спотом при поверхности типа "апельсиновая корка".

Но всегда есть "паразитная" засветка, которая ни уму ни сердцу — отнимает мощность у основного хот-спота, и в то же время недостаточна для полноценного "периферийного" зрения

ТИР — оптика — широко распространенный последнее время в фонариках средней ценовой категории вариант вторичной оптики. Позволяет получать широкоугольную засветку с более-менее равномерным распределением светового потока. Паразитная засветка либо отсутствует, либо крайне мала.

— фокусирующая линза.Самый любимый дешевыми фонариками тип вторичной оптики, ибо он позволяет выжать из посредственного диода и паршивой схемы питания вау-эффект сцуко-бластера. Еще очень часто распространены фонарики с "изменяемым фокусным" — типа хошь широкое пятно засветки, хошь бластер. Среди минусов — невысокий КПД, большие потери либо на широком либо на узком угле, ну и естественно практически полное отсутствие, в дешевых реализациях, какой-либо водостойкости.

— При полном отсутствии вторичной оптики мы получаем широчайшую засветку, но естественно, только вблизи. Это редко применяется в носимых фонариках, т.к. опять же часть света уходит в "никуда", но находит применение в случае если светодиод так называемый COB — визуально это длинный и широкий светодиодище, набирающий популярность в применении для панелей "заливающего света", так как единый слой люминофора для множества кристаллов сглаживает "точечность" источников света.
Восьмое отличие фонарей — ударопрочность и влагостойкость.
Ну тут все понятно, там где дешевая поделка от удара либо расколется, либо потеряет контакт, а легкий дождик вызовет затопление и отказ, брендовая вещь с заявленной ударопрочностью допустим один метр и хотя бы IPx6 будет весело работать.

Тут должны были быть ИТОГИ, но они не поместились в лимит символов в сообщении. Поэтому, опубликую их отдельным постом.

ИТОГИ