Taschenlampe

Hintergrund

Eine Taschenlampe ist ein tragbares, batteriebetriebenes Gerät zur Beleuchtung. Eine typische Einheit besteht aus einer oder mehreren Trockenbatterien, die in einer Reihe in einem Batteriefach angeordnet sind, das den Griff der Leuchte bildet. Der Stromfluss von den Batterien zur Glühbirne am vorderen Ende der Leuchte wird durch einen Schaltmechanismus zwischen den Batterien und der Lampe gesteuert.

Verlauf

Praktische, tragbare Lichtquellen wurden im Laufe der Geschichte gesucht. Fackeln und Kerzen waren frühe Lichtquellen, aber diese wurden größtenteils durch Laternen ersetzt, als die Menschen lernten, verschiedene Tier- und Mineralöle zu verbrennen. Doch erst im 19. Jahrhundert wurde Elektrizität genutzt, um Licht zu erzeugen. Die moderne batteriebetriebene Taschenlampe wurde 1898 von Joshua Lionel Cowen, dem ursprünglichen Besitzer der American Eveready Battery Company, entwickelt. Cowen entwickelte ursprünglich eine Idee für eine dekorative Beleuchtung für Topfpflanzen. Seine Leuchte bestand aus einem Metallrohr mit einer Glühbirne und einer Trockenbatterie. Cowen gab seine Idee an einen seiner Eveready-Verkäufer, Conrad Hubert, weiter, der aus Metallrohr, Glühbirne und Batterie die erste Taschenlampe der Welt machte und mit dem Verkauf der Batterien und der Taschenlampe begann. In den letzten hundert Jahren haben technologische Fortschritte zu Taschenlampen mit Hunderten von verschiedenen Stilen und Funktionen geführt. Zum Beispiel werden Taschenlampen heute mit wiederaufladbaren Batterien hergestellt, die mehrfach verwendet werden können. Andere Leuchten sind für spezielle Einsätze wie das Arbeiten unter Wasser oder bei hohen Temperaturen ausgelegt.

Design

Das gängigste Taschenlampendesign ist die einfache Haushaltslampe, die aus einem röhrenförmigen Griff besteht, der die Batterien enthält. Dieser Griff ist an einer mit Gewinde versehenen Kopfbaugruppe befestigt, die den Glühbirnenmechanismus beherbergt. Diese Einheiten werden mit Standardbatterien betrieben und bieten eine typische Lichtleistung. Für den industriellen oder professionellen Einsatz sind Sonderausführungen erforderlich. Diese Leuchten werden aus schwereren Materialien hergestellt und sind langlebiger. Sie sollen auch einen helleren Lichtstrahl erzeugen. Hellere Taschenlampen werden von Polizei, Feuerwehr und Militär verwendet. Campinglaternen sind größere Einheiten, die normalerweise mit Hochleistungsbatterien betrieben werden. Diese verwenden aufgrund ihrer höheren Energieeffizienz häufig Leuchtstoffröhren als Lichtquelle, diese Art von Glühbirnen wirft jedoch keinen so starken oder gerichteten Lichtstrahl. Darüber hinaus schränken die erhöhte Größe und das erhöhte Gewicht dieser Art von Laterne ihre Tragbarkeit ein. Neuheit Taschenlampen sind für Kinder bestimmt. Diese bestehen in der Regel aus leichtem Kunststoff und zeichnen sich durch ihr optisches Design aus. Der Leuchtenkörper kann mit dekorativen Kunststoff-Overlays verziert werden, die die kindliche Attraktivität des Geräts erhöhen. Ihre Designs basieren oft auf Lieblingsfiguren aus beliebten Cartoons oder Kinderbüchern. Schließlich gibt es eine Vielzahl von Spezialleuchten, die für bestimmte Anwendungen entwickelt wurden. Zum Beispiel Schlangenlichter, flexible Rohre, die gebogen oder verdreht werden können, um Licht an schwer zugänglichen Stellen zu spenden. Andere sind so konzipiert, dass sie klein genug sind, um auf einen Schlüsselbund zu passen, um Schlüssellöcher zu beleuchten.

Zu den Faktoren, die beim Entwerfen von Taschenlampen zu berücksichtigen sind, gehören Lichtleistung, Haltbarkeit und die Fähigkeit, in speziellen Umgebungen zu arbeiten. Die Batterielebensdauer ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, und einige Lampen sind so konzipiert, dass sie zum Aufladen an eine Steckdose angeschlossen werden oder eine Ladung aufrechterhalten, bis sie benötigt wird. Andere Lampen verwenden spezielle Glühbirnen, wie die Taschenlampen der neuen Generation, die mit Leuchtdioden ausgestattet sind. Diese sind nicht so hell wie herkömmliche Glühbirnen, aber ihr Stromverbrauch ist so gering, dass sie mit einem Satz herkömmlicher Batterien Hunderte von Stunden halten können, im Vergleich zu einigen Dutzend Stunden bei Glühbirnen.

Der Herstellungsprozess

Kunststoffgehäuse

• 1 Die im Taschenlampenbau verwendeten Kunststoffkomponenten werden normalerweise aus Polystyrol und anderen haltbaren Polymeren spritzgegossen. Bei diesem Verfahren werden Kunststoffgranulate mit Weichmachern und Farbstoffen vermischt. Diese Mischung wird durch Erhitzen verflüssigt und anschließend über einen Spritzkolben in entsprechend geformte Formen gespritzt. Die Form wird dann einem hohen Druck ausgesetzt, um sicherzustellen, dass die Formen vollständig gefüllt sind, und um die Formen gegen die Kraft des eingespritzten flüssigen Kunststoffs zusammenzuhalten. Die Endverschlüsse werden ebenfalls gegossen, wobei normalerweise sowohl Innen- als auch Außengewinde gegossen werden. Drücke von bis zu 2.500 Tonnen können für Hochgeschwindigkeits- oder Mehrkavitäten-Produktionsformmaschinen verwendet werden.
• 2 Nach dem Spritzvorgang wird der geschmolzene Kunststoff abgekühlt, indem Wasser durch Kanäle im Werkzeug gepresst wird. Der Kunststoff härtet beim Abkühlen aus und der Druck wird abgebaut. An dieser Stelle werden die beiden Werkzeughälften getrennt und das Kunststoffteil kann zur Endbearbeitung entnommen werden. Die dabei verwendeten Kunststoffpolymere sind thermoplastisch, d. h. sie können immer wieder aufgeschmolzen werden, um die Schrottteile zu weiteren Teilen weiterzuverarbeiten. Daher wird bei diesem Verfahren nur sehr wenig Plastik verschwendet. Nachfolgende Arbeitsgänge können zum Polieren, Schneiden und Endbearbeiten der Kunststoffteile erforderlich sein.

Lichtquelle

• 3 Glühbirnen sind die am häufigsten verwendeten Lichtquellen in Taschenlampen. Diese bestehen aus einem Metallfaden, der in einem Glaskolben eingeschlossen ist. Wenn das Filament einem elektrischen Strom ausgesetzt wird, führt der Widerstand des Drahtes dazu, dass er sich erwärmt und Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert. Der Glühfaden ist an zwei Drähte geschweißt, die durch Löcher in einer zylindrischen Glasperle verlaufen, die den Sockel der Glühbirne bildet. Diese Struktur wird in eine Halterung gelegt und eine zylindrische Glashülle, die an einem Ende geschlossen ist, wird über den Glühfaden gelegt. Das offene Ende der Glashülle liegt an der Glasperle an.

• 4 Die Struktur wird in einer Vakuumkammer platziert und Hitze wird angewendet, um die Glashülle an der Glasperle zu versiegeln. Durch die Hitze erweicht das Glas und kann dazu führen, dass das Filament auf eine Seite verschoben wird. Daher muss darauf geachtet werden, dass der Glühfaden richtig ausgerichtet ist, da die Glühbirne sonst keinen Lichtstrahl in die richtige Richtung projiziert.

  Andere mögliche Lichtquellen sind Leuchtstofflampen, die oft in Campinglaternen verwendet werden. Diese Glühbirnen emittieren Licht aufgrund der Anregung von Gasmolekülen im Inneren der Glühbirne. LEDs oder Leuchtdioden werden in einigen Spezialleuchten verwendet; diese emittieren Licht, wenn sie extrem niedrigen elektrischen Strömen ausgesetzt sind. Die Glühbirne wird oft vor einem polierten Aluminiumreflektor montiert, der hilft, das Licht während des Betriebs zu bündeln.

Schalter und Bedienelemente

• 5 Die elektronische Schaltung einer Taschenlampe variiert je nach Design. Einfache Lampen basieren auf einem Aus-/Ein-Schalter, um die Verbindung zwischen den Drähten herzustellen, die die Batteriepole mit den Drähten verbinden, die sich vom Sockel der Glühbirne erstrecken. Diese Art von Schalter ist am häufigsten ein Schiebetyp, der sich nach oben oder unten bewegt, um die richtige Verbindung herzustellen. Die Schalteranordnung ist bei den anspruchsvolleren Leuchten komplizierter. Ein US-Patent beschreibt einen flexiblen Metallstreifen, der niedergedrückt wird, um einen Kontakt zwischen den Drähten herzustellen.

Montage

• 6 Abhängig von der Konstruktion und den Fähigkeiten des Herstellers können die Einheiten auf einer automatisierten Förderstrecke oder von Hand montiert werden. Bei einigen Modellen, insbesondere solchen, die kleine Uhrenbatterien verwenden, wird die Batterie während der Montage eingelegt. Andernfalls kann das Gerät ohne die später vom Verbraucher eingelegten Batterien zusammengebaut werden. Bei diesem Vorgang wird die Lampenbaugruppe auf die Gewinde am Gehäuse geschraubt.

  Eine Taschenlampe.

Verpackung

• 7 Zusammengebaute Einheiten können in irgendeiner Form einer Außenverpackung, wie einer durchsichtigen Plastikblisterpackung oder einer Muschelschale, untergebracht werden. Die Kunststoffhülle kann dann vor dem Versand an einer Karton-Displaykarte befestigt oder in einer Schachtel verpackt werden.

Qualitätskontrolle

Fertige Taschenlampen werden einer Reihe von Qualitätskontrolltests unterzogen, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren. Zuerst muss die Glühbirne überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie richtig mit dem Reflektor ausgerichtet ist; wenn es falsch ausgerichtet ist, kann die Leistung leiden. Zweitens wird die Schalteranordnung bewertet, um zu bestimmen, ob sie einen richtigen Kontakt mit den elektrischen Leitungen herstellt. Drittens muss die Versiegelung des Batteriefachs überprüft werden, um festzustellen, ob nicht versehentlich Feuchtigkeit in das Batteriefach eindringt. Diese Dichtung muss die Entlüftung von Gasen ermöglichen, die sich während des Batteriebetriebs bilden können.

Die Glühbirne selbst muss gesonderte Qualitätsstandards erfüllen. Im Allgemeinen sind von Division 2 zugelassene Taschenlampen temperaturbewertet als TI bis T6, wobei Tl eine Temperatur von weniger als oder gleich 450°C (842°F) und T6 weniger als oder gleich 185 °F ist ( 85 °C). Zu den Testlabors, die von Taschenlampenherstellern verwendet werden, gehören die Factory Mutual Research Corporation, Underwriters Laboratories und Demko.

Gefährliche Umgebung

Jede Taschenlampe, die in einer gefährlichen Umgebung oder in engen Räumen verwendet wird, muss ordnungsgemäß getestet werden, um sicherzustellen, dass sie alle geltenden Sicherheitsstandards für diese Orte erfüllt oder übertrifft. Gefahrenbereiche werden durch den National Electric Code definiert und umfassen die folgenden Klassifizierungen. Standorte der Klasse I sind Bereiche, in denen brennbare Gase in ausreichenden Mengen vorhanden sein können, um explosive oder brennbare Gemische zu erzeugen. Standorte der Klasse II können aufgrund des Vorhandenseins von brennbarem Staub als gefährlich bezeichnet werden. Orte der Klasse III enthalten leicht entzündliche Fasern und Späne. Gefährliche Atmosphären werden weiter durch "Gruppen" definiert. Dazu gehören Atmosphären, die Acetylen, Wasserstoff oder Gase oder Dämpfe mit gleichwertiger Gefahr enthalten, wie Ethyletherdämpfe, Ethylen, Cyclopropan, Benzin, Hexan, Naphtha, Benzol, Butan, Propan, Alkohol, Aceton, Benzol, Lacklösemitteldämpfe oder natürlich Gas. Metallstaub, einschließlich Aluminium, Magnesium und deren handelsüblichen Legierungen, kann ebenfalls gefährliche Atmosphären erzeugen. Umgebungen, die Ruß-, Kohle- oder Koksstaub, Mehl, Stärke oder Getreidestaub enthalten, werden vom Kodex klassifiziert. Taschenlampen, die für die Verwendung in diesen Umgebungen entwickelt wurden, werden einzeln getestet, bevor sie das Werk verlassen.

Die Zukunft

Die Hersteller verbessern weiterhin das Design ihrer Taschenlampen. Neue Modelle mit verbesserten Stromquellen werden immer beliebter. Das Kraftwerk einer neuen Taschenlampe mit eigener Stromversorgung ist beispielsweise der revolutionäre Freeplay Generator, ein einzigartiger und patentierter Mechanismus, der kinetische Energie in einer Feder aus Kohlenstoffstahl speichert wenn der Benutzer einen Wickelgriff dreht. Diese Energie wird beim Einschalten der Leuchte als elektrische Energie freigesetzt und versorgt so die Leuchte ohne weitere externe Stromquelle.

Zu den weiteren Verbesserungen bei Taschenlampen gehören widerstandsfähigere Polymere für eine verbesserte Haltbarkeit und eine intelligentere Computertechnologie, die automatische Abschaltmechanismen ermöglicht, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Schließlich werden immer ausgefeiltere Formtechniken die Herstellung neuartiger Taschenlampen in einer größeren Vielfalt von Formen und Farben ermöglichen.