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豆知識

2003年4月7日修正

光源について
LEDについて
照射パターン、照射距離、照射範囲について
明るさの単位について
電池について
防水について
フラッシュライトの接点のメンテナンスについて
シリコーングリースについて
無水アルコールについて
電球の種類(口金)について
電球の交換について
連続点灯について
乾電池の交換について



光源について
懐中電灯の光源として使われているものは大きく分けて通常のフィラメントタイプの電球とLEDに分かれます。
フィラメントタイプにもいろいろ種類がありますが ピリケン球<クリプトン球<ハロゲン球、キセノン球の順に明るくなるようです。
他にHIDタイプのものもありますが、非常に高価です。
高出力のハロゲン、キセノンは電球自体の寿命も数十時間と短いものが多く、衝撃に弱い(特に連続点灯後、電球が高熱状態の時)傾向があります。電球が高熱になるため、連続使用を禁止したものもあります(レンズが溶けることもあるようです。また、虫眼鏡で光を集めて黒い紙に照射して火をつけることができるようで、海外のホームページで実験しているのを見たことがあります。)
超強力タイプではアメリカのSUREFIRE社のものが有名です。
スポットの明るさや遠距離への照射はLEDとは比べ物にならないほど明るいですが、強力なものほど電池の消耗も激しく、長時間使用には向いていないかと思われます。



LEDについて
長寿命な上、フィラメントを持たないため落下時の衝撃での電球切れの心配がないといわれています。
ただし、これを利用したフラッシュライトの多くは明るさをアップするために電圧、電流等を定格より高めてオーバードライブさせているものが多く寿命が実際の利用ではかなり短くなります。LEDも劣化するので使用しているうちに電池を新品に替えてもライト購入初期の明るさを維持できなくなります。
また、使用環境(周囲温度等)によっても寿命はかなり違ってきます。(ということは懐中電灯のような密閉空間に入れて使うのは、寿命を考えると本来は向いていません)

消費電力は少なく(例えばnichiaの5mm砲弾型は定格で20mA程度)、1セットの乾電池で50時間以上照射できるものも多くあり、その上、最近の超高輝度タイプは明るさも十分になっています。 
ただし、最近はLuxeonのようなハイパワータイプのLEDを使用したものや、複数個のLEDを組み合わせたライトがあり、このタイプは消費電力も多くフィラメント並です)
また、良いLEDは色むらが少なく照射パターンもきれいです。

LEDには色や照射角度がいろいろとあります。一般的な用途では白色のものが良いと思いますが、その中でもランクによって青色っぽいもの、緑色っぽいもの等があり、明るさも変わります。
また、通常のクリプトンやハロゲン等を使ったものに比べて遠距離の照射は基本的に苦手です。近距離を明るく照らす用途に向いてます。(リフレクター[反射板]やレンズを工夫することによって焦点を絞り、ある程度の遠距離を照らすことのできる物もあるにはありますが・・・)



照射パターン、照射距離、照射範囲について
照射パターンは懐中電灯で照らした対象物の見易さに大きく影響します。

通常、懐中電灯はリフレクターによって光を前方に集光しています。このリフレクターの形状が照射パターンに大きな影響を与えます。
 リフレクタに細かい凹凸があるほうが照射パターンのムラが少ないものが多いようです。その代わり、照射距離が短くなる傾向があります。逆に遠くまで光が届くものはリフレクタの表面がつるつるできれいな鏡面になっているものが多く、照射パターンにはムラが目立つ場合が多いです。もちろん電球自体の性能が照射距離に一番の影響を与えることはいうまでもありません。
 LED(特にLuxeon)を使用したライトにはレンズを使って集光するものがあります。
リフレクターほどではありませんが、より遠くを照射することが可能になります。ただし、レンズは虫眼鏡のような構造のものが多く、LEDの内部のボンディングワイヤー拡大されて影となって投影されたりすることがあります。

その他に大事な点として、人間の眼は明るいものに引っ張られる傾向があるということです。
強力なスポット光を持つライトは、光のあたっているところはとてもよく見えますが、それに眼がなれることによって周囲の少し暗い部分の認識が難しくなります。逆に強力なスポットがない照射範囲が広いライトは、眼が強力な明るさに引っ張られないぶん、周囲も含めた視認性が良くなります。どちらが良いと言うことは無く、使用目的に合ったライトの選択が大事です。
近距離で作業をするのに超強力なライトを使うと、濃い影が出来たり、金属に反射した光がまぶしくて作業がはかどらない場合もあります。


以上のことは実際に明かりをつけてみないと確認できないので購入前に確認することは難しいかもしれません。
が、海外のサイトを含め、実際に照らした際の写真を最近はよく見かけますので参考にされると良いと思います。

私の場合で言うと、事故処理では対象物の見易さという点が重要です。照射パターンにムラがあると作業効率がおちます。また、小さな範囲を強力に照射できるより、広い範囲にある程度均一な明るさが確保できるもののほうが良いで。。さらに光の色も蛍光灯のような色のほうが漏れているオイル等を確認しやすいです。
今のところ、私の用途での最良のものは超高輝度のホワイトLEDを複数個利用したものです。


人間の眼は視力等に個人差があります。ある人が明るいと感じるライトでも他者は普通にしか感じないかもしれません。 
照射範囲は左の写真を見て頂くと比較的わかりやすいと思います。
左からARC-LS、SURGE、scyclone改、ZIPKA、ARC-LEver.2.5の順です。


明るさの単位について

明るさの単位について、インターネットで調べたものをまとめてみました

単位の名称 単位記号
カンデラ cd 光度
ルーメン lm 光束
ルクス lx 照度


明るさはメーカーによって使用する単位が違いますのでカタログを見て比較するのが難しい部分だと思います。それぞれの単位はある数値がわかれば相互に変換することが可能なものもあります。
 ただし、変換できたとしても計測方法、環境(距離や周辺の明るさ)が違うはずなので数値上と実際とは違ってくる可能性が高いと思われますので、カタログ上の数値は同一メーカー内で比べる際の目安と考えるのが良いかと思います。


単位の意味、変換方法等は安藤様のAnfoWorld(リンクページ参照)中の"光と光の記録"が非常に詳しく、図解入りでわかりやすく説明されています。ぜひご一読ください。またメールにて安藤様にいくつかご質問した際のご回答もとてもわかり易く参考になりますので以下にご紹介させていただきます。


>>> 光の単位相関図の中の1カンデラ=4πルーメンのπは円周率のことでしょうか。

πは円周率で3.14159265という値ですが、単位はラジアンと呼ばれる角度の単位をとります。
また、4πというのは立体角のステラジアンという単位で360角度全方向という意味をもっています。
つまり、1カンデラという点光源は四方八方の空中に光が拡がりその際に4π(=12.5)ルーメンの光を放射しているとします。
この12.5ルーメンの光を反射鏡や投射レンズを使ってどれだけ効率よく前面に投射するかで投射光束(照度)が変わってきます。12.5ルーメンが1平方メートルに照射されますと12.5ルクスですし、10平方センチメートルですと1,250ルクスになります

>>> また、ルクスをカンデラ、ルーメンに換算する場合は面積が不明な場合は無理と考えてよろしいでしょうか

ルクスから単純にカンデラ換算できるのはロウソクのような点光源だけです。反射鏡とか投射レンズが介在していますと正確なカンデラ換算はできません。
また、照度(ルクス)からルーメンを求めるにはその照度で照らされている面積がわからないと光束(ルーメン)は求まりません。

LEDランプの場合、6400mcd(ミリカンデラ)という表記がありますが、これはあくまでもLED単体の発光性能です。
つまり反射鏡や投射レンズを用いずにLED単体に電気を流すと6400mcdの発光をするというものです。実際はLED自体も指向特性があり4π(全方位)に光をだしているわけではありませんが、前面にはこの値で出ていると仮定して、このLEDでは、1mで6.4ルクス程度の光が得られることになります。このLEDを複数個使って反射鏡や投射レンズを使うと10倍くらいの照度(64ルクス)がφ20cm程度の範囲で得られるようになるものと思います。



電池について
懐中電灯といえば電源に乾電池を使うものがほとんどです。
以下に一部ではありますが種類をご紹介します。

懐中電灯で使われる電池は主に単一、単二、単三、単四、単五のアルカリ乾電池、およびCR123Aリチウム電池です。
電池はある意味生き物です。寒い環境では放電が早くなったり、能力がきちんと発揮できない場合があります。
冬場などは思ったより電池が持たないという場合が多々ありますので、大事な場面での使用には予備電池の準備をするのがベターです。



海外 JIS表記
単一 D R20
単二 C R14
単三 AA R6
単四 AAA R03
単五 N R1
(単六) AAAA このタイプが日本では入手が困難です。単五電池とは違います。単四電池を一回り小さくしたものです。
私も昔、電気屋さん等で探しても見つからず結局、東急ハンズで取り寄せてもらいました。このタイプの電池を使うフラッシュライトはAAAAの購入が容易な方以外は避けたほうがいいかと思います

リチウム電池
CR123A
カメラの電池や海外の懐中電灯で、よく使われているリチウム電池です。普通の乾電池と違い、1個で3Vの電圧を供給します。また使わない状態での放電が少ないため、緊急用ライトにはもってこいです。(10年持つとも言われています)
性能が良いかわりに価格が高いです。
電池の消耗の激しい強力タイプの懐中電灯によく使われています。
ニカド電池
ニッケル水素電池
充電式です。電圧はアルカリ乾電池より若干低く容量も少ないです。
そのかわり使用している際の電圧降下が少ないというメリットがあります。
特にニカド電池は大電流を取り出しやすい性質があり、ハイパワーを要求される電動工具にもよく使われています。

これらの充電式の電池にはメモリー効果がありますので、できるだけ(特にニカド電池は)使い切ってから充電したほうが良いのですが、(特にニッケル水素電池は)使いきりすぎると逆に電池の寿命が短くなります。
 また、自己放電も普通のアルカリ電池と比べ速いので、いざという時に電池が空になっていたということにもなりかねません。構造上、過充電、逆充電が起こると電池内部の圧力を逃がすよう安全弁がついておりますが、多くはプラスチック製で圧力に強くないため慎重に取り扱う必要があります。

特に長期間使わない懐中電灯やリモコン等に使用した場合、自己放電の速さも相まって逆充電リスクが高くなります。最悪、液漏れや爆発という危険性もありえます。
以上のような理由から、懐中電灯での使用はあまりお勧めされていません。

上に無いものとして、主にデジタルカメラ向けに販売されているニッケル乾電池(充電は出来ません)というものがあります。単三型が主ですが、これは経験上、初期電圧がアルカリやマンガン電池に比べ若干高いように思います。使用する機器によっては想定していない電圧がかかり、故障等につながる可能性がありますのでご注意ください。
 また、リチウム電池で単三型のものが存在しますが、ニッケル電池と同様に初期電圧が少し高いように思います。さらに海外製品の中には
3.6Vタイプも存在します。誤ってこれを使うと機器の破損に直結しますので慎重にスペックを確認してください。


電池のスペック等はパナソニック/松下電器のホームページが詳しいです。

一般顧客向け バッテリーワールド  http://panasonic.co.jp/mbi/
OEM向け データシート等  http://industrial.panasonic.com/jp/products/battery/battery.html

また、ボタン電池の型番対応表は日立マクセルのウェブサイトが参考になります。
  http://www.maxell.co.jp/products/materials/button_battery.html



防水について
防水についてはメーカーにより表記がいろいろと違います。日本でよく見かけるのは「防滴」というものです。これは水にどっぷりと浸けてもOKというのではなく、雨天時などに水滴がかかっても大丈夫ですよ という程度のものです。
 海外の表記では Waterproof や water resistant というのをよく見ます。ライトの国際規格があるのかは不明ですが、時計のそれを参考にすると、前者は「完璧に」「100%大丈夫」という意味合いが含まれているため、現在は基本的には使用されていないようです。後者の表記は以下に一例をあげますのでご参考にしてください。

water resistantのみ 日常生活防水(3気圧) 日常生活での汗、洗顔時の水滴、雨など
water resistant 5bar 日常生活用強化防水(5気圧) 水上スポーツなど。素潜りには使用不可
water resist 20bar 日常生活用強化防水(20気圧) 水上スポーツや素潜りに。水滴がついた状態でのボタン操作は不可
water resist 300m 潜水用防水(300m) 300mまでの耐圧性と長時間水の中使用に耐える防水性

フラッシュライトの接点のメンテナンスについて
ライトの明るさが安定せず明滅を繰り返したり、振動で暗くなったりすることがあります。
DC-DCコンバータを使用したライトの場合、ハイモード、ローモードの切り替わり時にそのような症状が発生することがありますが、電池が新しい状態でそうなるようなら接点の汚れ、もしくは接触不良の可能性が考えられます。
 特にスクリュースイッチ(ヘッドを本体にねじ込むことによって点灯するタイプ)を使用したライトに多く発生します。
たいていは綿棒で接点部分の汚れを綺麗にふき取れば直ると思います。接点部分というのはスクリュースイッチの谷と山の部分、乾電池が接触する部分、それともちろん乾電池のプラスとマイナス極です。

 その際、綿棒には何もつけずに掃除をするわけですが、綿棒の繊維が残らないよう注意してください。目に見えない部分(スイッチの内部等)を分解して掃除するのはお勧めできません。
 汚れがひどい場合、症状が治らない場合は接点復活剤や表面改質剤を使うこともありますが、
付属の使用上の説明書をよく読んで「自己責任」で使ってください。よくあるのが、これらの薬剤がOリングに付着してゴムを劣化させたり、つけすぎた液体が電気回路内部に入り悪影響を与えるといったことです。
 簡単な掃除で直らない場合は無理をせずメーカーに相談することが、一番良いことです。
やりすぎはメーカー保証を受けれない原因になります。


シリコーングリースについて
ゴムのOリングのみに使用してください。接点となる金属部分には使用しないでください。また、液体タイプのものはゴムに浸透する場合がありますので、付属の説明書をよく読んで、ゴム製品に使用可能なものを選んでください。
防水タイプの懐中電灯にはゴムのワッシャー(Oリング)がついておりますが、その部分のメンテナンスに使用するものです。ゴムの寿命を延ばし、ゴムと接触する部分がスムーズに動くようになります。また、防水性能を維持するためにもこれを塗ったほうが良いです。塗る際の注意点はけちくさいほど薄く塗ることです。厚く塗ると余計な部分に付着して接触不良の原因になったりします。
 一般的な潤滑グリースは浸透性のものが多く、ゴムに使用すると膨張させてひび割れや劣化されることになります。シリコーングリースは幾分高価ですが1個は持っておくと良いと思います。(私が購入したものは50グラムで1000円弱でした)



無水アルコールについて
危険ですので使い方は間違えないでください。「自己責任」で無水アルコール付属の用法、使用上の注意を守ってご使用ください。当方ではトラブルに対する責任は持ちません。

無水エタノールと言う名前で薬局で購入できます。
病院で注射の前とかに使う消毒液はこれを希釈したものです。
カメラのレンズクリーナーとして使う方も多いと思います。無水というのが大事な点で、消毒用エタノールなどは水が成分として含まれているため、ふき取り後、その水が模様のように残ってしまいます。
 さて、これは懐中電灯のなにに使うかというと、
ガラスのレンズに使うのです。脂がきれいに取れます。ただし、ここで注意があります。ガラス以外の素材、アクリルレンズ、プラスチックレンズには使用しないでください。エタノールという溶剤がそれらの材質を侵し、小さな穴を無数に作ることがあります。(CDやDVDのピックアップレンズに使用して故障の原因となった事例があるようです)
 また、ガラスであっても表面に何らかの処理が施されているものへの使用は控えたほうが良いと思われます。
 使用する際は、換気を十分にした上で、可燃物、火の気がないことを十分確認した上で、できるだけレンズを本体からはずして単体の状態で綿棒などの傷がつきにくいもので軽く拭いてください。もし、本体に取り付けたまま使用すると大変なことになる場合があります。
なぜなら、無水エタノールは可燃性です。さらにレンズの脇から流れ込んだエタノールが最初に到達する可能性があるのはゴム製のOリングです。根拠はありませんが良い影響は与えないと思います。


私もだいぶ前に購入したのですが、大抵は500mlくらいの大きな容器に入ったものしか販売されていません。そんなに怪我をするわけでもないし、仕方ないのでガラス面の掃除に使いまくったのを覚えています。そんな中、何だったか忘れましたがガラスでない材質のモノを誤って拭いてしまい、クラックが入り表面が真っ白になって泣くに泣けない状態になったことがあります。皆さんも、もし、ご使用になる場合にはお気をつけください。


電球の種類(口金)について
電球の種類は「光源について」と「LEDについて」の項目でも説明していますが、ここではライト本体接触する口金の部分を主にご説明したいと思います。
 懐中電灯でよく見かけるものは大きく分けて3種類あります。

タイプ ベース 主な使用ライト
PRバルブ Flange(フランジ) マグライトC-cell、D-cell等
PEZバルブ Screw(スクリュー) PETZLヘッドライト、BF125B、その他多くの日本製ライト
Bi-Pin(バイピン) Scorpin、Surge、ミニマグライト等

大きさは、例えばPRバルブならPR-2、PR-3といった感じで各種あります。
PRバルブはマグライト(C、Dセル)に代表されるもので口金部分にネジ溝がないものです。海外製のライトに良く見られます。
Screwは日本のライトではよく見かけますが、アメリカ製等の海外のライトではあまり見かけません。電球側と取り付け口にネジ溝があり、ネジをしめるようにして取り付けます。
Bi-Pinは小型タイプ、強力タイプのライトでよく見かけますが、ピンが2本出ていてそれを取り付け口に差し込むタイプです。

下記の「電球の交換について」もご参照ください。


電球の交換について
純正品を使ってください。
どうしても社外品を使わないといけない場合、形状や電圧、ワット数を確認の上、「自己責任」で行ってください。
また、電球ユニットとしてリフレクタ等が一緒になっていて電球だけの交換が出来ないものもあります。
 特に注意していただきたいのがプラス極とマイナス極の指定がある場合はそれを間違えないようにすることと、取付け時に電球を直接触らないということです。同じフランジベースのライトでも極性が逆になっているものも有るようです。間違ってつけると最悪の場合は機器の破損につながります。また、強力なライトでは電球自体の温度がかなりの高温になりますが、人の手についている脂が電球に付着すると、その部分はより一層高温になり電球の破損につながります。また、装着後リフレクタ等に触れていないかの確認も忘れずに行ってください。プラスチック製のリフレクタを使用したライト(SURGE等)では、高温の電球によって溶けてしまう場合があります。



連続点灯について
連続で何分使えますか?何分以内ならリフレクタは溶けませんか?等のことを、よく質問されるのですが私も正確なことはわかりません。強力なライトは電球が高温になりますのでリフレクタやレンズの品質が悪いものは熱に耐え切れず溶ける可能性は高いと思います。
 強力ライトを連続点灯させる場合、そのライトは消耗品と割り切って使用するのが良いでしょう。そして、リフレクタ等が保守パーツとして入手できるメーカーの方が連続点灯にチャレンジするには良いでしょう。

 もう一点、注意が必要なのがダイバー用のライトです。水中(温泉ではありません)で使用するのを想定していますので本体は防水性が良く機密性が高く作ってあります。それを地上で使うということは・・・。

LEDについて の項目でも述べていますがLEDは環境温度が寿命に大きな影響を与えます。フィラメントと違い、簡単に交換も出来ませんのでご注意ください。コレクションとして長く保存しておきたいライトはあまり点灯させないに限ります。
 しかし、実用でハードに使う場合でも、市販品であればメーカー保証が長期のものもありますので、保証内容を確認の上、ライトの選択を行うと良いと思います。

 連続点灯による、よくあるトラブルとしてはカバン等にいれた状態でスイッチが勝手に入ってしまい、破損したと言うものです。スイッチにロック機構のついたライトを選択すると良いかと思います。



乾電池の交換について
必ず懐中電灯付属の取扱説明書をご確認ください。

乾電池は同じ種類のものを使用してください。また、新しいものと古いものを混ぜて使うのは良くありません。
プラスとマイナスを間違えずに挿入してください。間違えると機器の破損につながる場合もあります。
PrincetonTecの一部のライトのようにその表記が見難いものもありますのでご注意ください。またINOVA X5のようにテイル(底)の方にプラス極が向くものもあります。
 マンガン電池とアルカリ電池では、そのライトがマンガン用で無い限りはアルカリを使用したほうが明るいようです。


同一サイズで種類の違う電池が存在します。特に単三型に多いのですが注意が必要なものとしては以下のようなものがあります。

単三型リチウム電池・・・ 日本製の多くは1.5Vタイプですが、ニッケル電池と同様に初期電圧が微妙に高いようです。また、海外製品の中には3.6Vタイプのように高電圧のものも存在しますので十分に気をつける必要があります。

単三型ニッケル電池・・・ 電池について の項目でも書きましたが初期電圧が微妙に高いように思います。入力電圧にシビアな機器の場合、故障につながる可能性がないともいえません。
使用可能な場合、初期電圧を持続する力が強い電池なので、初期の明るい状態を長く維持できます。


単三型充電池・・・
(ニカド、ニッケル水素等)
電池について の項目でも書きましたが、過放電(逆充電)に弱い電池です。懐中電灯は特にLEDを使ったものは、電池を最後まで絞りきるまで使うので、過放電になり易く、その結果として液漏れや爆発につながる場合があります。逆充電時はガスが発生します。それを逃がすように弁がついていますが充電池はそれがプラスチック製のものが多いため圧力に弱くなっています。
特に機密性の高い、防水性の高い懐中電灯では密閉空間にガスがたまるのでそれによって機器が破損する可能性があります。使用する場所の環境温度が高い場合、特に注意が必要です。(電動工具等ニカド電池を使用したものは、ガスの圧力による破損等から守るためかなり丈夫な外装をしてあることからもわかります)



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