Współczesne latarki i ich kompromisowe parametry

Dawniej latarka elektryczna zawierała klasyczną żarówkę, niekiedy kryptonową lub halogenową, i zasilana była z jednorazowych baterii. Dziś latarki zawierają diody LED i akumulatory litowe. Artykuł wyjaśnia, jakie są możliwości oraz nieprzekraczalne ograniczenia współczesnych latarek LED.

W dalszej części materiału zawarte są pewne informacje techniczne. Jeżeli nie jesteś elektronikiem, nie zrażaj się tym. Przeczytaj materiał do końca. Najważniejsze są bowiem główne wnioski, a nie szczegóły. Niniejszy artykuł powstał jako rozszerzenie informacji z artykułu X002 zatytułowanego: Fałszywe parametry latarek. Natomiast wskazówki dotyczące zakupu omówione są w artykule Co brać pod uwagę przy zakupie latarki LED? oznaczonym Q005.

Te trzy artykuły przeznaczone są dla wszystkich. Natomiast dla elektroników praktyków szczególnie zainteresowanych tym tematem mogę napisać dedykowany artykuł Wykorzystanie diod LED dużej mocy, gdzie omówię aspekty konstruktorskie zagadnienia. Możliwości kontaktu ze mną są podane tutaj.

A teraz w niniejszym artykule z kategorii Elektronika użytkowa omówimy potencjalne możliwości, ale przede wszystkim ograniczenia, jakie dają o sobie znać w przypadku latarek LED.

Otóż najprościej biorąc chcielibyśmy, żeby dobra latarka dawała jak najwięcej światła i świeciła jak najdłużej. Niestety są to wymagania wzajemnie sprzeczne i trzeba znaleźć jakiś rozsądny kompromis. Szczegóły omówimy dalej w artykule, a na razie powiedzmy w skrócie, że o właściwościach współczesnej latarki decydują trzy główne czynniki:

• możliwości zastosowanych diod LED,
• właściwości baterii i akumulatorów,
• konstrukcja mechaniczna określająca chłodzenie.

Ogólnie mówiąc, możliwości najnowszych diod LED są bardzo duże – pozwalają wytworzyć dowolnie dużą ilość światła (strumień świetlny). Jeżeli nie wystarczy jedna, można wykorzystać zestaw kilku czy nawet kilkudziesięciu diod LED – tu ograniczenia nie widać.

Ograniczeniem najłatwiejszym do zrozumienia są możliwości zastosowanych w latarce baterii i akumulatorów. Jeden aspekt to pytanie, jaką największą moc można z nich pobierać? Otóż konkretne baterie czy akumulatory zapewnią jakąś ograniczoną moc, a to określi maksymalną siłę światła. Pokrewne pytanie brzmi: jaki będzie czas pracy przy maksymalnej jasności latarki? Kilka godzin? Czy może tylko kilka minut?

Drugim głównym ograniczeniem, dużo słabiej rozumianym, są możliwości rozpraszania ciepła do otoczenia, co nieodłącznie związane jest z konstrukcją mechaniczną i rozmiarami latarek. I właśnie to okazuje się najpoważniejszym praktycznym ograniczeniem! Ale zacznijmy od podstaw.

(Wspaniałe) możliwości diod LED

Przypomnijmy, że klasyczna żarówka „setka” wytwarza strumień świetlny 1300…1400 lumenów (lm). Aktualnie dostępne są diody LED o dużych mocach nawet kilkudziesięciu watów – jedna taka dioda może wytworzyć strumień świetlny kilku tysięcy lumenów, czyli świecić dużo jaśniej niż klasyczna „setka”.

Wszystko wskazuje więc, że nie ma ograniczenia na ilość wytwarzanego światła – w razie potrzeby wystarczy zastosować nie jedną, tylko wiele diod, które dziś są już naprawdę niedrogie i dostępne. Jak najbardziej, i właśnie tak jest w najsilniejszych latarkach: światło wytwarza tam nie pojedyncza dioda, tylko zespół diod LED.

Czy wiesz, że dość popularna dioda bodaj najlepszej na świecie firmy Cree typu XHP70,3 w wersji HD ma moc 45 watów i może wytwarzać strumień 5511 lumenów. I co zaskakujące, dioda ta jest wręcz maleńka: jak pokazuje rysunek 1 ma ona rozmiary tylko 7×7×4,5 mm!

(…) ciach!

To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze lutowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 3/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 3/2023 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki