垂直极限第一章个人装备之照明

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在过去的十年中,探洞照明已经发生了很大的改变。今天唯一值得认真考虑的光源是LED灯。在洞穴博物馆中其优势明显超过其他种类照明。唯一需要做出的决定是用哪一个?LED正在经历快速发展,其能源的光输出能力每18个月就翻一番。你在这里读到的可能已经过时了!但其基本原理是相同的。


众多原型中的一种。一个单独的“Luxeon”在中间用于点照明,四周环绕18x5mm的LED灯泡用于普通照明。每一组LED单独供电,并且可以切换到提供的冗余。

LED——发光二极管

LED有两种基本类型:
  • 5mm LED。需要使用10个或者更多才能得到足够的探洞照明。
  • “丽讯”风格的LED。它们有1瓦、3瓦和5瓦。3瓦的最合适。

与流行的看法相反,LED不是非常高效。是的,它们可以长时间发光,但这光是否特别有用则是另外一回事。LED与卤素灯泡的效率相似。LED的好处是它们在低能耗条件下的效率,而卤素需要燃烧50瓦左右才能真正有效。作为探洞者,我们需要低能耗。我们必须为我们的光携带能源。探洞时需要一个单独的3瓦LED或者一组总共2瓦或更多的5mm LED,大部分时间你会很乐意携带更少的东西。

能源

有两部分给LED供电:电池和电路。

电池

一次性AA碱性或锂离子电池很实用并且容易在头盔上携带。它们适合短途旅行,但对于长时间旅行或探险队用途你将需要用大量的AA电池。照明持续时间长的另一种选择是一组1号或2号电池包挂在胸式安全带的腰上。这样可以携带足够的能源持续非常长时间的照明。我的3x1号电池组足够我整整1个月的洞穴探险。电池有这么长的续航能力似乎过多了,但它确实有这样的优势,你只需要拿起灯使用而无需过于担心它是否有足够的电量。

目前可充电锂离子电池是理想的解决方案。一个7cm×3.5cm×1.5cm的电池包可以为你提供最长达50小时的探洞照明,这取决于你使用的灯具。锂离子电池对怎样充放电非常挑剔。使用正确的充电器充电就不会有任何问题。锂离子电池不应该完全放电,因为这会对电池造成损坏。短路会导致电池过热而损坏甚至发生爆炸。因此任何电池包都应该具有放电保护电路。如果发生短路或电流过高保护电路会断开电源。如果电池电压太低它也会关闭电源。运行在保护电路下的锂电池充电时由于保护的作用可能会突然停止。
镍氢电池(镍氢)价格便宜,是常见的强力可充电电池,你可以直接用来代替AA碱性电池。
在真正边远的地区充电可能是个问题,可以使用一个12V充电器和太阳能板来解决。


1 & 2号锂离子电池组、3×1号电池组

电路

LED灯有两大基本电路家族:稳压和非稳压。各自有自己的优缺点。

稳压电路在整个电池的生命周期提供恒定的光输出——不会因为电池损耗而使光变弱——然后它们熄灭或者最好的情况进入紧急模式使你有足够的光线来找到备用电池。好的电路会吸取电池的每一焦耳能量提供最大的光总量,但也许不是灯的最长点亮时间。稳压电路的一个方便特性是即使它们通常设计用于特定的电池,它们也能接受一定范围的电池电压。它最大的缺点是电路复杂。如果灯出现故障很难搞清楚出了什么问题,以及如何解决。如果电路受潮它很可能停止工作。

非稳压电路有一个简单的电阻来控制通过LED的最大电流。当电池消耗电压下降时光输出也随之下降。其优势是发光使用较少功率,持续时间更长。实际上,使用碱性电池灯永远不会熄。非稳压电路一般使用特定电池,但是比稳压电路更便宜、更强健。

白炽灯

白炽灯比LED灯更能聚焦光束。这对上下观察竖井、寻找洞顶和洞墙的痕迹很有用。因其防水和坚固性许多白炽灯也适合用于潜水灯。其缺点是费用,可怜的点亮时间与重量比,以及需要频繁充电或更换电池,尤其是在长时间旅行中。

铅酸灯

如果你仍然拥有铅酸矿灯光源,把它放在你的探洞装备博物馆中电石灯的旁边。它们早就因为价格退出了市场,这种灯很沉重,酸液会过于频繁地泄露到探洞装备上,并且难以维护。

镍镉/镍氢灯

使用镍镉/镍氢电池的“洞穴工艺”电气来自英国,在探洞中能够有效代替铅酸。专为探洞设计,它们的电池被密封在一块塑料块中,而头灯则是传统的固定矿灯。老版的有些昏暗。新版使用LED更明亮,照明时间更长。该电池组被设计为容易松开来充电,或者在长时间旅行中用完电之后更换备用电池时只需要夹上去即可。

电石灯

电石灯仍然在某些场合使用,主要用于远征。然而现在LED灯已经够好,电石灯属于博物馆而不是洞穴。电石灯产生的废渣必须加以处理,而它们往往被留在洞穴中。即使在地表,电石废渣也是一种有危害的污染。然后会有些黑色条纹沿着洞顶和如此多的中间保护站……电石灯不会立即被点燃,不喜欢水雾和风,使用时需要一些经验,并且出于保护的原因在很多地区被禁止。它们在重量上也没有优势。在表1.1灯中,是Ariane,可用的最轻的电石灯。一只装满的Ariane最多能持续照明8小时。同样的一公斤你能携带足够即使是最重的LED灯超过3天使用的电池量,以比你想要的更高的设置上运行。电石加水反应和火焰产生足够的热量,这在紧急时刻是一笔宝贵的财富——蜡烛也是这样。


最早的,Fisma和Ariane电石灯

买什么灯?

对于严谨的探洞,有不断增长的各种各样的可能性。

Stenlight来自于美国 (www.stenlight.com)。它是一只整洁、紧凑、坚固的灯,被设计使用一块专用锂电池一起工作。它使用2只3瓦的丽讯LED。其中一只发出宽光束,另一只发出窄光束,但你可以改变它们。它有几种亮度水平。你不能单独操作两个LED。
来自英国FX-2人的Nova (www.speleo.co.uk)。在它防水50米的坚固外壳中有一颗单独的丽讯LED。Nova是由一系列Speleo工艺可充电电池或碱性电池供电。

来自英国的LED探洞灯(www.ledcavinglamp.co.uk)使得传统的锂电池矿灯体可以使用LED代替代替白炽灯。

较不严谨的竞争者包括Petzl Duo系列灯。它们按照典型的Petzl市场观制造,外表流畅,但在耐用性和防水性方面有所欠缺。普遍缺乏合理价格的“真正最好的”LED灯意味着自制灯比比皆是。LED灯通常没有内建的备份。在过去,电石灯的不可靠意味着都有一套备份电子装置随时准备投入使用。LED灯可靠得多,但可能比电石灯更难修复。电子产品和洞穴水火不容所以一定确保您有备份。

表1:1 灯

重量(克) 续航(小时) a 备注
原型LED 460 880 b 30 100 空的重量包括内建备份光。备用电池=80克
320 320 c 12 48
Stenlight 125 275 4 7 24 72 通常以24小时运行模式设置
NOVA 3
Speleo Technics
- - 15 25 d 锂电池输出更高亮度的光,因此电池使用更快。
- - 10 22 e
Fixo Duo LED 14
Duo belt LED 14
Petzl
180 280 3.5 10 63 Duo LED 14 使用4AA电池
Duo belt有一个可分离的4xC电池电池包
270 550 10 24 125
NiCad FX-2
Speleo Technics
1250 1250 8-10 真正的免维护
可能太暗
Ariane+Aceto Carbide
Petzl
495 1000 8 11 21 L 或 14 L jet.
每填充400克电气石照明6-8小时
Tikka
Petzl
78 111 8 20 8小时的好亮度。
20小时可接受亮度。
Tec 40 f
Princeton Tec
180 280 5 结实
对它的尺寸来说聚焦好。
重量和持续时间来自厂家公布数据。
a. 碱性电池,除非另有说明
b. 3个D型碱性电池+空重量包括电池匣
c. 锂离子可充电电池+空重量包括电池匣
d. 3个AA碱性电池
e. 锂离子可充电电池
f. 4个AA电池,卤素灯泡

备用光源

许多灯有超过一个的LED或灯泡内置,如果与团队一起探洞这通常足够了,尽管仍然可能由于电池或电缆故障被留在黑暗中。备用灯必须电气上独立于主灯。有大量的小LED灯适合用来作为备用光或用于勘探。流行的备份是一个小的一体式头灯,象Petzl的Tikka,挂在脖子上。它几乎可以立即使用,并且在一个容易接触的位置。

如果你的灯不包含备份(大多数没有),可以很容易地安装一个,只需要用两个橡胶圈将2到4个AA灯附着在头盔侧面,当不需要的时候可以移除。洞穴潜水员使用这种类型的紧固方式在头盔上安装1个或两个电气设备。一个1-5LED手电筒也是理想的备份。在干燥的洞穴中这是可能的,将一个小手电筒挂在颈绳上,但对于严谨的工作来说没有什么比一个装在头盔上的备份更好。

灯的问题

使用扁平的4.5V电池和mini-Mags的灯可能让灯泡超负荷使用,例如一只3.5V灯泡用在4.5V电池上,以增加它们的光输出。因此,它们大约不到20个小时就烧毁。通常灯泡旧了会有些警告像灯泡表面变成闪亮的灰色。在损坏之前更换灰色的灯泡以减少中途坏掉的可能,尤其是在进入洞穴潮湿的通道前,一个熔断的灯泡可能会造成严重后果。使用与电池相配的灯泡,能提高灯泡寿命,这是以光输出和电池续航时间为代价的。

电池电量在彻底耗尽之前通常给出几分钟的黄光以便找到备用设备。LED电器解决了这些问题。

无论灯使用的是一次性干电池还是可充电电池,都应该持续追踪它的使用时间,以便大概知道它们什么时候会耗尽。无稳压电路的LED灯使用碱性电池会慢慢暗下去,但要小心镍氢电池和锂电池,因为它们会很快熄灭。也许电灯不工作最常见的原因是电池两端或灯泡基座的接触端太脏,这个问题可以通过定期维护解决,在灯打湿后让它及时干燥就很容易避免这个问题。

如果稳压LED灯内部打湿,它可能无法正常工作,直到你把它彻底的弄干。在它良好工作之前,你可能需要整晚贴身放置,或使用干燥剂将它包起来。如果你将探索潮湿的洞穴,使用防水灯——“防水”1米或者甚至5米并不防水……

总体而言

当光短缺时,尽量节省——与附近停留的其他人共用一盏灯,并确保此人有足够的光可以用到出去。在全部光源失效的情况下几乎永不可能找到出路,除非沿途有一根绳子贯穿始终。失去光源,唯一正确的选择是尽量保持舒适、安全,并等待……

参考图书:

系列文章:
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分类 走向地心

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