손전등
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1. 개요
손전등은 휴대용 전기 조명의 일종으로, 발광 소자, 전원, 스위치, 반사경 등으로 구성된다. 1896년 대량 생산 건전지의 출시와 함께 개발되었으며, 초기에는 탄소 필라멘트 전구를 사용하다가 1904년 텅스텐 필라멘트 램프가 개발되면서 효율이 향상되었다. 2000년대 초에는 LED 손전등이 등장하여 백열전구를 대체했다. 손전등은 펜라이트, 헤드램프, 전술 조명 등 다양한 형태로 사용되며, 전원은 건전지, 충전식 배터리, 수동 발전 방식 등이 있다. 안전 규격 및 성능 표준은 ANSI FL1 표준 등을 통해 관리되며, 의료, 군사, 산업, 가정 등 다양한 분야에서 활용된다.
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| 손전등 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 명칭 | 손전등 |
| 다른 이름 | 플래시라이트 (flashlight) 전기 토치 (electric torch) 토치 (torch) |
| 용도 | 휴대용 전등 |
| 작동 방식 | 전기로 작동 |
| 역사 | |
| 발명 | 1899년 데이비드 미첼 |
| 초기 형태 | 아연-탄소 전지 사용 |
| 최초 생산 | 1906년 |
| 기술적 특징 | |
| 전원 | 건전지 충전식 배터리 태양광 발전 |
| 광원 | 백열전구 발광 다이오드 (LED) |
| 스위치 방식 | 슬라이딩 방식 푸시 버튼 방식 로터리 방식 |
| 종류 | |
| 크기에 따른 분류 | 열쇠고리형 소형 대형 손전등 램프 |
| 용도에 따른 분류 | 전술용 손전등 캠핑용 손전등 작업용 손전등 |
| 참고 | |
| 관련 기술 | 에디슨 전구 |
2. 역사
1887년 최초의 건전지가 발명되었다. 이전의 습전지와 달리 액체 대신 페이스트 전해질을 사용하여 휴대성과 안전성이 향상되었고, 이는 휴대용 전등 개발의 중요한 배경이 되었다.[30] 1896년 최초의 대량 생산 건전지가 출시되면서 휴대용 전등의 발명이 뒤따랐다. 초기 손전등은 등유 램프와 같은 연소식 조명에 비해 편리성과 안전성이 뛰어났으며, 냄새와 연기가 없고 열 발생이 적었다. 또한, 즉시 켜고 끌 수 있어 화재 위험을 줄일 수 있었다.
1899년 1월 10일, 영국의 발명가 데이비드 미셀(David Misell)은 American Electrical Novelty and Manufacturing Company에 양도된 미국 특허 제617,592호를 취득했다.[2][30] 미셀이 설계한 "전기 장치"는 종이 튜브에 앞뒤로 배치된 "D" 건전지와 끝에 전구와 거친 황동 반사경으로 작동되었다.[3][4][31][32] 회사는 이러한 장치 중 일부를 뉴욕시 경찰에 기증했고, 경찰은 이에 대해 호의적으로 반응했다.[33]
초기 손전등은 탄소 필라멘트 전구와 조악한 건전지를 사용하여 비싸고 판매량이 적었다. 그러나 1904년 텅스텐 필라멘트 램프가 개발되어 효율이 3배 향상되고, 다양한 크기의 개선된 건전지가 개발되면서 손전등은 더욱 유용하고 인기를 얻게 되었다.[5] 1922년 미국 내 손전등 사용자는 약 1,000만 명에 달했고, 건전지와 손전등의 연간 매출액은 2,000만 달러에 이르렀다.[6] 1930년대 말에는 중국에서도 손전등이 큰 인기를 끌어 60여 개의 회사가 손전등을 생산했다.[7] 1920년대 중반부터 홍콩은 손전등을 제조하여 아시아 전역에 판매하기 시작하였으며, 이후 가전 제품 제조로 발전하였다.[41]
초기 휴대용 전등은 망간 건전지를 사용했지만, 안정적인 전력 공급이 어려워 자주 작동을 멈춰야 했다.[34] 또한, 전구는 에너지 효율이 낮은 탄소 필라멘트 전구였기 때문에 짧은 시간 동안만 사용할 수 있었다. 이러한 이유로 초기 휴대용 전등은 "플래시라이트"(flashlight)라는 이름으로 불리게 되었다.[28]
LED 손전등은 2000년대 초에 출시되었다.[8] 매그라이트는 2006년에 첫 LED 손전등을 출시했다.[9]
2. 1. 초기 역사
1887년 최초의 건전지가 발명되었다. 이전의 습전지와 달리 액체 대신 페이스트 전해질을 사용하여 휴대성과 안전성이 향상되었고, 이는 휴대용 전등 개발의 중요한 배경이 되었다.[30] 1896년 최초의 대량 생산 건전지가 출시되면서 휴대용 전등의 발명이 뒤따랐다. 초기 손전등은 등유 램프와 같은 연소식 조명에 비해 편리성과 안전성이 뛰어났으며, 냄새와 연기가 없고 열 발생이 적었다. 또한, 즉시 켜고 끌 수 있어 화재 위험을 줄일 수 있었다.1899년 1월 10일, 영국의 발명가 데이비드 미셀(David Misell)은 American Electrical Novelty and Manufacturing Company에 양도된 미국 특허 제617,592호를 취득했다.[2][30] 미셀이 설계한 "전기 장치"는 종이 튜브에 앞뒤로 배치된 "D" 건전지와 끝에 전구와 거친 황동 반사경으로 작동되었다.[3][4][31][32] 회사는 이러한 장치 중 일부를 뉴욕시 경찰에 기증했고, 경찰은 이에 대해 호의적으로 반응했다.[33]
초기 손전등은 탄소 필라멘트 전구와 조악한 건전지를 사용하여 비싸고 판매량이 적었다. 그러나 1904년 텅스텐 필라멘트 램프가 개발되어 효율이 3배 향상되고, 다양한 크기의 개선된 건전지가 개발되면서 손전등은 더욱 유용하고 인기를 얻게 되었다.[5] 1922년 미국 내 손전등 사용자는 약 1,000만 명에 달했고, 건전지와 손전등의 연간 매출액은 2,000만 달러에 이르렀다.[6] 1930년대 말에는 중국에서도 손전등이 큰 인기를 끌어 60여 개의 회사가 손전등을 생산했다.[7] 1920년대 중반부터 홍콩은 손전등을 제조하여 아시아 전역에 판매하기 시작하였으며, 이후 가전 제품 제조로 발전하였다.[41]
초기 휴대용 전등은 망간 건전지를 사용했지만, 안정적인 전력 공급이 어려워 자주 작동을 멈춰야 했다.[34] 또한, 전구는 에너지 효율이 낮은 탄소 필라멘트 전구였기 때문에 짧은 시간 동안만 사용할 수 있었다. 이러한 이유로 초기 휴대용 전등은 "플래시라이트"(flashlight)라는 이름으로 불리게 되었다.[28]
2. 2. 어원
초기 손전등은 아연-탄소 전지를 사용했는데, 이 전지는 일정한 전류를 공급할 수 없었고 작동을 계속하려면 주기적으로 "휴식"을 취해야 했다.[1] 초기 손전등은 또한 에너지 효율이 낮은 탄소 필라멘트 전구를 사용했기 때문에 짧은 간격으로 "휴식"이 필요했다. 따라서 짧은 순간만 사용할 수 있었고, 이 때문에 북미 지역에서는 "flashlight"(섬광등)이라는 일반적인 이름이 붙었다.[3]1896년에 최초의 건전지가 발명되었고, 이전의 액체를 사용한 습전지에 비해 휴대 안전성이 향상된 것이 휴대용 전등 개발의 배경이 되었다. 1899년 1월 10일, 아메리칸 일렉트리컬 노벨티 앤드 매뉴팩처링 컴퍼니(현재의 에너자이저(Energizer). "에버레디"(Eveready) 브랜드의 건전지로 알려짐)가 영국의 발명가 데이비드 미젤(David Misell)로부터 특허(U.S. Patent No. 617,592, 1898년 3월 12일)를 취득했다.[30] 미젤의 발명품은 종이 원통 안에 건전지를 넣고 그 끝에 전구와 황동제 반사판을 넣은 것이었다.[31][32] 동사는 개발한 휴대용 전등을 뉴욕시 경찰에 기증하여 호의적인 반응을 얻었다.[33]
초기 휴대용 전등은 망간 건전지를 사용했지만, 안정적인 전력 공급이 어려워 전류를 때때로 끊어 휴지시키지 않으면 작동을 계속할 수 없었다.[34] 게다가 전구는 에너지 효율이 낮은 탄소 필라멘트 전구였기 때문에 짧은 간격으로 전류를 끊어 휴지시켜야 했다. 이러한 이유로 초기 휴대용 전등은 짧은 시간에 잠깐 빛을 비출 수밖에 없었기 때문에 "'''플래시라이트'''"(flashlight)라는 이름으로 불리게 되었다.[28]
2. 3. 대중화
1887년 최초의 건전지가 발명되었다. 이전의 액체 대신 페이스트 전해질을 사용한 건전지는 휴대용 전기 장치에 적합하였다. 1896년 최초의 대량 생산 건전지가 출시되었고, 휴대용 전등의 발명이 뒤따랐다. 휴대용 손전등은 (연소식) 손전등, 촛불, 랜턴에 비해 편리성과 안전성에서 장점을 보였다. 전등은 무취, 무연이며 연소식 조명보다 열을 덜 방출했고, 즉시 켜고 끌 수 있었으며 화재 위험을 피할 수 있었다.[5]1898년 미셀은 건전지를 이용한 막대 모양의 손전등을 발명하고 스위치를 켜면 즉시 전구가 켜진다는 의미에서 플래시라이트(Flashlight)라고 이름지었다. 1899년 1월 10일, 영국 발명가 데이비드 미셀은 American Electrical Novelty and Manufacturing Company에 양도된 미국 특허 제617,592호를 취득했다.[2][36] 특허 발명인은 데이비드 미셀로 기록되었고 출원인은 에너자이저 사의 전신인 아메리칸 일렉트리컬 노벨티 앤드 메뉴팩쳐링 컴퍼니(American Electrical Novelty and Manufacturing Company, 미국전기혁신 제조회사)로 등재되었다.[37] 미셀이 설계한 이 "전기 장치"는 종이 튜브에 앞뒤로 배치된 "D" 건전지와 끝에 전구와 거친 황동 반사경으로 작동되었다.[3][4] 회사는 이러한 장치 중 일부를 뉴욕시 경찰에 기증했고, 경찰은 이에 대해 호의적으로 반응했다.[33]
초기 손전등은 탄소 필라멘트 전구와 매우 조악한 건전지로 인해 비싸고 판매량이 적었다. 1904년에 텅스텐 필라멘트 램프가 개발되어 탄소 필라멘트 유형보다 3배의 효율을 제공했고, 다양한 크기의 향상된 건전지와 함께 손전등을 더 유용하고 인기 있게 만들었다. 즉시 제어할 수 있다는 장점과 불꽃이 없다는 점은 손전등이 허리케인 랜턴과 같은 연소 기반 램프를 대체하기 시작했음을 의미한다.[5]
1922년 당시 미국 내에서 1천만 개 이상이 판매되었고, 시장 규모는 2천만 달러에 달하게 되었다.[6][39] 1930년대 말에 이르러 손전등은 중국에서도 선풍적인 인기를 누리게 되어 당시 중국 내에는 60여 개의 크고 작은 손전등 제조 회사가 있었다.[7][40] 1920년대 중반부터 홍콩은 손전등을 제조하여 아시아 전역에 판매하기 시작하였다. 당시에는 철물점에서 손전등을 만들어 수출하기도 하였다. 손전등에서 시작한 홍콩의 전기 제품 생산은 이후 유럽의 여러 회사와 합작하여 가전 제품 제조로 발전하여, 1990년대 이후 대부분의 제조 라인이 중국 본토로 이전될 때까지 성행하였다.[41]
2000년대 초에 LED 손전등이 출시되었다.[8] 매그라이트는 2006년에 첫 LED 손전등을 출시했다.[9]
2. 4. LED 손전등의 등장
1896년 미국의 발명가 데이비드 미셀(David Misell)은 습식 전지와 전등을 이용하여 들고 다닐 수 있는 렌턴을 발명하였지만 상업적인 성공을 거두지는 못하였다. 1898년 미셀은 건전지를 이용한 막대 모양의 손전등을 발명하고 이전의 습식 전지와 달리 스위치를 켜면 즉시 전구가 켜진다는 의미에서 플래시라이트(Flashlight)라고 이름지었다. 손전등의 디자인은 1899년 1월 3일 특허 출원되었고 1월 10일 등록번호 제 617592 호로 등록되었다.[36] 특허 발명인은 데이비드 미셀로 기록되었고 출원인은 에너자이저 사의 전신인 아메리칸 일렉트리컬 노벨티 앤드 메뉴팩쳐링 컴퍼니(American Electrical Novelty and Manufacturing Company, 미국전기혁신 제조회사)로 등재되었다.[37]미셀의 손전등은 몇 차례의 개선을 거쳐 1904년 상업적인 성공을 거두게 되었고 빠른 속도로 기존의 등유 렘프를 대체하였다.[38] 1907년에는 튜브형 휴대용 제품, 장시간 사용을 위한 랜턴형, 근접 작업용 펜라이트, 그리고 먼 곳을 비추기 위한 대형 반사경 서치라이트형 램프등 다양한 종류의 손전등이 출시되었다. 반사경과 보다 큰 배터리를 사용하여 작동 시간을 늘린 손전등은 1922년 당시 미국 내에서 1천만 개 이상이 판매되었고, 시장 규모는 2천만 달러에 달하게 되었다.[39] 1930대 말에 이르러 손전등은 중국에서도 선풍적인 인기를 누리게 되어 당시 중국 내에는 60여 개의 크고 작은 손전등 제조 회사가 있었다.[40] 1920년대 중반부터 홍콩은 손전등을 제조하여 아시아 전역에 판매하기 시작하였다. 당시에는 철물점에서 손전등을 만들어 수출하기도 하였다. 손전등에서 시작한 홍콩의 전기 제품 생산은 이후 유럽의 여러 회사와 합작하여 가전 제품 제조로 발전하여, 1990년대 이후 대부분의 제조 라인이 중국 본토로 이전될 때까지 성행하였다.[41]
초기 손전등은 탄소 필라멘트 전구와 매우 조악한 건전지로 인해 비싸고 판매량이 적었으나, 1904년에 텅스텐 필라멘트 램프가 개발되어 효율이 3배 증가하고, 다양한 크기의 향상된 건전지가 개발되면서 손전등은 더 유용하고 인기 있게 되었다.[5]
LED 손전등은 2000년대 초에 출시되었다.[8] 매그라이트는 2006년에 첫 LED 손전등을 출시했다.[9]
3. 발광원
최초의 손전등은 탄소 소재 필라멘트의 꼬마 전구를 발광원으로 사용하였고, 1910년 효율 개선을 위하여 텅스턴 소재의 필라멘트가 도입되었다.[42] 1999년 캘리포니아의 루밀레드 코퍼레이션에서 발광 다이오드(LED)를 발광원으로 하는 손전등을 개발하였다.[43]
; 전구(소형)
: 소형 백열전구. 전구는 소모품이지만, 크세논이나 크립톤과 같은 희유 기체 또는 할로겐 등을 봉입하여 수명을 연장한 제품도 많이 사용된다. 장시간 사용하거나 점등 중에 강한 충격을 주면 단선될 수 있다. 비추는 범위가 다양하며, 반사경을 조절하여 원하는 범위를 비출 수 있는 등 활용도가 높다. 하지만 반사경의 형태에 따라 조명의 밝기가 고르지 않을 수 있어 독서나 세밀한 작업용 조명으로는 적합하지 않을 수 있다. 오래전부터 다양한 제품이 존재했지만, 최근에는 LED의 보급으로 인해 점차 사라지고 있다. 반면, LED에 비해 연색성 등 스펙트럼 분포가 유리하여 보석 감정, 색채 평가 등에서 유용하게 사용되며 일정 수요가 있다.
; 형광등
: 텐트 내부 등 넓은 범위를 비추는 용도에 적합하다. 면발광이므로 넓은 범위를 비출 수 있으며, 조명의 밝기가 고르다는 장점이 있다. 하지만 소비 전력이 크고, 알카리 건전지 등 용량이 큰 건전지가 필요하다. 먼 곳을 비추는 용도에는 적합하지 않다. 형광등 크기의 제약으로 중형~대형 제품이 많다. 최근에는 LED의 보급으로 인해 점차 사라지고 있다.
; LED
: 백색 LED가 사용되지만, 간이 제품에는 적색, 녹색, 청색 등도 사용된다. 또한, 특수 용도에는 적외선, 자외선을 방출하는 제품도 있다. 전구와 달리 충격으로 단선되지 않는다. 또한, 소비 전력이 적어 장시간 사용이 가능하며, 소형 건전지를 사용할 수 있으므로 열쇠고리형 등 소형 제품도 많다. 소비 전력이 적기 때문에 발전식 제품의 경우에도 한 번의 발전으로 장시간 점등이 가능하다. 발생 열량도 매우 적어 소형, 경량, 밀폐 방수 구조의 제품도 많다. 고광량을 얻기 위해 여러 개의 LED를 사용하거나 고효율 LED를 사용하는 제품도 있다. 2000년대 후반부터 표면 실장(COB) 소형 칩 LED의 성능이 비약적으로 향상되어 2010년대 이후에는 소형 칩 하나로 1000루멘 이상의 밝기를 발휘하는 제품도 많이 등장하고 있다. 또한, 전구 타입의 교체용 LED 전구도 존재하며, 램프 기구 및 단자 그리고 전압이 맞으면 전구 타입의 손전등을 간단하게 LED로 개조할 수 있다.
; 전기 발광(EL)
: 위에서 언급한 LED도 EL의 일종이지만, 이 외에도 박막 EL 소자(→유기 전기 발광)를 사용하여 면발광하는 것이 있다. 현재는 손전등이라기보다는 표시 장치의 일종이지만, 장래적으로는 면발광을 통해 형광등과 같은 밝기로 훨씬 적은 전력으로 빛을 낼 수 있는 제품 개발이 기대되고 있다.
; HID 라이트(High Intensity Discharged lamp)
: HID(방전 광)를 광원으로 사용하는 것으로, 소위 메탈 할라이드 램프도 이의 일종이다. 작동 전압이 높아 건전지를 전원으로 하는 손전등에는 적합하지 않았지만, 예전부터 자동차 헤드라이트나 프로젝터 광원으로 사용되어 왔으며, 군용 손전등 등으로 제품화되었다. 필라멘트를 사용하는 일반 전구보다 수명이 길고, 갑자기 단선되는 일이 없다. 또한, 색온도가 높은 백색광으로 고휘도를 특징으로 한다. 에너지 효율도 높지만, 전압 안정기가 필요하기 때문에 기구 본체가 무겁고 가격도 높다. 방전 광 램프의 특성상 발생 열도 크고, 밀폐 방수 구조를 채택하기 어려워 방수성이 높은 제품은 제한적이다. 최근에는 LED의 고효율화에 따라 점차 사라지고 있다.
3. 1. 백열전구
최초의 손전등은 탄소 소재 필라멘트의 꼬마 전구를 발광원으로 사용하였고, 1910년 효율 개선을 위하여 텅스턴 소재의 필라멘트가 도입되었다.[42]
백열 손전등은 유리 전구와 텅스텐 필라멘트로 구성된 백열 전구를 사용한다. 전구는 진공 상태이거나 아르곤, 크립톤, 또는 제논으로 채워져 있다. 일부 고출력 백열 손전등은 전구에 요오드 또는 브롬과 같은 할로겐 가스가 포함되어 전구의 수명과 효율을 향상시키는 할로겐 램프를 사용한다. 일회용 또는 장난감 손전등을 제외한 모든 손전등에서 전구는 사용자가 교체할 수 있으며, 전구 수명은 몇 시간에 불과할 수 있다.[11]
손전등의 백열등의 광출력은 램프의 종류에 따라 크게 달라진다. 소형 열쇠고리 램프는 1~2 루멘을 생성한다. 일반적인 프리포커스 스타일 소형 램프를 사용하는 2D 건전지 손전등은 약 15~20 루멘의 빛[10]과 약 200 캔들파워의 광속을 생성한다. 유명한 한 제조사의 충전식 집중 손전등은 할로겐 램프를 사용하여 218루멘을 생성한다. 비교하자면 60와트 가정용 백열등은 약 900루멘을 생성한다.
소형 백열전구는 소모품이지만, 크세논이나 크립톤과 같은 희유 기체 또는 할로겐 등을 봉입하여 수명을 연장한 제품도 많이 사용된다. 장시간 사용하거나 점등 중에 강한 충격을 주면 단선될 수 있다. 비추는 범위가 다양하며, 반사경을 조절하여 원하는 범위를 비출 수 있는 등 활용도가 높다. 하지만 반사경의 형태에 따라 조명의 밝기가 고르지 않을 수 있어 독서나 세밀한 작업용 조명으로는 적합하지 않을 수 있다.
3. 2. LED (발광 다이오드)
강력한 백색 발광 다이오드(LED)는 실용적인 손전등에서 백열전구를 대부분 대체했다.[11] LED는 백열등보다 훨씬 더 효율적일 수 있으며, 백색 LED는 와트당 약 100루멘을 생성하는 반면, 소형 백열전구는 와트당 8~10루멘을 생성한다. LED 손전등은 비슷한 출력을 가진 백열전구 손전등보다 배터리 수명이 더 길다.[11] LED는 유리 전구보다 더 덜 깨지기 쉽다. LED 램프는 백열광원과 비교하여 다른 광 스펙트럼을 가지며, 여러 범위의 색온도와 연색 지수로 제작된다. LED는 일반적인 손전등의 수명에 비해 수명이 길기 때문에 매우 자주 영구적으로 설치된다. 백열전구용으로 제작된 손전등은 종종 더 효율적인 LED 램프로 업그레이드할 수 있다.[12]
1999년, 루미레드 코퍼레이션(Lumileds Corporation)은 캘리포니아주 산호세에서 고출력 백색광 방출체인 Luxeon LED를 출시하여 LED 손전등을 가능하게 하였다.[43] 최초의 Luxeon LED 손전등은 2001년에 설계된 Arc LS였다. 지름 5mm의 백색 LED는 각각 몇 루멘밖에 생성하지 않으므로 추가적인 광량을 제공하기 위해 여러 개의 장치를 함께 그룹화할 수 있다. 100밀리암페어 이상을 소비하는 고출력 LED는 강력하고 엄격하게 제어되는 빔을 생성하는 광학 설계 문제를 단순화한다.
LED는 일반적으로 다이오드를 통과하는 전류를 제한하기 위한 일종의 제어 장치가 있어야 한다. 1.5볼트짜리 건전지를 하나 또는 두 개 사용하는 손전등은 백색 LED에 필요한 더 높은 전압(약 3.4볼트)을 제공하기 위해 승압 컨버터가 필요하다. 3개 이상의 건전지를 사용하는 손전등은 전류를 제한하기 위해 저항기만 사용할 수 있다. 일부 손전등은 배터리가 방전될 때 광 출력을 안정화하기 위해 LED를 통과하는 전류를 전자적으로 조절한다. LED는 입력 전압이나 전류에 관계없이 거의 일정한 색온도를 유지하는 반면, 백열전구의 색온도는 배터리가 방전됨에 따라 빨갛게 변하고 가시성이 떨어진다.
LED 손전등은 배터리에서 1와트 또는 그 이상을 소비하여 열과 빛을 모두 생성할 수 있다. 빛을 생성하기 위해 뜨거워야 하는 텅스텐 필라멘트와 달리, LED의 광 출력과 수명은 온도에 따라 감소한다. 고출력 LED의 방열은 소형 고출력 LED 손전등에 방열을 위한 알루미늄 또는 기타 고열전도성 본체, 반사경 및 기타 부품이 있어야 함을 종종 의미하며, 사용 중에 따뜻해질 수 있다.[13]
LED 손전등의 광 출력은 백열등보다 더 광범위하게 다릅니다. 버튼 전지로 작동되는 "열쇠고리"형 램프 또는 단일 5mm LED를 사용하는 조명은 몇 루멘만 생성할 수 있다. AA 건전지로 작동하지만 LED가 장착된 소형 LED 손전등도 100루멘을 방출할 수 있다. 가장 강력한 LED 손전등은 100,000루멘 이상을 생성하며 여러 개의 LED를 사용할 수 있다.[14]
LED는 백열등과 필터에 비해 유색광 생성에 매우 효율적이다. LED 손전등에는 사용자가 다양한 목적으로 선택할 수 있는 백색광과 유색광용 LED가 포함될 수 있다. 유색 LED 손전등은 신호, 특수 검사 작업, 법의학 검사 또는 부상당한 사냥감 동물의 혈흔 추적에 사용된다. 손전등에는 시각의 어두운 적응을 유지하기 위한 적색 LED가 있을 수 있다. 자외선 LED는 예를 들어 에어컨 시스템에 누출을 감지하기 위해 추가된 형광 염료를 감지하거나, 종이 화폐를 검사하거나, 세탁물이나 이벤트 티켓 소지자의 UV 형광 표시를 확인하는 검사등으로 사용할 수 있다. 적외선 LED는 야간 투시 시스템용 조명 장치로 사용할 수 있다. LED 손전등은 야간 투시 장비와 호환되도록 지정될 수 있다.
2000년대 후반부터 표면 실장(COB) 소형 칩 LED의 성능이 비약적으로 향상되어 2010년대 이후에는 소형 칩 하나로 1000루멘 이상의 밝기를 발휘하는 제품도 많이 등장하고 있다.
3. 3. 형광등
형광등은 텐트 내부 등 넓은 범위를 비추는 용도에 적합하다. 면발광이므로 넓은 범위를 비출 수 있으며, 조명의 밝기가 고르다는 장점이 있다.[42] 하지만 소비 전력이 크고, 알카리 건전지 등 용량이 큰 건전지가 필요하다. 먼 곳을 비추는 용도에는 적합하지 않다. 형광등 크기의 제약으로 중형~대형 제품이 많다. 최근에는 LED의 보급으로 인해 점차 사라지고 있다.[42]3. 4. HID (고휘도 방전) 램프
고휘도 방전 램프(HID 램프)를 광원으로 사용하는 손전등은 일반적이지 않은 형태의 손전등이다. HID 가스 방전 램프는 충전제로 금속 할라이드 염과 비활성 기체의 혼합물을 사용한다. HID 램프는 같은 양의 전기를 사용하는 전통적인 백열전구 손전등보다 더 많은 빛을 생성하지만, 고출력 LED만큼은 아니다. 백열전구에 있는 비교적 취약한 전기 필라멘트가 없기 때문에 램프의 수명이 더 길고 충격에 더 강하다. 그러나 램프의 시작과 작동에 필요한 밸러스트 회로 때문에 백열전구보다 훨씬 비싸다. HID 램프는 최대 출력에 도달하기 전에 짧은 예열 시간이 필요하다.메탈 할라이드 램프도 HID 램프의 일종이다. 작동 전압이 높아 건전지를 전원으로 하는 손전등에는 적합하지 않았지만, 군용 손전등 등으로 제품화되었다. 필라멘트를 사용하는 일반 전구보다 수명이 길고, 갑자기 단선되는 일이 없다. 또한, 색온도가 높은 백색광으로 고휘도를 특징으로 한다. 에너지 효율도 높지만, 전압 안정기가 필요하기 때문에 기구 본체가 무겁고 가격도 높다. 방전 광 램프의 특성상 발생 열도 크고, 밀폐 방수 구조를 채택하기 어려워 방수성이 높은 제품은 제한적이다. 최근에는 LED의 고효율화에 따라 점차 사라지고 있다.
3. 5. LEP (레이저 여기 형광체)
LEP는 레이저 여기 형광체(Laser Excited Phosphor)의 약자이다. 광원은 청색 레이저 다이오드이며, 이는 백색광을 생성하기 위해 형광체 층에 조사된다.[15] 2018년에 최초의 LEP 손전등이 출시된 이후, 현재 중국을 중심으로 수십 종의 LEP 손전등이 있다.[15] 현재 사용되는 LEP 모듈은 두 가지 유형이 있는데, 레이저 광이 형광체 층을 통과하여 백색광을 생성하거나, 거울에 의해 층에 조사되는 방식이다.[15] 거울 방식은 플라스틱 모듈 내부에 내장되어 있는 반면, 투과 방식은 일반적으로 구리/알루미늄 셸로 제작되며 플라스틱 방식보다 훨씬 작다.[15]3. 6. 기타 발광원
최초의 손전등은 탄소 소재 필라멘트의 꼬마 전구를 발광원으로 사용하였고, 1910년 효율 개선을 위하여 텅스턴 소재의 필라멘트가 도입되었다.[42] 1999년 캘리포니아의 루밀레드 코퍼레이션에서 발광 다이오드(LED)를 발광원으로 하는 손전등을 개발하였다.[43]전구(소형)는 소모품이지만, 크세논이나 크립톤과 같은 희유 기체 또는 할로겐 등을 봉입하여 수명을 연장한 제품도 많이 사용된다. 장시간 사용하거나 점등 중에 강한 충격을 주면 단선될 수 있다. 비추는 범위가 다양하며, 반사경을 조절하여 원하는 범위를 비출 수 있는 등 활용도가 높지만, 반사경 형태에 따라 조명 밝기가 고르지 않을 수 있어 독서나 세밀한 작업용 조명으로는 적합하지 않을 수 있다. 최근에는 LED의 보급으로 점차 사라지고 있지만, LED에 비해 연색성 등 스펙트럼 분포가 유리하여 보석 감정, 색채 평가 등에서 유용하게 사용되며 일정 수요가 있다.
형광등은 텐트 내부 등 넓은 범위를 비추는 용도에 적합하며, 면발광이므로 넓은 범위를 비추고 조명 밝기가 고르다는 장점이 있다. 하지만 소비 전력이 크고, 알카리 건전지 등 용량이 큰 건전지가 필요하며, 먼 곳을 비추는 용도에는 적합하지 않다. 최근에는 LED의 보급으로 인해 점차 사라지고 있다.
LED는 백색 LED가 주로 사용되지만, 간이 제품에는 적색, 녹색, 청색 등도 사용된다. 특수 용도로는 적외선, 자외선을 방출하는 제품도 있다. 전구와 달리 충격으로 단선되지 않고, 소비 전력이 적어 장시간 사용이 가능하며, 소형 건전지를 사용할 수 있어 열쇠고리형 등 소형 제품도 많다. 발생 열량도 매우 적어 소형, 경량, 밀폐 방수 구조의 제품도 많다. 2000년대 후반부터 표면 실장(COB) 소형 칩 LED의 성능이 향상되어 2010년대 이후에는 소형 칩 하나로 1000루멘 이상의 밝기를 발휘하는 제품도 많이 등장하고 있다. 전구 타입의 교체용 LED 전구도 존재한다.
전기 발광(EL)은 LED 외에도 박막 EL 소자(유기 전기 발광)를 사용하여 면발광하는 것이 있다. 현재는 손전등이라기보다는 표시 장치의 일종이지만, 장래적으로는 면발광을 통해 형광등과 같은 밝기로 훨씬 적은 전력으로 빛을 낼 수 있는 제품 개발이 기대되고 있다.
HID 라이트(High Intensity Discharged lamp)는 메탈 할라이드 램프도 이의 일종이다. 작동 전압이 높아 건전지를 전원으로 하는 손전등에는 적합하지 않았지만, 자동차 헤드라이트나 프로젝터 광원으로 사용되어 왔으며, 군용 손전등 등으로 제품화되었다. 필라멘트를 사용하는 일반 전구보다 수명이 길고, 갑자기 단선되는 일이 없으며, 색온도가 높은 백색광으로 고휘도를 특징으로 한다. 에너지 효율도 높지만, 전압 안정기가 필요하기 때문에 기구 본체가 무겁고 가격도 높다. 최근에는 LED의 고효율화에 따라 점차 사라지고 있다.
4. 구조
손전등은 발광 소자(전구, 고휘도 LED, 형광등), 전원(건전지, 이차전지, 발전기), 스위치, 반사경 등으로 구성되어 있다. 구조가 간단한 손전등은 머리 부분을 돌려서 점등과 소등을 조작한다. 이는 별도의 스위치를 설치할 필요가 없고, 방수 패킹 등을 통해 비교적 간단하게 방수 구조를 만들 수 있기 때문이다. 폭발성 가스가 충만한 현장에서 사용하기 위해 매우 기밀성이 높은 방폭형 구조로 된 손전등도 있다.
여관 등에서 볼 수 있는 상비등처럼 스위치가 없고, 받침대에서 떼어내면 점등하는 손전등도 있다. 이 유형은 손전등을 지탱하는 부분이 건전지와 건전지 사이의 절연 스페이서를 겸하고 있어, 벽에서 떼어내면 건전지가 연결되어 점등하는 방식이다.
5. 전원
손전등의 성능을 제대로 발휘하려면 기종에 적합한 건전지를 사용해야 한다.
장기 보관을 전제로 한 비상등 등에서는 망간 건전지를, 고휘도를 요구하는 것은 알카리 건전지를 사용하도록 설계된 것이 많다.
니카드 전지(Ni-Cd)나 니켈-수소 충전지(Ni-MH)는 전압이 낮기 때문에, 알카리 건전지나 망간 건전지 대신 사용하면 충분한 광량을 얻을 수 없는 경우가 있다. 참고로, 「에네루프」가 보급된 이후의 신제품에는 니켈-수소 충전지(Ni-MH)에 대응하여 성능을 충분히 발휘할 수 있는 것이 있다. 하지만 Ni-MH 전지를 방폭등이나 수중등과 같이 기밀성이 높은 기기에 사용하면 수소 가스가 기기 내부에 충만하여 위험하다.
과거에 판매되었던 옥시라이드 건전지는 전압이 높기 때문에, 단시간에 전구의 필라멘트를 태워 버릴 위험성이 있다(주의 사항에 따르면, 실험에서 필라멘트의 고열로 소형 전구가 녹은 예도 있다). 따라서, 옥시라이드 건전지의 제조원인 마쓰시타 전기산업(현: 파나소닉)에서는 소형 전구를 사용한 기기에 사용하지 않도록 호소하고 있다.
건전지의 누액에 의한 부식을 방지하기 위해, 장기간 사용하지 않는 경우에는 건전지를 빼 두는 것이 바람직하다. 비상등의 경우에는 정기적인 점검을 해야 한다. 참고로, 리튬전지(1차 전지)를 이용하는 타입에는 장기간 방치해도 괜찮은 타입도 있다.
5. 1. 배터리
손전등에 가장 일반적으로 사용되는 전원은 배터리이다. 손전등에 사용되는 일차 전지( 일회용) 유형에는 버튼 전지, 일반형과 중부하형 탄소-아연 전지, 알칼리 전지 및 리튬 전지가 있다.
충전 가능한 이차 전지 유형에는 납축전지, NiMH, NiCd 전지 및 리튬 이온 전지가 있다. 배터리 선택은 손전등의 크기, 무게, 작동 시간 및 모양에 결정적인 역할을 한다. 손전등 사용자는 교체를 간소화하기 위해 일반적인 배터리 유형을 선호할 수 있다.
일차 전지는 드물게 사용하는 경우 가장 경제적이다. 일부 유형의 리튬 일차 전지는 아연계 배터리에 비해 누출 위험이 적어 수년 동안 보관할 수 있다. 긴 보관 수명은 비상시에만 손전등이 필요한 경우 유용하다. 리튬 일차 배터리는 아연 배터리보다 저온에서도 유용하며, 아연 배터리는 모두 수성 전해질을 사용한다. 리튬 일차 배터리는 아연 일차 배터리보다 내부 저항이 낮으므로 고방전 손전등에서 더 효율적이다.
매일 장시간 사용하는 손전등은 충전식(이차) 배터리를 사용하는 것이 더 경제적일 수 있다. 충전식 배터리용으로 설계된 손전등은 배터리를 꺼내지 않고도 충전할 수 있도록 해줄 수 있다. 예를 들어, 차량에 보관된 조명은 방전 방지 충전을 하고 필요할 때 항상 준비할 수 있다. 일부 충전식 손전등에는 배터리 충전 상태를 나타내는 표시등이 있다. 정전등은 벽면 콘센트에서 배터리를 충전하고 AC 전원이 끊긴 후 자동으로 켜지도록 설계되었다. 정전등은 벽면 콘센트에서 빼내 휴대용 손전등으로 사용할 수 있다. 태양광 손전등은 태양 전지의 에너지를 사용하여 나중에 사용할 수 있도록 내장 배터리를 충전한다.
손전등의 성능을 제대로 발휘하려면 기종에 적합한 건전지를 사용해야 한다.
장기 보관을 전제로 한 비상등 등에서는 망간 건전지를, 고휘도를 요구하는 것은 알카리 건전지를 사용하도록 설계된 것이 많다.
니카드 전지(Ni-Cd)나 니켈-수소 충전지(Ni-MH)는 전압이 낮기 때문에, 알카리 건전지나 망간 건전지 대신 사용하면 충분한 광량을 얻을 수 없는 경우가 있다. 참고로, 「에네루프」가 보급된 이후의 신제품에는 니켈-수소 충전지(Ni-MH)에 대응하여 성능을 충분히 발휘할 수 있는 것이 있다. 하지만 Ni-MH 전지를 방폭등이나 수중등과 같이 기밀성이 높은 기기에 사용하면 수소 가스가 기기 내부에 충만하여 위험하다.
과거에 판매되었던 옥시라이드 건전지는 전압이 높기 때문에, 단시간에 전구의 필라멘트를 태워 버릴 위험성이 있다(주의 사항에 따르면, 실험에서 필라멘트의 고열로 소형 전구가 녹은 예도 있다). 따라서, 옥시라이드 건전지의 제조원인 마쓰시타 전기산업(현: 파나소닉)에서는 소형 전구를 사용한 기기에 사용하지 않도록 호소하고 있다.
건전지의 누액에 의한 부식을 방지하기 위해, 장기간 사용하지 않는 경우에는 건전지를 빼 두는 것이 바람직하다. 비상등의 경우에는 정기적인 점검을 해야 한다. 참고로, 리튬전지(1차 전지)를 이용하는 타입에는 장기간 방치해도 괜찮은 타입도 있다.
5. 2. 수동 발전
수동식 손전등은 감는 크랭크와 작은 발전기(다이나모)에 연결된 스프링을 가진 종류, 전자기 유도를 이용하여 전기를 생성하는 종류 등이 있다. 전자기 유도를 이용하는 손전등은 자유롭게 관을 따라 위아래로 미끄러질 수 있는 강력한 영구 자석을 사용하여, 움직일 때 와이어 코일을 통과하며 축전기 또는 충전식 배터리를 충전시킨다. 이러한 수동식 손전등은 전력과 배터리를 구할 수 없는 비상시에 유용할 수 있으며, 특히 다이나모로 작동하는 손전등은 제2차 세계 대전 중에 배터리 교체가 어려웠기 때문에 인기가 있었다.손전등의 성능을 제대로 발휘하려면 기종에 적합한 건전지를 사용해야 한다. 장기 보관을 전제로 한 비상등에는 망간 건전지를, 고휘도를 요구하는 것은 알카리 건전지를 사용하도록 설계된 것이 많다. 니카드 전지(Ni-Cd)나 니켈-수소 충전지(Ni-MH)는 전압이 낮아 충분한 광량을 얻을 수 없는 경우가 있지만, 에네루프 보급 이후의 신제품에는 니켈-수소 충전지(Ni-MH)에 대응하여 성능을 충분히 발휘할 수 있는 것도 있다. 하지만 Ni-MH 전지를 방폭등이나 수중등과 같이 기밀성이 높은 기기에 사용하면 수소 가스가 기기 내부에 차서 위험하다. 옥시라이드 건전지는 전압이 높아 전구의 필라멘트를 태울 위험이 있어 사용하지 않는 것이 좋다. 건전지 누액에 의한 부식을 방지하기 위해 장기간 사용하지 않는 경우에는 건전지를 빼두고, 비상등은 정기적인 점검이 필요하다. 리튬전지(1차 전지)를 이용하는 타입은 장기간 방치해도 괜찮은 경우도 있다.
5. 3. 커패시터
최소한 한 제조업체에서 에너지를 저장하기 위해 슈퍼커패시터를 사용하는 충전식 손전등을 생산하고 있다.[19] 커패시터는 배터리보다 더 빠르게 충전할 수 있으며 용량 손실 없이 여러 번 충전할 수 있지만, 전기화학 배터리에 비해 커패시터의 부피가 상대적으로 크기 때문에 작동 시간이 제한된다.[19]6. 제어 방식
1890년대 초기 손전등은 손전등의 섬유 본체 주변에 금속 고리를 스위치의 접점 하나로 사용했으며, 두 번째 접점은 고리에 닿도록 아래로 젖힐 수 있는 움직이는 금속 고리를 사용하여 회로를 완성했다. 슬라이드 스위치, 로커 스위치, 측면 또는 끝단 장착 푸시 버튼 등 다양한 기계식 스위치 디자인이 손전등에 사용되었다. 일반적인 조합은 조명을 장시간 켜둘 수 있도록 하는 슬라이드 스위치와 간헐적 사용 또는 신호용 순간 버튼을 결합한 것이다. 전압과 전류가 낮기 때문에 스위치 설계는 사용 가능한 공간과 원하는 생산 비용에 의해서만 제한된다. 스위치는 먼지와 습기를 차단하기 위해 유연한 고무 부츠로 덮을 수 있으며 위치를 쉽게 찾을 수 있도록 백라이트가 장착될 수 있다. 또 다른 일반적인 스위치 유형은 손전등 헤드를 비트는 방식이다. 무기에 장착된 손전등은 작동 편의성을 위해 원격 스위치를 가질 수 있다.
전자 제어 장치를 사용하면 사용자가 가변 출력 레벨이나 미리 프로그래밍된 플래싱 비콘 또는 스트로브 모드와 같은 다양한 작동 모드를 선택할 수 있다. 전자 제어 장치는 버튼, 슬라이더, 자석, 회전 헤드 또는 회전 제어 링으로 작동될 수 있다. 일부 손전등 모델에는 가속도 센서가 포함되어 있어 흔들림에 반응하거나, 스위치를 켰을 때 손전등이 어떤 방향으로 향하고 있는지에 따라 모드를 선택할 수 있다. 적어도 한 제조업체는 USB 포트를 통해 손전등 기능을 사용자 프로그래밍할 수 있도록 한다. 전자 제어 장치는 또한 남은 배터리 용량, 전압을 표시하거나, 배터리가 완전히 방전될 때 충전 또는 자동 밝기 감소에 대한 정보를 제공할 수 있다.
6. 1. 스위치
1890년대 초기 손전등은 손전등의 섬유 본체 주변에 금속 고리를 스위치의 접점 하나로 사용했으며, 두 번째 접점은 고리에 닿도록 아래로 젖힐 수 있는 움직이는 금속 고리를 사용하여 회로를 완성했다. 슬라이드 스위치, 로커 스위치, 측면 또는 끝단 장착 푸시 버튼 등 다양한 기계식 스위치 디자인이 손전등에 사용되었다. 일반적인 조합은 조명을 장시간 켜둘 수 있도록 하는 슬라이드 스위치와 간헐적 사용 또는 신호용 순간 버튼을 결합한 것이다. 전압과 전류가 낮기 때문에 스위치 설계는 사용 가능한 공간과 원하는 생산 비용에 의해서만 제한된다. 스위치는 먼지와 습기를 차단하기 위해 유연한 고무 부츠로 덮을 수 있으며 위치를 쉽게 찾을 수 있도록 백라이트가 장착될 수 있다. 또 다른 일반적인 스위치 유형은 손전등 헤드를 비트는 방식이다. 무기에 장착된 손전등은 작동 편의성을 위해 원격 스위치를 가질 수 있다.전자 제어 장치를 사용하면 사용자가 가변 출력 레벨이나 미리 프로그래밍된 플래싱 비콘 또는 스트로브 모드와 같은 다양한 작동 모드를 선택할 수 있다. 전자 제어 장치는 버튼, 슬라이더, 자석, 회전 헤드 또는 회전 제어 링으로 작동될 수 있다. 일부 손전등 모델에는 가속도 센서가 포함되어 있어 흔들림에 반응하거나, 스위치를 켰을 때 손전등이 어떤 방향으로 향하고 있는지에 따라 모드를 선택할 수 있다. 적어도 한 제조업체는 USB 포트를 통해 손전등 기능을 사용자 프로그래밍할 수 있도록 한다. 전자 제어 장치는 또한 남은 배터리 용량, 전압을 표시하거나, 배터리가 완전히 방전될 때 충전 또는 자동 밝기 감소에 대한 정보를 제공할 수 있다.
6. 2. 전자 제어
1890년대 초기 손전등은 손전등의 섬유 본체 주변에 금속 고리를 스위치의 접점 하나로 사용했으며, 두 번째 접점은 고리에 닿도록 아래로 젖힐 수 있는 움직이는 금속 고리였다. 회로를 완성하는 방식이었다. 슬라이드 스위치, 로커 스위치, 측면 또는 끝단 장착 푸시 버튼을 사용하는 다양한 기계식 스위치 디자인이 손전등에 사용되었다. 일반적인 조합은 조명을 장시간 켜둘 수 있도록 하는 슬라이드 스위치와 간헐적 사용 또는 신호용 순간 버튼을 결합한 것이다. 전압과 전류가 낮기 때문에 스위치 설계는 사용 가능한 공간과 원하는 생산 비용에 의해서만 제한된다. 스위치는 먼지와 습기를 차단하기 위해 유연한 고무 부츠로 덮을 수 있으며 위치를 쉽게 찾을 수 있도록 백라이트가 장착될 수 있다. 또 다른 일반적인 스위치 유형은 손전등 헤드를 비트는 방식이다. 무기에 장착된 손전등은 작동 편의성을 위해 원격 스위치를 가질 수 있다.전자 제어 장치를 사용하면 사용자가 가변 출력 레벨이나 미리 프로그래밍된 플래싱 비콘 또는 스트로브 모드와 같은 다양한 작동 모드를 선택할 수 있다. 전자 제어 장치는 버튼, 슬라이더, 자석, 회전 헤드 또는 회전 제어 링으로 작동될 수 있다. 일부 손전등 모델에는 가속도 센서가 포함되어 있어 흔들림에 반응하거나, 스위치를 켰을 때 손전등이 어떤 방향으로 향하고 있는지에 따라 모드를 선택할 수 있다. 적어도 한 제조업체는 USB 포트를 통해 손전등 기능을 사용자 프로그래밍할 수 있도록 한다. 전자 제어 장치는 또한 남은 배터리 용량, 전압을 표시하거나, 배터리가 완전히 방전될 때 충전 또는 자동 밝기 감소에 대한 정보를 제공할 수 있다.
7. 반사경 및 렌즈
대략 포물선 모양의 반사경은 전구에서 방출되는 빛을 직진하는 빔으로 집중시킨다. 일부 손전등은 사용자가 램프와 반사경의 상대적 위치를 조절하여 넓은 광범위 조명에서 좁은 빔까지 가변 초점 효과를 얻을 수 있도록 한다. 반사경은 연마된 금속, 유리 또는 알루미늄 반사 마감 처리된 플라스틱으로 만들 수 있다. 일부 제조업체는 매끄러운 반사경 대신 자갈 모양 또는 "오렌지 껍질" 모양을 사용하여 방출되는 광선의 균일성을 향상시킨다. 여러 개의 LED를 사용하는 경우 각 LED를 자체 포물선 반사경에 장착할 수 있다. "전반사" 어셈블리를 사용하는 손전등은 투명 광학 요소(광 파이프)를 사용하여 광원에서 빔으로 빛을 안내하며, 반사 표면이 필요하지 않다. 주어진 크기의 광원에 대해 더 큰 반사경이나 렌즈를 사용하면 방출된 빛의 동일한 비율을 포착하면서 더 좁은 빔을 생성할 수 있다. 일부 손전등은 렌즈의 무게를 줄일 수 있는 프레넬 렌즈를 사용한다.
반사경에는 먼지와 습기 유입을 방지하는 평평한 투명 덮개가 있을 수 있지만, 일부 디자인에는 집중된 빔을 형성하는 플라스틱 또는 유리 "조준경" 렌즈가 있다. 렌즈 또는 반사경 덮개는 충격과 램프의 열에 견딜 수 있어야 하며, 반사 또는 흡수로 인해 전달되는 빛이 너무 많이 손실되어서는 안 된다. 매우 작은 손전등에는 램프와 분리된 반사경이나 렌즈가 없을 수 있다. 일부 유형의 소형 손전등 전구나 소형 LED에는 내장 렌즈가 있다.
반사경은 좁은 빔을 형성하는 반면, 앞으로 방출되는 빛은 반사경을 비껴가 넓은 홍수 또는 "스필" 조명을 형성한다. LED는 반구에서 대부분의 빛을 방출하므로, LED가 앞을 향한 렌즈 조명이나 LED가 뒤쪽을 향한 반사경 조명은 스필이 적다. 가변 초점 "줌" 또는 "홍수에서 투사 거리로" 조명은 반사경이나 렌즈를 이동시키거나 방출기를 이동시킬 수 있다. 방출기를 이동시키는 것은 설계자에게 LED의 열 방출을 유지해야 하는 문제를 제시한다.
8. 재료
초기 손전등은 경화 섬유 또는 단단한 고무 튜브에 금속 끝마개를 사용했다. 인장강, 도금 황동, 구리 또는 은, 심지어 나무와 가죽을 포함한 많은 다른 재료가 사용되었다.[20] 현대 손전등은 일반적으로 플라스틱이나 알루미늄으로 만들어진다. 플라스틱은 저렴한 폴리스티렌과 폴리에틸렌부터 ABS 또는 유리 강화 에폭시의 더 복잡한 혼합물까지 다양하다. 일부 제조업체는 자체 제품에 대한 독점적인 플라스틱 배합을 가지고 있다. 알루미늄은 무도장, 도장 또는 양극 산화 처리된 것이 인기 있는 선택이다. 전기 전도성이 있으며, 쉽게 가공할 수 있고, 열 방출이 우수하다. 다른 금속으로는 구리, 스테인리스강, 그리고 티타늄이 있다. 아연은 복잡한 모양으로 다이캐스팅할 수 있다. 마그네슘과 그 합금은 알루미늄과 유사한 강도와 열 방출을 제공하지만 무게는 더 가볍지만 부식되기 쉽다.[20]
금속은 인발하여 관형으로 만들거나, 관형 압출재를 가공하여 부품을 추가 할 수 있다. LED 손전등에는 금속 케이스에 열 방출용 핀이 가공될 수 있다. 플라스틱은 종종 사출 성형하여 거의 최종 형태로 만들어지며, 조립을 완료하기 위해 몇 가지 공정 단계만 더 필요하다. 금속 케이스는 LED에 대한 열 방출을 더 잘 제공하지만 플라스틱은 전기 전도성이 없고 부식 및 마모에 강할 수 있다.[21]
9. 규격 및 표준
9. 1. 안전 규정
산업, 해양, 공공 안전 및 군사 조직에서는 특수한 역할에 맞는 손전등에 대한 규격을 개발한다.[22] 일반적으로 광 출력, 전체 치수, 배터리 호환성 및 내구성은 최소 한계를 충족해야 한다. 손전등은 내충격성, 내수성 및 내화학성, 그리고 제어 스위치의 수명에 대해 시험을 거칠 수 있다.인화성 가스나 먼지가 있는 위험 지역에서 사용하기 위한 손전등은 폭발을 일으키지 않는지 확인하기 위해 시험을 거친다.[22] 인화성 가스 지역에 대해 승인된 손전등에는 승인 기관(MSHA, ATEX, UL 등)을 나타내는 표시와 시험된 조건에 대한 기호가 있다. 위험 지역용 손전등은 전구가 깨지면 자동으로 램프를 분리하여 인화성 가스의 발화를 방지하도록 설계될 수 있다.[23]
선박 및 항공기에 대한 규정은 선박의 표준 안전 장비의 일부로 포함된 손전등의 수와 일반적인 특성을 명시한다. 소형 보트용 손전등은 방수 및 부력이 있어야 할 수 있다. 제복을 입은 공무원들은 특정 모델의 손전등을 지급하거나, 구성원이 자신의 손전등을 구매할 때 따라야 하는 최소 성능 표준을 제공할 수 있다.
9. 2. 성능 표준
미국 육군의 이전 표준 MIL-F-3747E는 직선형 또는 각형으로 된 2개 또는 3개의 D형 건전지를 사용하는 플라스틱 손전등의 성능 기준을 설명했으며, 표준형, 방폭형, 내열형, 교통 지휘용, 검사용 등의 유형을 포함했다. 이 표준은 백열등 손전등만을 설명했으며 1996년에 폐지되었다.미국에서는 ANSI가 2009년에 ''FL1 손전등 기본 성능 표준''을 발표했다. 이 자발적 표준은 총 광출력, 광속 세기, 작동 거리, 내충격성 및 방수성, 배터리 작동 시간(초기 광출력의 10%까지)에 대한 시험 절차와 조건을 정의한다.[24] FL1 표준은 손전등 마케팅에 사용되는 용어에 대한 정의를 제공하여 소비자가 표준에 따라 시험된 제품을 비교할 수 있도록 한다. 시험은 제조업체 자체 또는 제3자 시험 기관에서 수행할 수 있다.
FL1 표준에서는 포장에 보고된 측정값을 손전등과 함께 포장된 배터리 유형 또는 식별된 배터리 유형을 사용하여 측정해야 한다. 초기 광출력은 새(또는 새로 충전된) 배터리를 사용하여 불을 켠 후 30초 후에 적분구 광도계로 측정한다. 방출되는 총 광량은 루멘으로 보고된다. 광도는 손전등에서 생성된 빔에서 가장 밝은 지점을 칸델라로 측정하여 결정한다. 이것은 특정 방향의 "원뿔" 형태의 빛인 입체각에서 방출되는 모든 빛을 측정하는 것이므로 광속 세기는 거리와 무관하다.
작동 거리는 표면에 떨어지는 최대 빛(조도)이 0.25 럭스로 떨어지는 거리로 정의된다. 이것은 맑은 밤의 보름달과 비슷하다. 거리는 (칸델라 단위의 광속 세기를 0.25럭스로 나눈 값)의 제곱근에서 계산된다. 예를 들어, 1000칸델라의 광속 세기는 (1000/0.25)의 제곱근인 63미터의 작동 범위 등급을 생성한다. 결과는 미터 또는 피트로 보고된다. 작동 거리는 손전등 사용자의 관점에서 측정된다. 관찰자를 향해 직접 비추는 빛은 어두운 배경에 대해 이 거리의 여러 배만큼 보일 수 있으며, 특히 관찰자가 야간 투시 장비를 가지고 있는 경우 더욱 그렇다.
작동 시간은 제공되거나 지정된 배터리를 사용하고, 빛이 켜진 후 30초 후의 빔 강도가 10%로 떨어질 때까지 빛을 켜서 측정한다. 이 표준은 작동 시간 동안 손전등 출력의 동작을 평가하지 않는다. 조정된 손전등은 천천히 감소하는 출력으로 작동한 후 갑자기 꺼질 수 있지만, 조정되지 않은 유형은 짧은 시간 후에 급격히 감소하는 광출력을 가질 수 있다. 헤드램프 제조업체는 광출력이 2미터 거리에서 1럭스로 떨어질 때까지 작동 시간을 평가하는 다른 표준을 사용할 수 있다. 이 값은 FL 1 작동 시간 측정값과 비교할 수 없다.
내충격성은 손전등을 6가지 다른 방향으로 떨어뜨리고 기능이 여전히 작동하고 큰 균열이나 파손이 없는지 관찰하여 측정한다. 시험에 사용된 높이가 보고된다. 방수성이 지정된 경우 내충격 시험 후에 평가된다. 장치 내부에 물이 보이지 않아야 하며 기능이 유지되어야 한다. 등급은 IP 코드 용어로 제공된다. 여기서 분사는 IP X6에 해당하고, 잠깐 담그는 것은 IPX7에 해당하며, 1미터 이상에서 30분 동안 담그는 것은 IP X8에 해당한다(깊이가 1미터보다 큰 경우 보고됨). FL1의 IP X8 등급은 램프가 다이버용 조명으로 사용하기에 적합하다는 것을 의미하지 않는다. 시험 프로토콜은 담그는 동안이 아니라 담근 후에만 조명의 기능을 검사하기 때문이다.[25]
소비자는 ANSI 시험 조건이 자신의 요구 사항과 얼마나 잘 일치하는지 결정해야 하지만, FL1 표준에 따라 시험하는 모든 제조업체는 균일한 기준으로 비교할 수 있다. 광 측정은 램프의 공칭 전력 입력(와트)보다 손전등 사용과 더 직접적으로 관련이 있다. 서로 다른 LED와 백열등 유형은 와트당 생성되는 빛의 양이 크게 다르기 때문이다. 서로 다른 광학 시스템에서 동일한 LED 또는 램프라도 다른 빔 특성을 나타낸다. 물체의 가시성은 손전등에서 방출되는 빛의 양뿐만 아니라 여러 요소에도 따라 달라진다.
ANSI 표준 FL1은 빔 폭 각도의 측정을 지정하지 않지만, 소비자는 칸델라 강도와 총 루멘 등급을 사용하여 빔 특성을 평가할 수 있다. 두 개의 손전등이 유사한 총 광량(루멘)을 측정하는 경우 칸델라 등급이 더 높은 장치는 더 집중된 빔의 빛을 생성하여 먼 물체를 비추는 데 적합하다. 또한 더 높은 작동 거리를 갖는다. 두 개의 조명이 유사한 칸델라 등급을 갖는 경우 루멘 값이 더 높은 조명은 더 넓은 빔을 생성하고 전반적으로 더 넓은 영역을 비춥니다. 몇 도의 빔 폭(빔의 대부분의 전력 또는 "핫스팟"을 포함)은 먼 물체를 검색하는 데 유용한 스포트라이트에 해당하며, 20도 이상의 빔 폭은 넓은 근처 영역을 비추는 데 적합한 플러드라이트로 설명된다. 일반적으로 작은 핫스팟이 있는 손전등 빔조차도 스팟 주변에 "스필"로 보이는 빛이 있다.
2018년 미국에서는 언더라이터스 래버러토리스가 손전등과 랜턴에 대한 UL 표준 1576을 발표하여 안전 요구 사항과 성능 시험을 개괄했다.[26]
10. 응용 분야
손전등은 다양한 형태로 활용되며, 그 용도에 따라 여러 종류로 나뉜다.
펜라이트는 작고 펜 크기의 손전등으로, 의료용으로 사용되기도 한다. 헤드램프는 머리에 착용하여 손을 자유롭게 해주는 장점이 있어, 야외 활동이나 작업에 유용하다. 각도 조절식 손전등은 머리띠나 벨트에 고정하거나 평평한 표면에 놓을 수 있으며, 사용자가 빛의 각도를 조절할 수 있다. 풀턴 MX991/U 손전등은 미군 병사들에게 지급된 각도 조절식 손전등으로, 비슷한 스타일의 조명이 여전히 인기가 있다.
전술 조명은 권총이나 소총에 장착되어 표적을 순간적으로 비추는 데 사용된다. 잠수등은 수압 하에서 방수 기능을 제공하며, 야간 다이빙이나 보조 조명에 사용된다. 위험 지역에서 작업하는 사람들은 "비인화성", "본질 안전", 또는 "방폭" 손전등을 사용하여 폭발을 예방한다.
검사용 손전등에는 광섬유나 플라스틱 막대가 포함된 영구 장착 광도파관이 있거나, 유연한 케이블 끝에 램프가 장착되어 있어 좁은 공간을 검사하는 데 사용된다. 이경검사경과 안저경은 휴대용 광원과 확대 렌즈를 결합한 의료 기기이다. 군함에서는 전투등이 비상용 휴대용 조명으로 사용될 수 있다.
초기에는 다양한 형태의 손전등이 있었는데, 촛대와 비슷한 형태나 랜턴과 비슷한 형태도 있었다. 전기 랜턴은 넓은 영역을 조명하는 데 사용되며, 일부는 형광등을 사용하기도 한다. 휴대용 손전등은 더 큰 반사판과 램프, 강력한 배터리를 제공할 수 있다.
스마트폰에도 손전등 기능이 포함되어 있는 경우가 많다. 실용적인 손전등 외에도 다양한 모양의 참신한 장난감 및 장식용 휴대용 전기 조명이 제작되었다.
일반 가정이나 야외활동 등에서는 다양한 종류의 손전등이 사용된다.
- '''손전등(펜라이트), 포켓라이트''' : 원통형 구조로 펜 모양을 하고 있으며, 클립이 달려 주머니에 꽂아 휴대할 수 있다.
- '''키홀더 라이트''' : 단4건전지 1개 또는 소형의 경우 알칼리 버튼 건전지 또는 코인형 리튬전지를 사용하는 경우가 많으며 키라이트라고도 한다.
- '''헤드램프''' : 머리에 장착하여 양손을 자유롭게 사용할수 있다.
- '''랜턴''' : 360도 전방향으로 빛을 확산 시킨다.
- '''상비등''' : 평상시에는 건전지를 분리하는 스페이서가 부착된 전용 지지대에 장착되어 있으며, 거기서 분리하면 건전지의 접점이 연결되어 점등한다.
- '''다기능 라이트''' : 가정용 재난 대비 용품으로서의 다기능으로는 라디오, 시계, 비상용 사이렌 또는 부저, 텔레비전, 휴대 전화의 충전기 등의 기능을 탑재하고 있다.
- '''자전거 라이트''' : 전조등 과 간단한 장치로 자전거와 탈착 가능하다.
- '''천체 관측용 라이트''' : 눈이 전등의 밝기에 익숙해져 어두운 곳을 보는 데 필요한 시홍소가 손실됨으로써 어두운 별이 보이지 않게 되는 것을 방지하기 위해 빨강색 빛을 발하는 천체 관측용 보조 조명이다.
- '''군이나 경찰용 손전등''' : 단순히 어둠을 비추는 것뿐만 아니라 높은 조도로 적을 눈부시게 하거나 둔기(경찰봉 종류)로 사용된다.
- '''수중 라이트''' : 완전 방수 사양으로 스쿠버 다이빙을 비롯한 수중용이다.
- '''플렉시블 라이트''' : 자유자재로 구부러지는 플렉시블 파이프 끝에 광원이 부착된 것과 광원의 끝에서 유연하고 투명한 소재를 사용하여 도광하는 것이 있다.
- '''자동 권선 발전 방식''' : 내부에 코일과 강력한 자석을 내장하고 있으며, 본체를 흔들면 자석이 움직여 전자기 유도의 원리에 따라 발전한다.
- '''다이나모 라이트''' : 손으로 돌리거나 플라이휠과 와인더를 조합하여 돌리는 발전기를 탑재했다.
- '''비상 신호등''' : 손전등에서 파생된 제품으로 적색으로 광범위하게 비출 수 있는 산광 타입이 많다.
- '''코드리스 형광등''' : 안정기를 사용하지 않고 인버터에 의해 건전지의 전압을 승압하여 형광등을 점등시킨다.
- '''웨폰 라이트''' : 돌격 소총이나 기관단총과 같은 소화기와 함께 사용하는 것을 상정하여 설계되어 있으며, 피카티니 레일에 연결 가능한 것이 많다.
- '''의료용 펜라이트''' : 주로 의료 종사자가 적절한 지식을 가지고 진찰에 사용하는 것으로, 안구를 비추어 동공 등을 관찰할 때 망막을 손상시키지 않는 정도의 조도로 조정된 것이다.
- '''단일 파장의 라이트''' : 적색, 녹색, 청색, 적외선, 자외선 등의 라이트로, 여러 파장이 섞인 백색 등과 다른 라이트이다.
- '''방폭형 라이트''' : 인화성이나 폭발성의 기체나 분진의 분위기 속에서 사용할 수 있는 라이트로, 높은 기밀성으로 전기 접점이나 고온이 되는 부분과 외기를 차단하고, 낙하 등의 강한 충격이나 정전기로 불꽃이 나오지 않는 소재로 만들어져 점화의 원인이 되지 않도록 하여 폭발을 예방하는 것이다.
| 루멘 (범위) | 유형 | 용도 |
|---|---|---|
| 1–20 | 열쇠고리형 | 열쇠 구멍 찾기, 근거리 사용, 어둠에 적응된 시력 보조, 어둠 속에서 걷기 |
| 30~100 | 범용 | 가정용, 자동차 수리, 산길 하이킹, 동굴 탐험 |
| 100 이상 | 전술용 손전등 | 무기 장착용 조명 |
| 200 이상 | 자전거 헤드램프 | 속도, 트레일의 상태, 주변 조명에 따라 사용량이 달라짐 |
| 1000 이상 | 고출력 | 야외 활동, 수색 및 구조, 동굴 탐험, 야간 방향 찾기, 고속 자전거 이용, 야간 산악 자전거, 다이빙 |
11. 대한민국 내 주요 손전등 제조사 및 브랜드
대한민국 내에서 손전등을 제조하거나 판매하는 주요 브랜드는 다음과 같다.
- '''파나소닉'''(일본): 동일본 대지진 이후 재해 대비용 제품을 다수 출시하고 있으며, 자전거용 라이트도 판매한다. 산요전기도 많은 손전등을 제조했으나 현재 파나소닉에 통합되었다.
- '''제이엔토스 주식회사'''(일본): GENTOS 브랜드로 홈센터와 가전 양판점에서 판매되며, 산업 현장에서의 지지가 두텁다. 일본 특별구조대의 단골 제조업체이기도 하다.
- '''아사히전기 주식회사'''(일본): “ELPA” 브랜드로 홈센터와 가전 양판점에서 판매된다.
- '''오옴전기 주식회사'''(일본): OHM 브랜드로 다양한 제품을 판매한다.
- '''TJM 디자인 주식회사'''(일본): TAJIMA 브랜드로 건설 현장용 손전등을 주로 취급한다.
- '''캣아이 주식회사'''(일본): CATEYE 브랜드로 자전거용 제품을 주로 출시한다.
- '''후지등기 주식회사'''(일본): 다이쇼 9년 창업한 노포로, ZEXUS, milestone 등의 브랜드로 헤드램프를 중심으로 낚시 도구 등도 판매한다.
- '''MAG-LITE'''(미국): 세계적으로 유명하며, 대한민국 내에서도 인지도가 높다.
- '''SureFire LLC'''(미국): 20년 이상 미군 정식 채용 실적을 가지고 있으며, 군·경찰·소방 및 일반용 제품을 취급한다.
- ''''''(미국): 군·경찰·소방 및 일반용 제품을 취급한다.
- ''''''(유럽·미국): 산업용, 아웃도어용 헤드램프가 유명하며, 주로 등산 장비 제조업체로 알려져 있다.
- '''Energizer'''(미국): 건전지가 주력이지만, 손전등의 선구자이기도 하다.
- '''Ledlenser'''(독일): “LEDLENSER” 브랜드로 출시된다.
- '''[https://www.olightstore.jp/ OLIGHT]'''(중국): 다양한 크기의 손전등을 취급하며, 대한민국 내에서는 통신 판매가 주된 판매 경로이다.
- '''[https://www.imalentstore.jp/ IMALENT]'''(중국): 초고 루멘의 고출력 손전등을 주력으로 판매하며, 세계에서 가장 밝은 손전등으로 알려져 있다. 세계적으로 통신 판매가 주된 판매 경로이다.
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