Lampe de poche

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Contexte

Une lampe de poche est un appareil portable à piles utilisé pour l'éclairage. Une unité typique se compose d'une ou plusieurs piles sèches disposées en ligne à l'intérieur d'un compartiment à piles qui forme la poignée de la lumière. Le flux d'électricité des piles à l'ampoule à l'extrémité avant de la lumière est contrôlé par un mécanisme de commutation placé entre les piles et la lampe.

Historique

Des sources lumineuses pratiques et portables ont été recherchées tout au long de l'histoire. Les torches et les bougies étaient les premières sources de lumière, mais elles ont été largement remplacées par des lanternes lorsque les gens ont appris à brûler diverses huiles animales et minérales. Cependant, ce n'est qu'au XIXe siècle que l'électricité a été exploitée pour créer de la lumière. La lampe de poche moderne alimentée par batterie a été créée en 1898 par Joshua Lionel Cowen, le propriétaire original de l'American Eveready Battery Company. Cowen a développé à l'origine une idée de luminaire décoratif pour plantes en pot. Son luminaire était composé d'un tube métallique avec une ampoule et une pile sèche. Cowen a transmis son idée à l'un de ses vendeurs Eveready, Conrad Hubert, qui a transformé le tube métallique, l'ampoule et la batterie en la première lampe de poche au monde et a commencé à vendre les piles et la lampe de poche. Au cours des cent dernières années, les progrès technologiques ont abouti à des lampes de poche avec des centaines de styles et de fonctionnalités différents. Par exemple, les lampes de poche sont maintenant fabriquées avec des piles rechargeables qui peuvent être utilisées plusieurs fois. D'autres lampes sont conçues pour des opérations spéciales, telles que le travail sous l'eau ou dans des conditions de température élevée.

Conception

La conception de lampe de poche la plus courante est la simple lampe domestique qui se compose d'une poignée en forme de tube qui contient les piles. Cette poignée est fixée à une tête filetée qui abrite le mécanisme de l'ampoule. Ces unités fonctionnent avec des batteries standard et fournissent un rendement lumineux typique. Des conceptions spéciales sont nécessaires pour un usage industriel ou professionnel. Ces lampes sont fabriquées à partir de matériaux plus épais et sont plus durables. Ils sont également destinés à produire un faisceau de lumière plus brillant. Les lampes de poche avec des faisceaux plus brillants sont utilisées par la police, les pompiers et l'armée. Les lanternes de camping sont des unités plus grandes, généralement alimentées par des batteries robustes. Celles-ci utilisent fréquemment des tubes fluorescents comme source lumineuse en raison de leur plus grande efficacité énergétique, cependant, ce type d'ampoule ne projette pas un faisceau de lumière aussi puissant ou dirigé. De plus, la taille et le poids accrus de ce type de lanterne limitent sa portabilité. Les lampes de poche fantaisie sont conçues pour être utilisées par les enfants. Ceux-ci ont tendance à être faits de plastique léger et se distinguent par leur conception visuelle. Le corps de la lampe peut être orné de revêtements décoratifs en plastique qui augmentent l'attrait pour les enfants de l'unité. Leurs conceptions sont souvent basées sur des personnages préférés de dessins animés populaires ou de livres pour enfants. Enfin, il existe une variété de lampes spécialisées conçues pour des usages particuliers. Par exemple, des lampes serpent, des tubes flexibles qui peuvent être pliés ou tordus pour fournir de la lumière dans des endroits difficiles d'accès. D'autres sont conçus pour être suffisamment petits pour tenir sur un porte-clés pour éclairer les trous de serrure.

Les facteurs à prendre en compte lors de la conception des lampes de poche incluent le rendement lumineux, la durabilité et la capacité de fonctionner dans des environnements spéciaux. La durée de vie de la batterie est également un facteur important, et certaines lumières sont conçues pour être branchées sur une prise électrique pour être rechargées ou pour maintenir une charge jusqu'à ce que cela soit nécessaire. D'autres lampes utilisent des ampoules spéciales, comme les lampes de poche de nouvelle génération construites avec des diodes électroluminescentes. Celles-ci ne sont pas aussi lumineuses que les ampoules à incandescence conventionnelles, mais leur consommation électrique est si faible qu'elles peuvent durer des centaines d'heures avec un jeu de piles conventionnelles, contre quelques dizaines d'heures pour les ampoules à incandescence.

Le processus de fabrication

Boîtier en plastique

• 1 Les composants en plastique utilisés dans la construction des lampes de poche sont généralement moulés par injection à l'aide de polystyrène et d'autres polymères durables. Dans ce processus, les granulés de plastique sont mélangés avec des agents plastifiants et des colorants. Ce mélange est liquéfié par chauffage puis injecté dans des moules de forme appropriée via un piston d'injection. Le moule est ensuite soumis à une pression élevée pour s'assurer que les moules sont complètement remplis et pour maintenir les moules ensemble contre la force des plastiques liquides injectés. Les fermetures d'extrémité sont également moulées, là où généralement les filetages internes et externes sont moulés. Des pressions aussi élevées que 2 500 tonnes peuvent être utilisées pour les mouleurs de production à grande vitesse ou à empreintes multiples.
• 2 Après le processus d'injection, le plastique fondu est refroidi en forçant l'eau à travers des canaux dans le moule. Le plastique durcit en refroidissant et la pression est relâchée. À ce stade, les deux moitiés du moule sont séparées et la partie en plastique peut être retirée pour la finition. Les polymères plastiques utilisés dans ce processus sont thermoplastiques, ce qui signifie qu'ils peuvent être fondus à plusieurs reprises afin que les morceaux de rebut puissent être retravaillés pour fabriquer des pièces supplémentaires. Par conséquent, il y a très peu de plastique gaspillé dans ce processus. Des opérations ultérieures peuvent être nécessaires pour polir, couper et finir les pièces en plastique.

Source lumineuse

• 3 Les ampoules à incandescence sont la source lumineuse la plus couramment utilisée dans les lampes de poche. Ceux-ci sont constitués d'un filament métallique scellé dans une ampoule de verre. Lorsque le filament est exposé à un courant électrique, la résistance du fil le fait chauffer et émet de la lumière dans les longueurs d'onde visibles. Le filament est soudé à deux fils qui passent à travers des trous dans une perle de verre cylindrique qui forme la base de l'ampoule. Cette structure est placée dans un luminaire et une enveloppe de verre cylindrique fermée à une extrémité est placée sur le filament. L'extrémité ouverte de l'enveloppe de verre repose contre la perle de verre.

• 4 La structure est placée à l'intérieur d'une chambre à vide et de la chaleur est appliquée pour sceller l'enveloppe de verre à la perle de verre. La chaleur fait ramollir le verre et peut provoquer le déplacement du filament d'un côté. Par conséquent, des précautions doivent être prises pour s'assurer que le filament est correctement aligné ou l'ampoule ne projettera pas un faisceau de lumière dans la bonne direction.

  D'autres sources lumineuses possibles incluent les ampoules fluorescentes, qui sont souvent utilisées dans les lanternes de camping. Ces ampoules émettent de la lumière en raison de l'excitation des molécules de gaz à l'intérieur de l'ampoule. Les LED, ou diodes électroluminescentes, sont utilisées dans certains éclairages spéciaux; ceux-ci émettent de la lumière lorsqu'ils sont exposés à des niveaux de courant électrique extrêmement faibles. L'ampoule est souvent montée devant un réflecteur en aluminium poli qui permet de focaliser la lumière pendant le fonctionnement.

Commutateur et commandes

• 5 Les circuits électroniques d'une lampe de poche varient en fonction de sa conception. Les lumières simples reposent sur un interrupteur marche/arrêt pour établir la connexion entre les fils reliant les bornes de la batterie aux fils partant de la base de l'ampoule. Ce type de commutateur est le plus souvent un type à glissière qui se déplace vers le haut ou vers le bas pour établir la bonne connexion. L'assemblage de l'interrupteur est plus compliqué dans les lumières plus sophistiquées. Un brevet américain décrit une bande métallique flexible qui est enfoncée pour créer un contact entre les fils.

Assemblage

• 6 Selon la conception et les capacités du fabricant, les unités peuvent être assemblées sur une ligne de convoyeur automatisée ou à la main. Certains modèles, en particulier ceux utilisant de petites piles de montre, ont la pile insérée lors de l'assemblage. Sinon, l'unité peut être assemblée sans les piles qui sont insérées plus tard par le consommateur. Cette opération consiste à visser l'ensemble lampe sur les filetages du boîtier.

  Une lampe de poche.

Emballage

• 7 Les unités assemblées peuvent être placées dans une certaine forme d'emballage extérieur, tel qu'un blister en plastique transparent ou une coquille de palourde. La coque en plastique peut ensuite être attachée à une carte d'affichage en carton ou emballée dans une boîte avant l'expédition.

Contrôle qualité

Les lampes de poche terminées subissent une série de tests de contrôle de la qualité pour s'assurer qu'elles fonctionnent correctement. Tout d'abord, l'ampoule doit être vérifiée pour s'assurer qu'elle est bien alignée avec le réflecteur ; s'il est mal aligné, les performances peuvent en souffrir. Deuxièmement, l'ensemble de commutateur est évalué pour déterminer s'il est en bon contact avec les fils électriques. Troisièmement, le sceau sur le compartiment de la batterie doit être vérifié pour déterminer si l'humidité ne pénètrera pas par inadvertance dans le compartiment de la batterie. Ce joint doit permettre l'évacuation des gaz pouvant se former lors du fonctionnement de la batterie.

L'ampoule elle-même doit répondre à des normes de qualité distinctes. En règle générale, les lampes de poche approuvées pour la division 2 ont une température nominale de TI à T6, où Tl est une température inférieure ou égale à 842 °F (450 °C) et T6 est inférieure ou égale à 185°F ( 85°C). Les laboratoires de test utilisés par les fabricants de lampes de poche comprennent Factory Mutual Research Corporation, Underwriters Laboratories et Demko.

Environnement dangereux

Toute lampe de poche qui sera utilisée dans un environnement dangereux ou un espace confiné doit être correctement testée pour s'assurer qu'elle respecte ou dépasse toutes les normes de sécurité applicables à ces emplacements. Les emplacements dangereux sont définis par le Code national de l'électricité et comprennent les classifications suivantes. Les emplacements de classe I sont des zones où des gaz inflammables peuvent être présents en quantités suffisantes pour produire des mélanges explosifs ou inflammables. Les emplacements de classe II peuvent être décrits comme dangereux en raison de la présence de poussières combustibles. Les emplacements de classe III contiennent des fibres et de la limaille facilement inflammables. Les atmosphères dangereuses sont en outre définies par « groupes ». Il s'agit notamment d'atmosphères contenant de l'acétylène, de l'hydrogène ou des gaz ou vapeurs présentant un danger équivalent, tels que les vapeurs d'éther éthylique, l'éthylène, le cyclopropane, l'essence, l'hexane, le naphta, le benzène, le butane, le propane, l'alcool, l'acétone, le benzol, les vapeurs de solvant de laque ou naturel gaz. Les poussières métalliques, y compris l'aluminium, le magnésium et leurs alliages commerciaux, peuvent également créer des atmosphères dangereuses. Les environnements contenant du noir de carbone, de la poussière de charbon ou de coke, de la farine, de l'amidon ou des poussières de céréales sont classés par le Code. Les lampes de poche conçues pour être utilisées dans ces environnements sont testées individuellement avant de quitter l'usine.

Le futur

Les fabricants continuent d'améliorer la conception de leurs lampes de poche. Les nouveaux modèles avec des sources d'alimentation améliorées deviennent de plus en plus populaires. Par exemple, la centrale électrique d'une nouvelle lampe de poche auto-alimentée est le révolutionnaire Freeplay Generator, qui est un mécanisme unique et breveté qui stocke l'énergie cinétique dans un ressort en acier au carbone lorsque l'utilisateur tourne une manivelle d'enroulement. Cette énergie est libérée sous forme d'énergie électrique lorsque la lumière est allumée, alimentant ainsi la lumière sans aucune autre source d'alimentation externe.

D'autres améliorations apportées aux lampes de poche incluent des polymères plus résistants pour une durabilité améliorée et une technologie informatique plus intelligente qui permettra aux mécanismes d'arrêt automatique de conserver la durée de vie de la batterie. Enfin, des techniques de moulage de plus en plus sophistiquées permettront la création de lampes de poche fantaisie dans une plus grande variété de formes et de couleurs.