國內(nèi)外警用搜索燈具的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)分析*

陳明文 樊鈺鋒 彭振堅(jiān) 李瑞玲 宋革

1．鄭州歐麗電子（集團(tuán)）股份有限公司 2．鄭州通信設(shè)備有限公司3．國家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（中山） 4．公安部第一研究所

一、引言

搜索燈（英文：Searchlight，德文：Suchscheinwerfer），又叫探照燈，是一種具備大功率光源和特定配光部件的照明裝置，能夠滿足遠(yuǎn)距離搜索時的照明需要。在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，搜索燈經(jīng)常作為夜戰(zhàn)中的照明工具，或干擾敵方視覺的戰(zhàn)術(shù)手段。

光電和材料技術(shù)的綜合發(fā)展帶來搜索燈總體性能的大幅提高，其應(yīng)用拓展至警用領(lǐng)域，功能和用途得到迅速發(fā)展。但在我國，警用搜索燈在研發(fā)、制造、檢驗(yàn)、采購及質(zhì)量監(jiān)督等環(huán)節(jié)仍然沒有完整的技術(shù)依據(jù)，其發(fā)展受到一定程度的制約。

本文闡述了警用搜索燈具的現(xiàn)狀、技術(shù)性能和發(fā)展趨勢，并對幾種典型警用搜索燈具光電特性進(jìn)行了測試和評價。

二、警用搜索燈簡介

（一）警用搜索燈的分類

1．按結(jié)構(gòu)形式分

按結(jié)構(gòu)形式，警用搜索燈可分為普通型搜索燈、鏡面型搜索燈和透鏡型搜索燈。普通型搜索燈由簡單安裝在機(jī)殼中的光源（一般是鹵鎢燈）和球面鏡組成；鏡面型搜索燈主要由光源、曲面鏡、透鏡和調(diào)節(jié)裝置組成，曲面鏡前的光源與透鏡之間的光斑焦點(diǎn)位置可調(diào)；透鏡型搜索燈主要由光源、球面鏡、透鏡和調(diào)節(jié)裝置組成，光源置于球面鏡前，光源前放置透鏡（內(nèi)平外凸），所以又稱為凸透鏡型搜索燈。

2．按光源類型分

按光源類型，警用搜索燈可分為鹵鎢燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、超高壓的HID燈和LED燈等。

3．按使用方式分

按使用方式，警用搜索燈可分為手提式、背帶式、車載遙控式、固定式等。

（二）警用搜索燈的主要應(yīng)用

搜索燈在警用領(lǐng)域的應(yīng)用場合非常廣泛，除野外搜尋、現(xiàn)場勘察、消防指揮、邊防巡視等照明應(yīng)用外，還可作為戰(zhàn)術(shù)手段使用。

1．作為戰(zhàn)術(shù)燈，防暴致眩

作為戰(zhàn)術(shù)燈使用的搜索燈光照度非常高，對被照射人的眼睛有強(qiáng)烈的視覺抑制作用。在光線不足的陰暗地區(qū)對抗時，近距離直射對方眼睛會使其產(chǎn)生短暫的失明，且最少90秒后才能恢復(fù)大概70%的視力。因此，搜索燈可以在黑夜環(huán)境、遂道、洞穴或建筑物內(nèi)對罪犯進(jìn)行有效抓捕，避免不必要的犧牲，提高警察執(zhí)行搜索任務(wù)的效率。另外，強(qiáng)光搜索燈也可作為非致命性武器在防暴任務(wù)中使用。

2．紅外偵察

搜索燈可與紅外夜視儀一起使用，組成主動紅外夜視系統(tǒng)。該系統(tǒng)借助搜索燈主動發(fā)出的紅外光線對目標(biāo)進(jìn)行輻射照射，從而進(jìn)行夜間隱蔽偵察、瞄準(zhǔn)和照相。

3．調(diào)查取證

為執(zhí)行任務(wù)人員的夜間觀察、搜索、攝像、錄像等提供必要的照明條件。

4．搜救監(jiān)測

搜索燈可廣泛應(yīng)用于夜間的陸地救援、海面搜救、邊境稽毒、邊境和海岸線監(jiān)測以及輸電線路和建筑事故的檢測。

5．信號指示

利用光波的長短、顏色及強(qiáng)弱光閃爍，可以組成不同意義的戰(zhàn)術(shù)信號和求救信號。戰(zhàn)術(shù)搜索燈在應(yīng)對不斷蔓延的恐怖活動、軍事作戰(zhàn)、烈性犯罪等特種作戰(zhàn)的過程中也扮演著極其重要的角色。

6．攻擊作用

具有攻擊作用的警用搜索燈前端一般采用航空鋁合金材質(zhì)，帶有六瓣形攻擊性棘槽，可起到攻擊致痛的作用。

三、國內(nèi)外警用搜索燈的現(xiàn)狀

（一）我國警用搜索燈現(xiàn)狀

我國對警用搜索燈的應(yīng)用研究和技術(shù)跟蹤起步較晚，相應(yīng)產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范建立、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀也與歐美國家存在一定的差距。國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)廠家超過1000家，燈具品種繁多，但缺乏統(tǒng)一的生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采購和使用也缺乏完整的技術(shù)依據(jù)。

（二）國外警用搜索燈現(xiàn)狀

美國、英國、法國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家對警用搜索燈的研究起步較早，相繼研制開發(fā)了適用于多種場合的警用搜索燈，制訂了相應(yīng)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。美國警用搜索燈研究較為成熟的品牌主要有Surefire、Pelican、Inova、Streamlight、Maglite、Princeton、Zebralight等，德國有Led lenser、Osram、Britelite等，日本有三菱、松下、Gentos等。

發(fā)達(dá)國家的光電燈具制造水平有較為雄厚的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)，警用照明燈具結(jié)構(gòu)精密、防水耐用、發(fā)熱量小、安全可靠，特制外殼材料能確保產(chǎn)品耐受強(qiáng)力碰撞和沖擊。國外有一些特殊類型警用燈具甚至達(dá)到了防護(hù)等級的最高級IP68。對于要求防爆等級的產(chǎn)品，則在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加隔爆設(shè)計(jì)，更有利于燈具在特種環(huán)境里的安全使用。

近年來，LED光源進(jìn)入照明領(lǐng)域，超高亮度白光LED 因其光效高、無污染、體積小、可隨意組合、易開發(fā)等特點(diǎn)，且易于實(shí)現(xiàn)電子控制智能化，已成為國外警用搜索燈的主要光源之一。

四、我國常用警用搜索燈的測試與技術(shù)分析

警用搜索燈需具有便攜、高效、可戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用及高可靠性等特點(diǎn)，故在其使用環(huán)境、結(jié)構(gòu)形式、電源類型、光源種類、光效參數(shù)、安全性能、附件配置、可靠性等方面應(yīng)具有一定的特殊性。

（一）光電特性指標(biāo)測試

本測試通過抽取市場上常見的11款典型警用搜索燈具（樣品外觀見圖1、圖2）進(jìn)行光電特性測試，分析我國使用的警用搜索燈具現(xiàn)狀和存在的主要問題。樣品生產(chǎn)廠家涵蓋美國、中國、中國臺灣地區(qū)，燈具光源包括常用LED和HID。樣品測試的主要參數(shù)匯總在此省略。

（二）主要技術(shù)指標(biāo)測試評價

1．色度評價

（1）顯色性指數(shù)和特殊顯色指數(shù)R9

國際照明委員會CIE把太陽的顯色指數(shù)定為100，各類光源的顯色指數(shù)各不相同，如高壓鈉燈的顯色指數(shù)為Ra=23，熒光燈管顯色指數(shù)Ra=60～90。顯色指數(shù)越接近100，顯色性就越好。為正確表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色，需使用顯色指數(shù)（Ra）高的光源，對于取證照明等特殊場合，R9（紅色）顯色指數(shù)尤為重要。

一般來說，探照燈的初始顯色指數(shù)Ra≥80，特殊顯色指數(shù)R9＞0，表1列出了顯色指數(shù)的測試數(shù)據(jù)。

從表1實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出，只有10號燈具該項(xiàng)指標(biāo)理想，其余全部顯色指數(shù)Ra偏低、R9為負(fù)數(shù)。主要原因是其光源以氣體放電燈及LED為主，而這兩類光源的顯色指數(shù)表現(xiàn)能力因材料、工藝的差別可能產(chǎn)生極大的性能差異。

（2）色品坐標(biāo)

設(shè)定燈具的色品坐標(biāo)在CIE1931色度圖上必須符合以下范圍：0.200≤x≤0.600，-2.3172x2+2.3653x0.2800≤y≤-2.3172x2+2.3653x-0.1000。測色品坐標(biāo)數(shù)據(jù)見表2。

從表2實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出，測試的燈具色品坐標(biāo)x、y均在標(biāo)準(zhǔn)取值范圍內(nèi)。

2．光束角和中心光強(qiáng)的評價

（1）光束角

參考有關(guān)探照燈具標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定光束角在3°～8°之間。

從表3數(shù)據(jù)可以看出，所測燈具的光束角均在參考評價標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。其中5號燈具的光束角為1.6°，該燈具照射距離在所測樣品燈具中是最遠(yuǎn)的，實(shí)測時在黑暗中照射500米處仍然可以清晰辨認(rèn)五號字體。

（2）中心光強(qiáng)

借助船用和強(qiáng)光手電的標(biāo)準(zhǔn)，表4以燈具最低中心光強(qiáng)值28125cd為預(yù)訂數(shù)值，列出所測燈具的中心光強(qiáng)和偏差數(shù)值。需要說明的是，該光強(qiáng)值假設(shè)空氣透射率為0.8的時候，在300米處得到0.25lx的照度，0.25lx約等于晴朗的滿月夜晚地面獲得的照度值。船用為2000000cd，但不是可充電式的；單警強(qiáng)光手電為3000cd，一般20W以上的LED反射型燈可以達(dá)到該光強(qiáng)值。

中心光強(qiáng)測試的分析如圖3所示。從圖3可以看出，實(shí)際測量的中心光強(qiáng)普遍比標(biāo)準(zhǔn)限值28125cd低，測試的11款燈具中只有3款的中心光強(qiáng)大于標(biāo)準(zhǔn)限值，其中5號和8號燈具遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)限值。對比樣品后發(fā)現(xiàn)，中心光強(qiáng)較高的燈具其光源均為HID，而幾款低于標(biāo)準(zhǔn)限值的燈具光源均為LED，出現(xiàn)這種情況的原因主要是HID光源的功率相對LED光源要高得多，兩者光通量差距較大。

3．安全及外觀標(biāo)記評價

（1）安全

警用搜索燈具的安全要求一方面應(yīng)滿足特殊場合使用的需要，比如在防爆、防水、防塵等方面有一定要求。安全還涉及電氣性能、電氣強(qiáng)度、爬電距離和電氣間隙、耐久性和耐熱性、耐燃燒、不漏電等。其中不合格率較高的項(xiàng)目為防爆、防水、電源連接、絕緣電阻和電氣強(qiáng)度、耐熱燃燒。

在測試中，部分LED搜索燈具在潮濕環(huán)境（溫度 22℃～32℃，濕度90%～96%）點(diǎn)燃48h后測試，打開開關(guān)，有擊穿現(xiàn)象；使用普通PVC導(dǎo)線而未使用耐高溫線連接HID燈燈座，導(dǎo)致燈具正常工作時導(dǎo)線絕緣溫度超過限值；經(jīng)過潮濕處理后的燈具，絕緣性能、爬電距離和電氣間隙會因?yàn)槌睗穸鴾p小。燈具產(chǎn)品絕緣層的擊穿一般是不可恢復(fù)的，通常由絕緣材料不符合要求造成；爬電距離和電氣間隙會因?yàn)樗值拇嬖?，在高電場環(huán)境下出現(xiàn)瞬時擊穿的現(xiàn)象。

在耐壓耐久性試驗(yàn)中，燈具的某些元件/部件在承受最高額定電壓的情況下出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損壞，導(dǎo)致燈具試驗(yàn)不合格。國內(nèi)部分廠家過分考慮節(jié)約成本是其主要原因。

此外，在所測評的幾款警用搜索燈具中，采用充電電池供電的燈具存在充電插座、插頭不規(guī)范，因接觸不良或材料太差引起充電線、插頭發(fā)熱的問題。

（2）外殼材料

警用搜索燈具因其使用環(huán)境惡劣，在使用中經(jīng)常要承受各種機(jī)械撞擊、化學(xué)物質(zhì)侵襲和溫濕度變化的考驗(yàn)，其外殼必須具有一定的強(qiáng)度、韌性和良好的防潮耐腐特性。隨著現(xiàn)代高分子聚合物材料的發(fā)展與應(yīng)用，有些警用搜索燈具廠家（如測試樣品中的5號燈具），外殼采用聚碳酸酯（PC）材料制造，其各項(xiàng)物理、化學(xué)指標(biāo)均超過鋁合金等材料，燈具前透鏡鏡片采用5mm厚度玻璃，并且根據(jù)需要配備10mm厚防爆玻璃，不僅硬度高，而且采用雙面鍍膜工藝，透光率高。優(yōu)質(zhì)的外殼材料是生產(chǎn)出高防護(hù)等級和防爆等級軍警燈具的重要條件。

（3）貯存

警用搜索燈具屬于移動照明燈具，采用各種電池供電。目前多采用鋰離子電池，需要在貯存6個月時補(bǔ)充充電一次，以防電池能量完全耗盡導(dǎo)致整燈損壞，保證警用突發(fā)狀況下的正常使用。在某些警用搜索燈具樣品中缺少對燈具貯存保養(yǎng)的說明。

（4）外觀標(biāo)記

警用搜索燈具的外觀標(biāo)記雖然不是影響最終使用效果的因素，但作為特殊用途的專業(yè)照明燈具，如果外觀質(zhì)量粗糙、結(jié)構(gòu)材料不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，同樣會對使用產(chǎn)生影響。比如標(biāo)記不規(guī)范，把電池類型標(biāo)記錯誤，把充電鋰電池標(biāo)記為鉛酸電池，把3節(jié)串聯(lián)供電的鋰電組工作電壓“9V～12.6V”標(biāo)記為“8V～15V”等。

五、結(jié)論

本文針對警用搜索燈具的使用場合和功能特點(diǎn)，對幾款國內(nèi)外便攜式警用搜索燈具的光電特性進(jìn)行了測試、評價與技術(shù)分析，指出了目前國內(nèi)警用搜索燈具存在的主要問題，為相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了重要的依據(jù)。

[1]中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GA 883-2010 公安單警裝備警用強(qiáng)光手電[S].

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB 7000.1-2007 一般安全要求與試驗(yàn)[S].

[3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 19658-2005/IEC 61341:1994反射燈中心光強(qiáng)和光束角的測量方法[S].

[4]Berkhout, J., Dell, T., Schieber, F.．Conspicuity of Point-Sequential Light Signals Used to Mark Emergency Vehicles．In Report on the CIE Workshop: Photometry of Flashing Lights, 1999．Warsaw[R].

[5]Cole, B.L., Hughes, P.K.．Afield Trial of Attention and Search Conspicuity[J], 1984．Human Factors 26, 299-313.

[6]Carbon Arc Searchlight Forum 2003．High Accuracy Flashlight Scene Determination for Shot Boundary Detection[OL]．Signal Processing: Image Communication, 18(3):203-219.

[7]DeLorenzo, R., Eilers, M.．Lights & Siren: A Review of Emergency Vehicle Warning Systems, [J], 1991．Annals of Emergency Medicine 20 (12), 1331-1335.

[8]公安部安全與警用電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心．警察技術(shù),1994(1).