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懐中電灯（北米英語）または電気トーチ（英連邦英語）は、通常トーチと略され、携帯型の手持ち式電気ランプです。かつては、光源として小型の白熱電球が一般的でしたが、2000年代初頭から発光ダイオード（LED）に取って代わられました。一般的な懐中電灯は、反射板に取り付けられた光源、光源と反射板を保護する透明なカバー（レンズと一体化されている場合もあります）、電池、スイッチで構成され、これらすべてがケースに収められています。
乾電池と小型白熱電球の発明により、 1899年頃に最初の電池式懐中電灯が誕生しました。現在、懐中電灯は主に発光ダイオードを使用し、使い捨て電池または充電式電池で動作します。中には、クランクを回したり、ランプを振ったり、握ったりすることで点灯するものもあります。また、ソーラーパネルで電池を充電するものもあります。懐中電灯は、屋外、常設照明のない場所、停電時、または携帯用の光源が必要な場合などに使用されます。
汎用的な手持ち式懐中電灯に加え、特殊用途向けに改良された様々な形状の懐中電灯が存在する。鉱山労働者やキャンパー向けに設計された、頭部やヘルメットに装着するタイプの懐中電灯は、両手を自由に使える。水中や可燃性雰囲気下で使用できる懐中電灯もある。
初期の懐中電灯は亜鉛炭素電池で動作していましたが、安定した電流を供給できず、動作を継続するには定期的な「休止」が必要でした。[ 1 ]これらの初期の懐中電灯はエネルギー効率の悪い炭素フィラメント電球も使用していたため、「休止」は短い間隔で発生しました。その結果、短時間しか点灯できず、北米では「フラッシュライト」という一般的な名称が付けられました。[ 2 ]
最初の乾電池は1887年に発明されました。それまでの電池とは異なり、液体ではなくペースト状の電解液を使用していました。この乾電池は、液漏れや破損しにくく、どの向きでも使用できたため、携帯用電気機器に適した最初の電池となりました。最初の量産型乾電池は1896年に登場し、その後すぐに携帯用電灯が発明されました。携帯用電灯は、（燃焼式の）たいまつ、ろうそく、ランタンに比べて、利便性と安全性の面で優れていました。電灯は無臭、無煙で、燃焼式の照明よりも発熱量が少なく、瞬時に点灯・消灯でき、火災の危険性もありませんでした。
1899年1月10日、イギリスの発明家デイビッド・ミセルは、アメリカン・エレクトリカル・ノベルティ・アンド・マニュファクチャリング社に譲渡された米国特許第617,592号を取得しました。[ 3 ]ミセルが設計したこの「電気装置」は、紙管の中に前後に並べられた「D」電池で駆動し、先端には電球と粗い真鍮製の反射板が取り付けられていました。[ 2 ] [ 4 ]同社はこれらの装置の一部をニューヨーク市警察に寄贈し、警察は好意的に反応しました。
初期の懐中電灯は、炭素フィラメント電球とかなり粗雑な乾電池を使用していたため、高価な目新しいもので、販売数も少なく、メーカーの関心も低かった。1904年に炭素フィラメントタイプの3倍の効率を持つタングステンフィラメントランプが開発され、さまざまなサイズの改良された電池も登場したことで、懐中電灯はより便利で普及したものとなった。瞬時に制御できるという利点と炎がないことから、手持ちの電灯はハリケーンランタンなどの燃焼式ランプに取って代わり始めた。[ 5 ]
1907 年までに、数種類の懐中電灯が利用可能になりました。筒状の手持ちタイプ、長時間使用できるランタン型、近距離作業用のポケットサイズのペンライト、遠くの物体を照らすための大型反射サーチライト型ランプなどです。1922 年、米国では推定 1,000 万人の懐中電灯ユーザーがおり、交換用電池と懐中電灯の年間売上高は 2,000 万ドルで、多くの電源式電気製品の売上高に匹敵しました。[ 6 ] 懐中電灯は中国で非常に人気になりました。1930 年代末までに、60 社が懐中電灯を製造し、中には同等の輸入モデルの 3 分の 1 の価格で販売しているものもありました。[ 7 ]懐中電灯や自動車用に開発された小型ランプは、白熱電球製造事業の重要な部門となりました。
白熱懐中電灯は、ガラス球とタングステンフィラメントからなる白熱電球を使用します。電球は真空状態、またはアルゴン、クリプトン、キセノンが充填されています。一部の高出力白熱懐中電灯は、電球の寿命と効率を向上させるために、ヨウ素や臭素などのハロゲンガスを含むハロゲンランプを使用しています。使い捨てまたはジョーク用の懐中電灯を除き、電球はユーザーが交換できます。電球の寿命はわずか数時間です。[ 9 ]
懐中電灯の白熱電球の光出力は、電球の種類によって大きく異なります。小型のキーホルダー型電球は 1 または 2ルーメンを出力します。一般的なプリフォーカス式の小型電球を使用した 2 個の D 電池懐中電灯は、15 ～ 20 ルーメン程度の光と、約 200カンデラ のビームを出力します[ 10 ]。人気の充電式フォーカス懐中電灯の 1 つのメーカーはハロゲン ランプを使用しており、218 ルーメンを出力します。比較すると、60 ワットの家庭用白熱電球は約 900 ルーメンを出力します。懐中電灯の電球の光効率、つまり入力ワット数あたりのルーメンは、電球のサイズと充填ガスによって約 8 ～ 22 ルーメン/ワットの範囲で変化し、ハロゲン充填の 12 ボルト ランプが最も効率が高くなります。
実用的な懐中電灯では、強力な白色発光ダイオード（LED）が白熱電球に取って代わるようになりました。LEDは数十年前から存在していましたが、主に低電力のインジケーターライトとして使用されていました。1999年、カリフォルニア州サンノゼのルミレッズ社は、高出力白色発光体であるLuxeon LEDを発表しました。これにより、同等の光出力を持つ白熱電球懐中電灯よりも消費電力が少なく、動作時間が長いLED懐中電灯が実現しました。最初のLuxeon LED懐中電灯は、2001年に設計されたArc LSでした。
直径5 mm パッケージの白色 LED は 、それぞれ数ルーメンしか生成しません。追加の光を提供するために、多くのユニットをグループ化することができます。それぞれ 100ミリアンペアを超える高出力 LED は、強力で厳密に制御されたビームを生成する光学設計の問題を簡素化します。チップオンボード(COB) LED を使用すると、放熱基板上に複数の LED デバイスが共通の蛍光体層で覆われ、白色光を生成します。[ 11 ] LED は白熱電球 よりもはるかに効率的で、白色 LED は 1 ワットあたり約 100 ルーメンを生成するのに対し、小型白熱電球は 1 ワットあたり 8〜10 ルーメンです。LED 懐中電灯は、同等の出力の白熱懐中電灯よりもバッテリー寿命が長くなります。[ 9 ] LED はガラスランプよりも壊れにくいです。LEDランプは、白熱光源とは異なるスペクトルの光を持ち、さまざまな色温度と演色指数の範囲で製造されています。 LEDは懐中電灯の通常の寿命に比べて寿命が長いため、多くの場合、恒久的に取り付けられます。白熱電球用に作られた懐中電灯は、より効率的なLEDランプにアップグレードできることがよくあります。[ 12 ]
LEDは一般的に、ダイオードを流れる電流を制限するための何らかの制御機構を必要とします。1.5ボルトの使い捨て電池を1個または2個使用する懐中電灯は、白色LEDの動作に必要な高電圧（約3.4ボルト）を供給するために昇圧コンバータを必要とします。乾電池を3個以上使用する懐中電灯は、抵抗器のみで電流を制限できる場合があります。一部の懐中電灯は、電池の放電に伴って光出力を安定させるために、LEDを流れる電流を電子的に制御します。LEDは入力電圧や電流に関係なくほぼ一定の色温度を維持しますが、白熱電球の色温度は電池の放電に伴って急速に低下し、赤みが強くなり、見えにくくなります。制御機能付きLED懐中電灯は、地図を読むための低照度と道路標識を確認するための高照度など、用途に応じてユーザーが選択できる出力レベルを備えている場合もあります。これは、低出力時にランプの効率が急速に低下するため、単一の白熱電球では困難です。
LED懐中電灯は、バッテリーから1ワット以上を消費し、光だけでなく熱も発生させます。光を発生させるために熱くする必要があるタングステンフィラメントとは対照的に、LEDは温度の上昇とともに光出力と寿命が低下します。LEDの放熱のために、小型で高出力のLED懐中電灯は、アルミニウムなどの熱伝導率の高いボディ、反射板、その他の部品を使用して放熱することが多く、使用中に熱くなることがあります。[ 13 ]
LED懐中電灯の光出力は、白熱電球よりもさらにばらつきが大きい。ボタン電池で動作する「キーホルダー型」のランプや、5mm のLEDを1個だけ使用したライトは、わずか数ルーメンしか出ない場合もある。一方、単三電池で動作する小型のLED懐中電灯でも、LEDを搭載していれば100ルーメンもの光を発することができる。
LEDは、白熱灯やフィルターに比べて、色光を生成する効率が非常に高い。LED懐中電灯には、白色光と色光用の異なるLEDが搭載されている場合があり、ユーザーは用途に応じて選択できる。色付きLED懐中電灯は、信号発信、特殊な検査作業、法医学的検査、負傷した野生動物の血痕追跡などに用いられる。懐中電灯には、暗順応を維持するために赤色LEDが搭載されている場合もある。紫外線LEDは、検査用ライトとして、例えば、エアコンシステムに添加された蛍光染料の漏れ検出、紙幣の検査、洗濯物やイベントチケットホルダーの紫外線蛍光マークの確認などに使用できる。赤外線LEDは、暗視システムの照明器として使用できる。LED懐中電灯は、暗視装置との互換性を考慮して設計されている場合もある。
あまり一般的ではないタイプの懐中電灯には、高輝度放電ランプ（HIDランプ）を光源として使用するものがあります。HIDガス放電ランプは、金属ハロゲン化物塩と希ガスの混合物を充填材として使用します。HIDランプは、同じ電力で従来の白熱電球懐中電灯よりも多くの光を生成しますが、高出力LEDほどではありません。白熱電球にある比較的壊れやすいフィラメントがないため、通常の白熱電球よりも長寿命で耐衝撃性に優れています。ただし、ランプの起動と動作に必要なバラスト回路のため、白熱電球よりもはるかに高価です。HIDランプは、最大出力に達するまでに短いウォームアップ時間が必要です。
LEPはLaser Excited Phosphorの略です。光源は青色レーザーダイオードで、蛍光体層に照射して白色光を生成します。2018年に最初のLEP懐中電灯が発売されて以来、現在では主に中国製のLEP懐中電灯が数十種類存在します。現在使用されているLEPモジュールには2種類あります。[ 14 ]レーザー光が蛍光体層を透過して白色光を生成するか、ミラーによって層に照射されます。ミラータイプはプラスチックモジュール内に構築されていますが、透過型モデルは通常銅/アルミニウムのシェルで構築されており、プラスチックタイプよりもはるかに小型です。
懐中電灯のアクセサリーを使用すると、光の色を変えたり、光の拡散方法を変えたりすることができます。懐中電灯のレンズに半透明の色のついたプラスチック製の円錐を被せると、光の側面を見たときの視認性が向上します。このような誘導棒は、夜間に自動車や航空機を誘導するためによく使用されます。懐中電灯の先端に装着する色のついたレンズは、例えば鉄道操車場で信号を送るために使用されます。色のついた光は、夕暮れ後に負傷した獲物を追跡するハンターや、現場の法医学的調査に役立つことがあります。赤いフィルターは、懐中電灯を消した後も夜間視力を維持するのに役立ち、動物（産卵中のアカウミガメなど）を邪魔することなく観察するのに役立ちます。[ 15 ]
タンク内部や壁、構造物内部の点検用に、一部の懐中電灯には、光ファイバーを内蔵した硬質の曲げ加工されたプラスチック製の棒、または半硬質もしくは柔軟なチューブからなる着脱式ライトガイドが用意されています。ライトガイドが不要な場合は取り外して、他の用途に使用することができます。
ペンライトは、ペンほどの大きさの小型懐中電灯で、単3形または単4形乾電池を2本使用することが多い。一部のタイプでは、白熱電球に光を集中させるレンズが一体化されているため、反射板は内蔵されていない。一方、反射板に白熱電球を取り付けたタイプもある。LEDペンライトはますます普及しつつある。低価格帯の製品は使い捨てで、電池や電球の交換はできないものもあり、販促目的で広告が印刷されている場合もある。
ヘッドランプは頭に装着するように設計されており、多くの場合、ランプとバッテリーの部品が別々になっています。バランスを良くするために、バッテリーパックは後頭部またはポケットに取り付けられます。ヘッドランプを使用すると、両手が自由になります。ヘッドランプは、ストラップの代わりに帽子のつばにクリップで留めたり、ヘルメットに取り付けたりできます。眼鏡のフレームに似たタイプもあります。ヘッドランプと同様に、角度付きヘッド懐中電灯は、バッテリーチューブの長さに垂直に光を照射します。ヘッドバンド、ベルト、またはウェビングにクリップで留めたり、平らな面に置いたりできます。一部のタイプでは、ユーザーがヘッドの角度を調整できます。フルトンMX991/U懐中電灯は、米軍兵士に支給された角度付きヘッド懐中電灯でした。同様のスタイルのライトは今でも人気があります。
タクティカルライトは、拳銃やライフルに取り付けられることがあります。標的を瞬間的に照らすことができ、銃身にレールで簡単に取り付けられるほど小型です。タクティカルライトは、銃の反動に耐え、武器を構えた状態でも容易に操作できる必要があります。
ほとんどの懐中電灯は、必要に応じてユーザーが電池や電球を交換できるように設計されていますが、安価なキーホルダーライトのような、完全に密閉された使い捨て懐中電灯も製造されています。電池が切れたり電球が切れたりすると、製品全体が廃棄されます。
ダイビングランプは加圧下でも防水性を保つ必要があり、夜間潜水や水面光が届かない場所での補助照明として使用されます。ダイビングランプのバッテリー収納部には、使用中に発生する水素ガスを排出できないため、バッテリーから放出される水素ガスを再結合させるための触媒が内蔵されている場合があります。
鉱山、船舶の機関室、化学工場、穀物倉庫など、可燃性ガスや粉塵が高濃度に存在する危険区域で働く人々は、懐中電灯内部で火花が発生しても外部で爆発が起こらないように設計された「非発火性」、「本質安全防爆型」、または「防爆型」懐中電灯を使用します。懐中電灯は、特定の用途や想定されるガスまたは粉塵の種類に応じて、当局の承認が必要となる場合があります。懐中電灯の外部温度上昇は、ガスの自然発火点を超えてはならないため、より強力なランプや電池に交換すると、承認が無効になる可能性があります。
検査用懐中電灯には、光ファイバーまたはプラスチックロッドを含むライトガイドが固定されています。別のタイプでは、柔軟なケーブルの先端、または半硬質もしくは関節式のプローブにランプが取り付けられています。このようなランプは、タンク内部や航空機などの構造物内部の検査に使用されます。可燃性液体を含むタンク内部の検査に使用される場合、検査用ライトは、液体や蒸気に引火しないように、防爆（耐火性）の定格を持つ場合もあります。[ 16 ]
耳鏡と検眼鏡は、それぞれ耳道と眼の検査のために、手持ち式の光源と拡大レンズを組み合わせた医療機器である。
海軍艦艇では、戦闘用ランタンは緊急時の携帯照明として使用されることがある。艦内の主要な区画に設置された戦闘用ランタンは、主照明が故障した場合に、取り付け部から取り外して携帯照明として使用できる。戦闘用ランタンは、白熱灯またはLEDランプを使用し、使い捨ての一次電池または充電式電池のいずれかを使用する。[ 17 ]
多くの懐中電灯は円筒形をしており、ランプアセンブリは片方の端に取り付けられています。しかし、初期のデザインはさまざまな形状をしていました。中には燭台に似たものもあり、平らな台座に固定された電池チューブの上部に電球が取り付けられ、ハンドルが付いています。多くはランタンに似ており、ハンドル付きの電池ボックスと、前面に取り付けられたランプと反射板で構成されています。電気ランタンは、狭いビームを形成するのではなく、ランタンのすぐ周囲の広い範囲を照らすために使用されます。これらは平らな面に置いたり、支持物に取り付けたりすることができます。一部の電気ランタンは、白熱電球よりも効率が高い小型蛍光灯を使用しています。携帯型の手持ち式電気スポットライトは、ポケットに収まるように設計された筒状の懐中電灯よりも大きな反射板とランプ、より強力なバッテリーを提供できます。
多機能携帯機器には、例えば携帯ラジオと懐中電灯が一体化したような、懐中電灯が機能の一つとして含まれている場合がある。例えば、ソフトウェアアプリケーションによって画面のバックライトを最大輝度にしたり、カメラのフラッシュやビデオライトをオンにしたりすることができる。2013年には、iPhoneスマートフォンがiOS 7にアップデートされ、カメラのフラッシュをオンにして「懐中電灯」として機能する機能が内蔵された。[ 18 ]
実用的な懐中電灯に加え、斬新なデザインの玩具や装飾用の携帯用電灯も、実に様々な形状で製造されてきました。1890年代には、初期の携帯用電池式ライトの一つとして、電球と電池を内蔵した陶器製の斬新なネクタイピンが作られました。子供用の玩具懐中電灯には、壁に絵を投影したり、色付きの光を照射したりするためのレンズが付属しているものや、白色光を照射するものもあります。
懐中電灯の最も一般的な電源は電池です。懐中電灯に使用される一次電池（使い捨て電池）の種類には、ボタン電池、通常タイプと高耐久性タイプの両方の炭素亜鉛電池、アルカリ電池、リチウム電池などがあります。
二次電池として、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池などがあります。電池の種類は、懐中電灯のサイズ、重量、稼働時間、形状に大きく影響します。懐中電灯のユーザーは、交換を容易にするために、一般的な種類の電池を好む場合があります。
一次電池は、使用頻度が低い場合に最も経済的です。リチウム一次電池の中には、亜鉛電池に比べて液漏れのリスクが少なく、長期間保管できるものもあります。懐中電灯を緊急時のみ使用する場合には、長期保管が便利です。また、リチウム一次電池は、水系電解液を使用する亜鉛電池よりも低温環境下でも使用できます。さらに、リチウム一次電池は亜鉛一次電池よりも内部抵抗が低いため、高出力の懐中電灯でより効率的に使用できます。
毎日長時間使用する懐中電灯は、充電式（二次）電池で動作させた方が経済的です。充電式電池用に設計された懐中電灯は、電池を取り外さずに充電できるものもあります。例えば、車内に保管しておけば、微弱充電で必要な時にいつでも使用できます。充電式懐中電灯の中には、電池の充電状態を示すインジケーターが付いているものもあります。停電時用ライトは、コンセントから電池を充電し、交流電源が遮断された後に自動的に点灯するように設計されています。停電時用ライトはコンセントから取り外して、携帯用懐中電灯として使用できます。ソーラー式懐中電灯は、太陽電池からのエネルギーを使って内蔵バッテリーを充電し、後で使用します。
機械式懐中電灯の一種は、巻き上げクランクとバネが小型発電機（ダイナモ）に接続されている。ダイナモを使ってコンデンサや電池を充電するものもあれば、ダイナモが動いている間だけ点灯するものもある。また、電磁誘導を利用して発電するものもある。これらは、チューブ内を自由に上下にスライドできる強力な永久磁石を使用し、その際にコイル状の電線を通過する。懐中電灯を振ると、コンデンサや充電式電池が充電され、光源に電流が供給される。このような懐中電灯は、商用電源や電池が利用できない緊急時に役立つ。ダイナモ式懐中電灯は、交換用電池の入手が困難だった第二次世界大戦中に人気を博した。
少なくとも1つのメーカーは、エネルギーを蓄えるためにスーパーキャパシタを使用する充電式懐中電灯を製造している。 [ 19 ] キャパシタはバッテリーよりも速く充電でき、容量を損なうことなく何度も充電できる。ただし、動作時間は、電気化学電池と比較してキャパシタの相対的な大きさによって制限される。
ほぼ放物線状の形状をした反射板は、電球から発せられた光を指向性のあるビームに集束させます。懐中電灯の中には、ランプと反射板の相対位置を調整できるものがあり、広範囲を照らす投光器から狭いビームまで、焦点を可変にすることができます。反射板は、研磨された金属、ガラス、またはアルミニウム反射仕上げのプラスチックで作られている場合があります。一部のメーカーは、滑らかな反射板の代わりに、小石状または「オレンジの皮」状の反射板を使用して、発せられる光線の均一性を向上させています。複数のLEDを使用する場合は、それぞれを個別の放物線状反射板に取り付けることができます。「全反射」アセンブリを使用する懐中電灯は、光源からの光をビームに導く透明な光学素子（ライトパイプ）を備えているため、反射面は必要ありません。光源のサイズが同じ場合、より大きな反射板またはレンズを使用すると、発せられた光の割合は同じまま、より狭いビームを生成できます。懐中電灯の中には、レンズの重量を軽減できるフレネルレンズを使用するものもあります。
反射板には、汚れや湿気を防ぐために平らな透明なカバーが付いている場合もありますが、集光ビームを形成するためにプラスチックやガラス製の「ブルズアイ」レンズを備えたデザインもあります。レンズまたは反射板カバーは、衝撃やランプの熱に耐え、透過光が反射や吸収によって過度に失われないようにする必要があります。非常に小型の懐中電灯には、ランプとは別に反射板やレンズがない場合があります。ペンライトの電球や小型LEDの中には、レンズが内蔵されているものもあります。
反射板は、趣味の分野では「投射」と呼ばれる狭いビームを形成し、前方に放射された光は反射板を外れて広範囲に拡散し、「漏れ光」を形成します。LEDはほとんどの光を半球状に放射するため、LEDが前方を向いているレンズライトや、LEDが後方を向いている反射板ライトは、漏れ光が少なくなります。可変焦点の「ズーム」ライトや「投射から投射へ」ライトは、反射板やレンズを動かすか、エミッターを動かすことができます。エミッターを動かすと、設計者はLEDの放熱を維持するという問題に直面します。
1890年代の初期の懐中電灯は、懐中電灯のファイバー本体を囲む金属リングをスイッチの接点の一つとして使用していました。もう一つの接点は可動式の金属ループで、これを下に倒してリングに接触させることで回路が完成します。懐中電灯には、スライドスイッチ、ロッカースイッチ、側面または端に取り付けられたプッシュボタンなど、さまざまな機械式スイッチが使用されています。一般的な組み合わせとしては、長時間点灯できるスライドスイッチと、断続的な使用や信号発信のためのモーメンタリボタンを組み合わせたものがあります。（初期のモデルでは、ボタンがスイッチで、スライダーは単にボタンをロックする役割を果たしていました。）電圧と電流が低いため、スイッチの設計は利用可能なスペースと製造コストによってのみ制限されます。スイッチは、汚れや湿気を防ぐために柔軟なゴム製のブーツで覆われている場合があり、位置を容易にするためにバックライトが付けられている場合もあります。もう一つの一般的なスイッチは、ライトのヘッドをひねる方式です。武器に取り付けるタイプのライトには、操作の利便性のためにリモートスイッチが備わっている場合があります。
電子制御により、ユーザーは可変出力レベルや、あらかじめプログラムされた点滅ビーコンモードやストロボモードなどの異なる動作モードを選択できます。電子制御は、ボタン、スライダー、マグネット、回転ヘッド、または回転制御リングで操作できます。懐中電灯の一部のモデルには、振動に反応したり、点灯時にライトが保持されている方向に基づいてモードを選択したりするための加速度センサーが搭載されています。少なくとも1つのメーカーは、USBポートを介して懐中電灯の機能をユーザーがプログラムできるようにしています。電子制御は、バッテリー残量、電圧の表示、または充電に関する情報を提供することもできます。制御は、バッテリーが完全に放電されるのを防いで損傷から保護するために、バッテリーが完全に放電されるのを待って明るさを自動的に段階的に下げる機能を備えている場合があります。明るさを自動的に下げるその他の理由としては、LEDエミッターの温度制御や、レンズを覆うものを懐中電灯が検出した場合に、レンズや対象物への熱による損傷を防ぐために出力を下げる機能などがあります。
LED懐中電灯の場合、明るさは調整可能な定電流レギュレータ、またはLEDのデューティサイクルを調整して平均輝度に変化を与えるパルス幅変調（PWM）によって制御されます。一部の懐中電灯システムでは、PWM制御によって懐中電灯のビームにちらつきが生じることがあり、特に移動中や動いている物体を照射している際に顕著です。これは用途によっては好ましくない場合があります。
初期の懐中電灯は、加硫繊維または硬質ゴムのチューブに金属製の端キャップを付けて使用していました。引き抜き鋼、メッキ真鍮、銅、銀、さらには木材や革など、他の多くの材料も使用されていました。現代の懐中電灯は一般的にプラスチックまたはアルミニウムで作られています。プラスチックは、低コストのポリスチレンやポリエチレンから、 ABSやガラス繊維強化エポキシのより複雑な混合物まで多岐にわたります。一部のメーカーは、自社製品用に独自のプラスチック配合を持っています。[ 20 ]懐中電灯の製造に適したプラスチックは、成形が容易で、完成した懐中電灯ケースの機械的特性が十分であるものです。アルミニウムは、無塗装、塗装、または陽極酸化処理のいずれかで、よく選ばれています。電気伝導性があり、機械加工が容易で、放熱性に優れています。アルミニウムのいくつかの標準合金が使用されています。その他の金属には、銅、ステンレス鋼、チタンなどがあり、これらは研磨して装飾的な仕上げにすることができます。亜鉛は複雑な形状に鋳造できます。マグネシウムとその合金は、アルミニウムと同様の強度と放熱性を持ちながら軽量ですが、腐食しやすいです。
金属は管状に引き伸ばすことができ、管状の押出材を機械加工して、ヘッドとテールキャップ用のねじ山、グリップ用のローレット加工、本体の装飾的かつ機能的な平面や穴を追加することができます。LED懐中電灯の金属ケースには冷却フィンが機械加工されている場合があります。プラスチックは射出成形によってほぼ最終形状に成形されることが多く、組み立てを完了するにはさらにいくつかの工程が必要です。[ 21 ] 金属ケースはLEDの放熱性を向上させますが、プラスチックは電気伝導性がなく、腐食や摩耗に強い場合があります。
産業、海洋、公共安全、軍事などの組織は、特殊な用途向けの懐中電灯の仕様を策定します。一般的に、光出力、全体寸法、バッテリーの互換性および耐久性は、最低限の基準を満たす必要があります。懐中電灯は、耐衝撃性、防水性、耐薬品性、および制御スイッチの寿命について試験される場合があります。
可燃性ガスや粉塵のある危険区域で使用することを目的とした懐中電灯は、爆発を引き起こさないことを確認するためにテストされています。[ 22 ]可燃性ガス区域での使用が承認された懐中電灯には、承認機関（MSHA、ATEX、ULなど）とテストされた条件を示す記号がマークされています。危険区域用の懐中電灯は、電球が破損した場合にランプを自動的に切断して可燃性ガスの着火を防ぐように設計されている場合があります。[ 23 ]
船舶および航空機に関する規則では、船舶の標準安全装備に含まれる懐中電灯の数と一般的な特性が規定されています。小型ボート用の懐中電灯は、防水性と浮力を備えていることが求められる場合があります。制服を着用する組織は、特定のモデルの懐中電灯を支給する場合もあれば、隊員が懐中電灯を購入する際に従うべき最低限の性能基準を定める場合もあります。
米国陸軍の旧規格MIL-F-3747Eは、単1乾電池2本または3本を使用するプラスチック製懐中電灯の性能基準を規定しており、形状はストレート型またはアングル型、標準型、防爆型、耐熱型、交通誘導型、検査型に分類されていた。この規格は白熱電球式懐中電灯のみを対象としており、1996年に廃止された。
米国では、ANSI が2009 年にFL1 懐中電灯基本性能規格を公表しました。この自主規格は、総光出力、ビーム強度、作動距離、耐衝撃性、防水性、および初期光出力の 10% までのバッテリー駆動時間に関する試験手順と条件を規定しています。FL1 規格は、消費者が規格に準拠して試験された製品を比較できるように、懐中電灯の販売に使用される用語の定義を提供します。[ 24 ]この規格は、消費者が規格に準拠して試験された製品を識別できるように、製品パッケージに特定の図記号と文言を使用することを推奨しています。試験は、製造業者自身または第三者試験機関によって実施される場合があります。
FL1規格では、パッケージに記載されている測定値は、懐中電灯に同梱されている電池の種類、または特定された種類の電池を使用して測定する必要があります。初期光出力は、新品（または充電済み）の電池を使用してライトを点灯してから30秒後に、積分球光度計で測定されます。放出される光の総量はルーメンで報告されます。光度は、懐中電灯によって生成されるビームの中で最も明るいスポットをカンデラで測定することによって決定されます。これは立体角（特定の方向への光の「円錐」）で放出されるすべての光を測定するため、ビームの強度は距離に依存しません。
作動距離は、表面に当たる最大光量（照度）が0.25ルクスまで低下する距離として定義されます。これは、晴れた夜の満月に匹敵する明るさです。この距離は、（カンデラ単位のビーム強度÷0.25ルクス）の平方根から計算されます。例えば、ビーム強度が1000カンデラの場合、作動距離は（1000/0.25）の平方根、つまり63メートルとなります。結果はメートルまたはフィートで報告されます。作動距離は、懐中電灯の使用者の視点からのものです。観察者に直接向けられた光は、特に観察者が暗視装置を装備している場合、暗い背景に対してこの距離の何倍もの距離から視認できる可能性があります。
動作時間は、付属または指定された電池を使用して、点灯後30秒経過した時点でのビーム強度が10%まで低下するまで点灯させた状態で測定されます。この規格では、動作時間中の懐中電灯の出力挙動は評価されません。制御された懐中電灯は、出力が徐々に低下してから突然消灯する場合がありますが、非制御タイプは、短時間で光出力が急激に低下する場合があります。ヘッドランプの製造元は、2メートルの距離で光出力が1ルクスまで低下するまでの動作時間を評価する別の規格を使用する場合があります。この値は、FL 1の動作時間測定値とは比較できません。
耐衝撃性は、懐中電灯を 6 つの異なる方向に落として、それが機能し続け、大きなひび割れや破損がないことを確認することによって測定されます。テストに使用した高さが報告されます。指定されている場合、防水性は衝撃テスト後に評価されます。ユニット内部に水が見えず、機能し続ける必要があります。評価はIP コード用語で示され、ジェットスプレーは IP X6、短時間の浸水は IPX7、1 メートル以上の深さでの 30 分間の浸水は IP X8 に相当します (1 メートルを超える場合は深さが報告されます)。FL1 による IP X8 の評価は、テスト プロトコルが浸水後のライトの機能のみを検査し、浸水中は検査しないため、ランプがダイバー用ライトとして使用するのに適していることを意味するものではありません。[ 25 ]
ANSIの試験条件が消費者の要求にどの程度合致しているかは消費者が判断する必要がありますが、FL1規格に準拠して試験を実施しているすべてのメーカーは、統一された基準で比較できます。LEDや白熱電球の種類によってワットあたりの光量が大きく異なるため、光量の測定値はランプへの公称電力入力（ワット）よりも懐中電灯の使用に直接関係しています。同じLEDやランプでも、異なる光学系ではビーム特性が異なります。物体の視認性は、懐中電灯から発せられる光量だけでなく、多くの要因にも左右されます。
ANSI規格FL1ではビーム幅の角度の測定は規定されていませんが、カンデラ光度と総ルーメン値を使用して消費者はビーム特性を評価できます。2つの懐中電灯の総光量（ルーメン）が似ている場合、カンデラ値が高い方がより集中したビームを生成し、遠くの物体を照らすのに適しています。また、動作距離も長くなります。2つのライトのカンデラ値が似ている場合、ルーメン値が高いライトはより広いビームを生成し、全体的に広い範囲を照らします。ビーム幅（ビームのパワーの大部分、つまり「ホットスポット」を含む）が数度の場合、スポットライトに相当し、遠くの物体を探すのに役立ちます。ビーム幅が20度以上の場合は、フラッドライトと呼ばれ、近くの広い範囲を照らすのに適しています。通常、ホットスポットが小さい懐中電灯のビームでも、スポットの周囲に「漏れ光」としていくらかの光が見えます。
2018年、米国では、Underwriter's Laboratoriesが懐中電灯とランタンに関するUL規格1576を発行し、安全要件と性能試験の概要を示した。[ 26 ]
懐中電灯とランタンのための新しい専用規格