СВЕТОТЕХНИКА

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Все применяемые при изготовлении осветительных приборов (ОП) материалы можно разбить на три группы: светопропускающие, светоотражающие и конструкционные.

5.1. Светопропускающие материалы

Светопропускающие материалы используются для изготовления линз, рассеивателей, защитных стекол, колпаков и т. п.

По типу исходного сырья светопропускающие материалы делятся на силикатные и органические. Силикатные материалы — это обыч­ное стекло всех сортов, хрусталь, кварц, основной составляющей ко­торых служит двуокись кремния SiO2, то есть обычный чистый песок. К органическим светопропускающим материалам относятся свето­технические бумаги и ткани, а также полиметилметакрилат, полисти­рол, полиэтилен, поликарбонат, поливинилхлорид, полиэтилентере - фталат и другие, получаемые, как правило, синтетическим путем.

Основным параметром светопропускающих материалов является коэффициент пропускания т — отношение светового потока, прошед­шего сквозь материал, к световому потоку, упавшему на него. Коэф­фициент пропускания для бесцветных материалов указывается обыч­но в виде интегральной величины (соотношения световых потоков во всем видимом участке спектра 400 - 700 нм). Для цветных материа­лов приводятся спектральные коэффициенты пропускания в виде кри­вых зависимости т от длины волны.

Важным параметром светопропускающих материалов является коэффициент преломления, показывающий, как изменяется направ­ление луча света на границе воздуха и материала. Чем больше коэф­фициент преломления, тем более блестящим кажется материал и тем больше возможностей он предоставляет для управления распреде­лением света.

Как было сказано в разделе 2, пропускание может быть направ­ленным, рассеянным, направленно-рассеянным или смешанным. Рас­пределение коэффициента пропускания в пространстве характери­зуется специальными кривыми — индикатрисами.

К другим параметрам светопропускающих материалов относят­ся их плотность (удельный вес), пожароопасность, технологичность (температура и способ переработки и др.), твердость, устойчивость к воздействию химически активных веществ и растворителей.

Силикатные материалы характеризуются, прежде всего, аб­солютной негорючестью, поэтому они могут применяться в ОП с любыми источниками света. Их коэффициент преломления мо­жет изменяться в достаточно широких пределах за счет введения в состав стекла солей различных металлов, прежде всего свинца. Стекло с высоким содержанием свинца и большим коэффициен­том преломления получило название хрусталя или хрустального стекла и широко используется в производстве дорогих декоратив­ных ОП для представительских помещений и быта (хрустальные люстры и т. п.).

Силикатные материалы очень тверды (не уступают большинству сортов стали и значительно превосходят алюминий и его сплавы). Стекла достаточно легко окрашиваются в самые различные цвета, и окраска их очень устойчива к воздействию света, тепла и времени. По химической стойкости силикатные материалы превосходят боль­шинство известных веществ и поэтому ОП с ними могут применяться в производственных помещениях с самой агрессивной средой. Так­же устойчивы эти материалы и ко всем растворителям. По теплоус­тойчивости силикатные материалы значительно превосходят все орга­нические.

К недостаткам силикатных светопропускающих материалов от­носятся, прежде всего, их неустойчивость к ударным нагрузкам (хруп­кость). Для повышения удароустойчивости применяют специальный метод обработки — закаливание стекла. Как правило, в ОП с галоген­ными линейными лампами накаливания и мощными разрядными лам­пами применяются только закаленные стекла. Другие недостатки — довольно большая плотность (не менее 2,5 г/см3), делающая изде­лия из этих материалов тяжелыми; сложность механической обра­ботки; очень высокая стоимость многих цветных и хрустальных сте­кол и чистого кварца.

Силикатные светопропускающие материалы достаточно техно­логичны. Температура размягчения большинства стекол не превыша­ет 1000 оС, кварца — 1500 оС. В размягченном или расплавленном виде силикатные материалы поддаются штамповке, прокатке, выду­ванию, литью, прессованию.

Стекла в исходном виде прозрачны и бесцветны и поэтому мо­гут использоваться в ОП в качестве линз, призматических рассеива­телей или просто для защиты источников света и элементов конст­рукции от воздействия воды, агрессивных паров ит. п.

Однако часто бывает нужно не просто перераспределить свето­вой поток, но и понизить яркость видимых частей источников света, а

это возможно только за счет применения ма­териалов с ненаправленным характером про­пускания.

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

рассеянное

Для получения таких стекол в них при варке вводят соли различных металлов. Стек­ло, оставаясь бесцветным, становится не про­зрачным, а светорассеивающим материалом. Светорассеивающие стекла получили назва­ние «глушеных». В зависимости от степени рассеяния света глушеные стекла делятся на опалиновые (слабое рассеяние, заметная доля направленного пропускания), опаловые (средняя степень рассеяния; при наблюдении через такое стекло лампы накаливания слабо видна только нить накала) и молочные — пол­ное рассеяние света (рис. 40).

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

в) лиффузное (рассеянное)

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Рис. 40. Инликатрисы пропускания

Достоинства и недостатки силикатных материалов определяют области их примене­ния. Плоские закаленные прозрачные стекла используются в качестве защитных элемен­тов во всех ОП прожекторного типа с линей­ными галогенными лампами накаливания и мощными разрядными лампами. Призмати­ческие рассеиватели широко применяются в уличных светильниках как функционального, так и декоративного назначения. Стеклянные линзы (сплошные или наборные, так называ­емые линзы Френеля) — неотъемлемая часть всех проекторов, световых маяков, некоторых переносных светильников. Элементы из хру­сталя, как уже было сказано, — основа мно­гих декоративных ОП для бытовых, предста­вительских, зрелищных и других помещений. Цветные стекла широко используются в ОП проекторного типа для создания декоратив­ных эффектов в шоу-программах и т. п. Глу - шеное (чаще всего молочное) стекло — осно­ва большинства бытовых светильников. Чис­тый кварц благодаря его высокой прозрач­ности в ультрафиолетовой области спектра используется при создании облучательных установок для обеззараживания воды и воз­духа.

Во многих случаях силикатные материалы являются безальтер­нативными в создании ОП. Однако в ряде ОП, в частности, в светиль­никах с люминесцентными лампами, в последние десятилетия широ­ко применяются и органические светопропускающие материалы.

К достоинствам органических светопропускающих материалов необходимо отнести их большую устойчивость к ударным нагрузкам, меньшую плотность, возможность механической обработки, часто — меньшую стоимость. К органическим относятся полимерные (синте­тические) светопропускающие материалы, а также светотехнические бумаги и ткани. Так как бумаги и ткани используются в производстве только бытовых светильников, далее о них говорить не будем.

Все полимерные материалы делятся на термореактивные и тер­мопластичные. Термореактивные материалы — это такие, которые при нагревании переходят в неплавкое и нерастворимое состояние и не подлежат повторной переработке. К таким материалам относятся, например, карболит, эпоксидные смолы, стеклопласты, используе­мые в светотехнической промышленности как конструкционные. Тер­мопластичные материалы не теряют способности плавиться или ра­створяться после их нагревания и поэтому допускают вторичную пе­реработку. К этому классу относятся практически все светопропуска­ющие материалы.

В таблице 22 приведены физические параметры наиболее рас­пространенных светопропускающих полимерных материалов и стек­ла (данные взяты из книг В. И. Долгополова «Светотехнические мате­риалы», Энергия, 1972; Ю. Ф. Мельникова «Светотехнические мате­риалы», Высшая школа, 1976 и А. Г. Гальченко «Современные поли­мерные светотехнические материалы», Дом Света, Москва, 2000).

Таблица 22

Основные характеристики светопропускающих

материалов

Материал

Плотность,

г/см3

Коэффициент

пропускания

Ударная

вязкость,

кДж/м2

Твёрдость,

Н/мм2

Теплостой­кость, °С

ПММА

1,19

0,92

10-12

190

90-105

ПС

1,05

0,90

10

180

95-97

СПС-УФ

1,05

0,60

40

150

90

ПК

1,2

0,90

130-150

120

150

ПЭ

0,95

0,75

-

50

90

ПП

0,9

0,75

-

60-65

90

ПЭТФ

1,27

0,90

-

150

75

Стекло

2,3-2-7

0,92

-

-

600-800

ПММА — полиметилметакрилат; ПС — полистирол;

СПС-УФ — светостабилизированный полистирол;

ПК — поликарбонат;

ПЭ — полиэтилен;

ПП — полипропилен;

ПЭТФ — полиэтилентерефталат.

Все полимерные материалы значительно легче стекла — плот­ность большинства из них близка к 1 г/см3. Ряд материалов (поли­карбонат, полипропилен) значительно превосходят стекло по устой­чивости кударным нагрузкам.

Общим недостатком всех полимерных материалов является их низкая устойчивость к свету и, особенно, к ультрафиолетовому излу­чению. Под действием света большинство материалов желтеет и ста­новится более хрупкими. Для повышения устойчивости к свету в по­лимеры вводят различные светостабилизирующие добавки, которые повышают стоимость материалов, а иногда снижают коэффициент пропускания. В настоящее время при изготовлении светильников при­меняются почти исключительно светостабилизированные полимер­ные материалы.

Другим общим свойством для всех синтетических материалов служит их старение, то есть постепенное ухудшение светотехничес­ких и механических параметров. Если стекло может сохранять свои параметры в течение столетий, то срок службы полимерных матери­алов редко превышает 10 лет. Еще одним неприятным свойством полимеров является их горючесть. Кроме поликарбоната, все про­зрачные полимеры являются горючими материалами. Поликарбонат относится ктрудновоспламеняемым и самозатухающим материалам; он горит до тех пор, пока находится в пламени других веществ, а при выносе из пламени — гаснет.

Достоинством полимерных материалов является их более вы­сокая технологичность по сравнению со стеклом. Все эти материалы перерабатываются при значительно меньших температурах, чем стекло и особенно кварц.

Наиболее распространенным способом переработки полимеров является экструзия — продавливание расплавленных материалов сквозь щели различной формы. Таким методом изготавливаются рас­сеиватели для светильников с люминесцентными лампами самого разного профиля и любой длины. Широко распространены также ме­тоды вакуумного формования и штамповки из листов. Изделия слож­ной формы и толстостенные изделия делаются литьем под давлени­ем или выдувом.

Все полимерные материалы хорошо свариваются или склеива­ются, поддаются различным видам механической обработки.

Низкая теплоустойчивость полимерных материалов делает не­возможным использование их в ОП с галогенными лампами накали­вания и мощными разрядными лампами. Основная область примене­ния таких материалов — светильники с люминесцентными лампами и некоторые бытовые светильники с лампами накаливания. В произ­водстве светильников с люминесцентными лампами полимерные све­топропускающие материалы в настоящее время являются практичес­ки единственным типом материалов для изготовления рассеивате­лей. Наиболее распространен здесь полиметилметакрилат, извес­тный также под названиями «органическое стекло», «плексиглас», «ак­рил». Кроме этого, для изготовления рассеивателей используется по­листирол (стабилизированный), реже — полипропилен. Поливи­нилхлорид используется для изготовления штампованных рассеи­вателей, экранирующих решеток.

Особое место среди полимерных светопропускающих материа­лов занимает поликарбонат (иностранные названия макролон, лек - сан). Он имеет большую теплоустойчивость, чем другие прозрачные полимеры (до 150 оС), менее пожароопасен (самозатухает), а глав­ное — значительно превосходит все другие материалы по устойчиво­сти к ударным нагрузкам. Поэтому поликарбонат применяют при из­готовлении так называемых «антивандальных» светильников, которые используются для освещения подъездов, лестничных клеток и лиф­тов в жилых домах, в подземных пешеходных переходах, для садово­паркового освещения — то есть в местах, где светильники могут под­вергаться нарочитому разрушению. Кроме этого, поликарбонат ис­пользуется для изготовления рассеивателей и защитных колпаков в ОП с высокой степенью защиты (IP54, IP65), применяемых для освеще­ния производственных помещений. Широкому внедрению этого ма­териала мешает его высокая стоимость (в 3 - 4 раза дороже полисти­рола), а также большая трудоемкость изготовления изделий из него.

Полимерные светопропускающие материалы, как и стекло, мо­гут иметь различный характер светопропускания. Из материалов с направленным пропусканием делают призматические рассеивате­ли; с диффузным и направленно-диффузным пропусканием — опа­ловые или молочные рассеиватели.

При оценке применимости типов рассеивателей необходимо иметь в виду, что призматические рассеиватели обеспечивают боль­шие КПД светильников, но практически не уменьшают яркость источ­ников света.

СВЕТОТЕХНИКА

Как выбрать светодиодную ленту

Светодиодная лента сегодня уверенно выходит на лидирующие позиции, вытесняя другие виды популярного энергосберегающего оборудования. Без нее не обходится ни ремонт дома или квартиры, ни оборудование офиса, ни тюнинг автомобиля, ни …

Как влияет освещение на трудоспособность сотрудников?

Искусственное освещение в помещении способно оказывать серьезное воздействие на работоспособность и самочувствие сотрудников. Поэтому при выборе систем освещения для офисов рекомендуется придерживаться ряда правил, которые помогут создать комфортную обстановку и …

Делаем освещение спортивной площадки — чем лучше осветить и как подобрать прожекторы правильно?

Когда есть желание и возможность заниматься любимым спортом дома в ночное время, нужно позаботиться о правильном освещении, ведь это залог комфортной игры. Самые популярные в Украине варианты - теннисный корт …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.