Все що застосовуються при виготовленні освітлювальних приладів (ВП) матеріали можна розбити на три групи: светопропускающие, світловідбиваючі і конструкційні.
5.1. Світлопропускаючі матеріали
Світлопропускаючі матеріали використовуються для виготовлення лінз, розсіювачів, захисних стекол, ковпаків і т. П.
За типом вихідної сировини светопропускающие матеріали діляться на силікатні і органічні. Силікатні матеріали - це звичайні-ве скло всіх сортів, кришталь, кварц, основною складовою ко-торих служить двоокис кремнію SiO2, тобто звичайний чистий пісок. До органічних світлопропускній матеріалів відносяться світло-технічні паперу і тканини, а також поліметилметакрилат, полістиро-рол, поліетилен, полікарбонат, полівінілхлорид, поліетілентере - фталат і інші, одержувані, як правило, синтетичним шляхом.
Основним параметром светопропускающих матеріалів є коефіцієнт пропускання т - відношення світлового потоку, що пройшов-шего крізь матеріал, до світлового потоку, що упав на нього. Коеф-фициент пропускання для безбарвних матеріалів вказується зви-но у вигляді інтегральної величини (співвідношення світлових потоків у всьому видимому ділянці спектра 400 - 700 нм). Для кольорових ма-лов наводяться спектральні коефіцієнти пропускання у вигляді кри-вих залежності т від довжини хвилі.
Важливим параметром светопропускающих матеріалів є коефіцієнт заломлення, що показує, як змінюється направ-ня променя світла на кордоні повітря і матеріалу. Чим більше коеф-фициент заломлення, тим більше блискучим здається матеріал і тим більше можливостей він надає для управління распреде-ленням світла.
Як було сказано в розділі 2, пропускання може бути направ-ленним, розсіяним, направлено-розсіяним або змішаним. Рас-пределеніе коефіцієнта пропускання в просторі характери-зуется спеціальними кривими - Індикатриса.
До іншим параметрам светопропускающих матеріалів відносять-ся їх щільність (питома вага), пожежонебезпека, технологічність (температура і спосіб переробки тощо.), Твердість, стійкість до впливу хімічно активних речовин і розчинників.
Силікатні матеріали дуже тверді (не поступаються більшості сортів стали і значно перевершують алюміній і його сплави). Скло досить легко забарвлюються в самі різні кольори, і забарвлення їх дуже стійка до впливу світла, тепла і часу. По хімічній стійкості силікатні матеріали перевершують біль-шинство відомих речовин і тому ОП з ними можуть застосовуватися у виробничих приміщеннях з самої агресивним середовищем. Так-же стійкі ці матеріали і до всіх розчинників. За теплоус-тойчивости силікатні матеріали значно перевершують всі орга-нічних.
До недоліків силікатних светопропускающих матеріалів від-носяться, перш за все, їх нестійкість до ударних навантажень (хруп-кістка). Для підвищення удароустойчивости застосовують спеціальний метод обробки - гартування скла. Як правило, в ОП з галоген-ними лінійними лампами розжарювання і потужними розрядними лампами застосовуються тільки загартовані скла. Інші недоліки - досить велика щільність (не менше 2,5 г / см3), що робить виро-лія з цих матеріалів важкими; складність механічної обра-лення; дуже висока вартість багатьох кольорових і кришталевих сте-кол і чистого кварцу.
Силікатні светопропускающие матеріали досить техно-логічні. Температура розм'якшення більшості стекол не перевищуючи-ет 1000 оС, кварцу - 1500 оС. У розм'якшеному або розплавленому вигляді силікатні матеріали піддаються штампуванню, прокатці, видув-ванию, лиття, пресування.
Скло в початковому вигляді прозорі і безбарвні і тому мо-гут використовуватися в ОП в якості лінз, призматичних розсіюючи-телей або просто для захисту джерел світла та елементів конст-рукції від впливу води, агресивних парів ит. п.
Однак часто буває потрібно не просто перерозподілити світло-вої потік, а й знизити яскравість видимих частин джерел світла, а
це можливо тільки за рахунок застосування ма-ріалів з ненаправленим характером про-пускання.
Мал. 40. Інлікатріси пропускання
Переваги та недоліки силікатних матеріалів визначають області їх застосований-ня. Плоскі загартовані прозорі скла використовуються в якості захисних елементів-тов у всіх ОП прожекторні з линів-ними галогенними лампами розжарювання і потужними розрядними лампами. Призма-етичні розсіювачі широко застосовуються в вуличних світильниках як функціонального, так і декоративного призначення. Скляні лінзи (суцільні або складальні, так називаючи-ються лінзи Френеля) - невід'ємна частина всіх проекторів, світлових маяків, деяких переносних світильників. Елементи з хру-Сталь, як уже було сказано, - основа мно-гих декоративних ОП для побутових, предста-вітельскіх, видовищних та інших приміщень. Кольорові скла широко використовуються в ОП проекторного типу для створення декоратив-них ефектів в шоу-програмах і т. П. Гли - шеное (найчастіше молочне) скло - осно-ва більшості побутових світильників. Чис-тий кварц завдяки його високій прозорості-ності в ультрафіолетовій області спектра використовується при створенні облучательних установок для знезараження води і віз-духу.
У багатьох випадках силікатні матеріали є безальтер-нативними в створенні ОП. Однак в ряді ОП, зокрема, в світил-никах з люмінесцентними лампами, в останні десятиліття широ-ко застосовуються і органічні светопропускающие матеріали.
До переваг органічних светопропускающих матеріалів необхідно віднести їх велику стійкість до ударних навантажень, меншу щільність, можливість механічної обробки, часто - меншу вартість. До органічних відносяться полімерні (синте-тичні) светопропускающие матеріали, а також світлотехнічні паперу і тканини. Так як папери і тканини використовуються в виробництві тільки побутових світильників, далі про них говорити не будемо.
Всі полімерні матеріали діляться на термореактивні і тер-мопластічние. Термореактивні матеріали - це такі, які при нагріванні переходять в неплавкое і нерозчинний стан і не підлягають повторній переробці. До таких матеріалів відносяться, наприклад, карболіт, епоксидні смоли, СклоПЛАСТ, вико-мі в світлотехнічної промисловості як конструкційні. Тер-мопластічние матеріали не втрачають здатності плавитися або ра-створяться після їх нагрівання і тому допускають вторинну пе-переробкою. До цього класу належать практично всі светопропуска ющіе матеріали.
Основні характеристики светопропускающих
СПС-УФ - світлостабілізована полістирол;
Всі полімерні матеріали значно легше скла - пліт-ність більшості з них близька до 1 г / см3. Ряд матеріалів (полі-карбонат, поліпропілен) значно перевершують скло по устої-чивости кударним навантажень.
Загальним недоліком всіх полімерних матеріалів є їх низька стійкість до світла і, особливо, до ультрафіолетового випро-ню. Під дією світла більшість матеріалів жовтіє і ста-новится більш крихкими. Для підвищення стійкості до світла в по-Лімер вводять різні світлостабілізуючі добавки, які підвищують вартість матеріалів, а іноді знижують коефіцієнт пропускання. В даний час при виготовленні світильників при-змінюються майже виключно Світлостабілізована полімер-ні матеріали.
Іншим загальним властивістю для всіх синтетичних матеріалів служить їх старіння, тобто поступове погіршення светотехнічес-ких і механічних параметрів. Якщо скло може зберігати свої параметри протягом століть, то термін служби полімерних матеріал-ріалів рідко перевищує 10 років. Ще одним неприємним властивістю полімерів є їх горючість. Крім полікарбонату, все про-прозорі полімери є горючими матеріалами. Полікарбонат відноситься ктрудновоспламеняемим і самозатухаючим матеріалами; він горить до тих пір, поки знаходиться в полум'ї інших речовин, а при винесенні з полум'я - гасне.
Перевагою полімерних матеріалів є їх більш ви-сокая технологічність у порівнянні зі склом. Всі ці матеріали переробляються при значно менших температурах, ніж скло і особливо кварц.
Найбільш поширеним способом переробки полімерів є екструзія - продавлювання розплавлених матеріалів крізь щілини різної форми. Таким методом виготовляються рас-сеівателі для світильників з люмінесцентними лампами самого різного профілю і будь-якої довжини. Широко поширені також ме-тоди вакуумного формування та штампування з листів. Вироби складність ної форми і товстостінні вироби робляться литтям під тиском третьому або видувом.
Всі полімерні матеріали добре зварюються або склеюючи-ються, піддаються різним видам механічної обробки.
Низька теплостійкість полімерних матеріалів роблять не-можливим використання їх в ОП з галогенними лампами НАКу-вання і потужними розрядними лампами. Основна область застосований-ня таких матеріалів - світильники з люмінесцентними лампами і деякі побутові світильники з лампами розжарювання. В вироб-ництва світильників з люмінесцентними лампами полімерні све-топропускающіе матеріали в даний час є практичес-ки єдиним типом матеріалів для виготовлення рассеівате-лей. Найбільш поширений тут поліметилметакрилат, извес-мий також під назвами «органічне скло», «плексиглас», «ак-рил». Крім цього, для виготовлення розсіювачів використовується по-лістірол (стабілізований), рідше - поліпропілен. Поливи-нілхлоріда використовується для виготовлення штампованих Рассєї-ному, екрануючих решіток.
Особливе місце серед полімерних светопропускающих ма-лов займає полікарбонат (іноземні назви Макролон, лек - сан). Він має велику теплостійкість, ніж інші прозорі полімери (до 150 оС), менш пожежонебезпечний (самозатухає), а глав-ное - значно перевершує всі інші матеріали по стійко-сті до ударних навантажень. Тому полікарбонат застосовують при через виготовлених так званих «антивандальних» світильників, які використовуються для освітлення під'їздів, сходових клітин та ліф-тов в житлових будинках, в підземних пішохідних переходах, для садово-паркового освітлення - тобто в місцях, де світильники можуть під -вергаться навмисному руйнуванню. Крім цього, полікарбонат ис-користується для виготовлення розсіювачів і захисних ковпаків в ОП з високим ступенем захисту (IP54, IP65), що застосовуються для освітленні-ня виробничих приміщень. Широкому впровадженню цього ма-териала заважає його висока вартість (в 3 - 4 рази дорожче полістиро-рола), а також велика трудомісткість виготовлення виробів з нього.
Полімерні светопропускающие матеріали, як і скло, мо-гут мати різний характер світлопропускання. З матеріалів з направленим пропусканням роблять призматичні рассеівате-ли; з дифузним і направлено-дифузним пропусканням - опа-ловие або молочні розсіювачі.
При оцінці застосовності типів розсіювачів необхідно мати на увазі, що призматичні розсіювачі забезпечують біль-шие ККД світильників, але практично не зменшують яскравість источ-ників світла.