Пролить свет и сберечь энергию: как использовать поликарбонат в освещении

Различные виды пластика — одни из основных материалов в светотехнической промышленности, особенно когда речь идет о LED-освещении. В этой статье мы поговорим, почему поликарбонат является удобным, а зачастую безальтернативным вариантом для изготовления осветительных приборов и какие преимущества он предоставляет производителям и проектировщикам с точки зрения дизайна, экономичности, функциональности и других характеристик.

Поликарбонат — основной материал многих ламп, которые стали современной классикой и приобрели культовый статус. В их числе настольная лампа AMAMI японского индустриального дизайнера Наото Фукусавы, разноцветные светильники Flowerpot знаменитого датчанина Вернера Пантона, а также Nesso — ярко-оранжевая лампа в виде приплюснутого гриба, спроектированная итальянским пионером дизайна Джанкарло Маттиоли. Nesso приобрела особую популярность в последнее время, с развитием тренда на ретрофутуризм и эстетику 1960-х в целом. Помимо того, все три светильника — частые элементы актуального в 2024 году дофаминового декора, о котором мы рассказывали в одной из предыдущих статей. 

Еще одним заметным событием 2024 года стала собранная вручную лампа Gramophone Lamp туркменского дизайнера Артёма Алимпиева. Ее главный, наиболее заметный элемент, давший название проекту, — это круглый диск из поликарбоната на алюминиевой подставке. Конструкция мягко рассеивает свет от расположенной за диском лампы; освещение можно регулировать с помощью сенсорного и аналогового диммеров. Алимпиев в этом проекте обыгрывает темы минимализма и ретро: соединяет ностальгическую форму, футуристический пластик и матовый металл; за счет диммера не только внешний вид, но и сам процесс регулирования освещения вызывает стойкую ностальгическую ассоциацию с ручками старых проигрывателей и радиоприемников.

Посмотреть, как этот объект выглядит в действии, можно в этом видео.

Разумеется, поликарбонат пригоден не только для дорогостоящих дизайнерских предметов. Благодаря оптимальной стоимости и целому ряду физических характеристик его используют максимально широко.

Особенно востребован поликарбонат при изготовлении элементов светодиодного освещения (LED): линз, плафонов, объемных букв, лицевой стороны рекламных боксов и витрин, уличных и площадных светильников. Универсальность этого материала объяснима его прочностью и долговечностью, термостойкостью и оптическими свойствами, которые особенно важны для производства светильников.

Прозрачный поликарбонат равномерно отражает и направляет от 90 до 97% света, а матовый равномерно распределяет свет и помогает скрыть источники освещения. Он термически стабилен, стоек к нагреванию, при этом гибок и устойчив к ультрафиолетовому излучению. Ниже мы 

• Долговечность. Светоизлучающий диод, или СИД — это твердотельный полупроводниковый прибор, который служит гораздо дольше, чем традиционные лампы накаливания. Исходя из этого, материалы, используемые для защиты источника света, должны быть как минимум такими же долговечными. Альтернатива поликарбонату — стекло, но поликарбонат примерно в 30 раз прочнее и способен выдерживать значительные ударные и ветровые нагрузки. Именно поэтому его используют не только для LED-светильников, но и, например, при изготовлении пуленепробиваемых и защитных щитов, навесов самолетов и панелей для защиты от урагана, которые способны выдерживать колоссальные удары.
  
• Толщина. Еще одно преимущество поликарбоната в случае со световыми источниками — возможность сделать лампу или плафон такими же тонкими как стекло или акрил; это улучшает светопроводимость и открывает больше возможностей при разработке дизайна.
• Светопропускание. Светодиод может давать очень яркое и однонаправленное освещение. В зависимости от задачи, производителям ламп и дизайнерам необходимы такие материалы, которые позволяют свету беспрепятственно проходить через поверхность или, напротив, равномерно распределяют и делают его однородным, скрывая источник освещения. Поликарбонат адаптирован для обеих задач: при производстве материалу могут придать матовый окрас или, напротив, сделать его полностью прозрачным. Цвет при этом тоже может быть любым — от стандартных до сложных и редких оттенков. 
  

• Термическая стабильность. Осветительные приборы генерируют тепло, так что близость материала к источнику света может стать причиной возгорания. Хотя светодиодные светильники весьма энергоэффективны, они все равно нагревают пространство вокруг. Особенно это касается мощных светодиодных источников света, рабочая температура которых может достигать 80–110 °C. Для оптики и линз, которые требуют тесного контакта со светодиодом, необходимо использовать материал с высокой термостабильностью — например, поликарбонат, который выдерживает температуры до 110 °C.
  
• Огнеупорность. Требование к воспламеняемости или огнестойкости зависит от рабочей температуры прибора и расстояния, на котором расположен материал светильника или покрытия относительно источника света. В этом случае поликарбонат также превосходно показывает себя: существуют специальные марки, которые относятся к классу слабогорючих веществ (класс горючести Г1). 
  
• Свобода творчества. В отличие от традиционных ламп, светодиоды в сочетании с поликарбонатом дают самые широкие возможности для эстетических и дизайнерских решений. Корпусам и покрытиям можно придать бесчисленное множество форм и размеров с помощью литья под давлением или экструзии — так называют способ получения изделий из полимерных материалов неограниченной длины путем выдавливания расплавленного полимера через формующее отверстие. При литье под давлением расплавленные гранулы поликарбоната помещают в пресс-форму, охлаждают и таким образом производят литое изделие
  

• УФ-стабильность. Воздействие искусственного и естественного света способно ухудшить свойства материалов, привести к их выцветанию и помутнению. В случае со светодиодами это воздействие может исходить с двух сторон: от самого светодиодного источника и естественного света с УФ-излучением. Однако при использовании поликарбоната это влияние сводится к минимуму за счет защитного слоя, который наносят методом соэкструзии или специальных добавок при производстве сырья.

  
  

Изготавливают такие светильники двумя основными способами: из отдельных листов поликарбоната или с помощью литья. Первый способ лучше всего подходит для создания сложных геометричных форм с большим количеством острых углов и элементов; к ним относится, например, популярная лампа-шишка и схожие по конструкции лампы-«паззлы». Каждая деталь такой лампы представляет собой отдельную «чешуйку» из матового поликарбоната, чаще всего белого цвета (однако возможны любые конфигурации цветов, как на картинке ниже). «Чешуйки» в определенной последовательности крепят к основанию с осветительным элементом. Такие светильники дают мягкий рассеянный свет и хорошо подходят для жилых помещений, в том числе детских комнат.

Производство посредством литья позволяет создавать светильники с идеально гладкими поверхностями и плавными формами. Это свойство используют, в том числе при изготовлении простейших утилитарных плафонов с абажурами из прозрачного литьевого поликарбоната и бакелитовым основанием; такие светильники чаще всего устанавливают в служебных помещениях, мастерских и гаражах. Также литье из поликарбоната хорошо подходит и для комнатных светильников: из него изготавливают трубки для LED-светильников с имитацией неона, скульптурные светильники в духе ретрофутуризма и другие виды декоративного освещения.

При выборе материалов для светильников необходимо учитывать по меньшей мере восемь характеристик: долговечность, возможность формования деталей различной толщины и размера, энергоэффективность, огнеупорность и термическую стабильность, устойчивость к огню и ультрафиолетовому излучению, а также эстетические возможности. Особенно важными эти факторы становятся, когда речь идет о LED-источниках освещения.

Поликарбонат в данном случае — великолепное решение, поскольку он эффективно и комплексно решает все задачи производителей и дизайнеров. Поликарбонат одинаково хорошо подходит для утилитарных и массовых объектов, например, витрин и рекламных щитов. Не менее успешно его используют при создании уникальных осветительных приборов и других дизайнерских решений.