При решении ряда задач требуются источники света, которые можно изгибать. Самые известные примеры таких решений — светодиодные ленты, дюралайт, флекснеон. Но все перечисленное — одномерные объекты. С двумерными источниками света, для которых важны не только длина, но и ширина, а также геометрическая форма, ситуация сложнее. Технология OLED для освещения еще недостаточно развита, темпы ее совершенствования замедлились из-за проблем в мировой экономике, а также снижения рентабельности мер по энергосбережению в связи с низкими ценами на энергоносители. Морально устаревшая электролюминесцентная технология пригодна лишь для декоративного оформления, так как яркость свечения низкая, да и со спектром проблемы. В итоге сейчас ведутся работы по развитию гибких источников света, в основе которых лежат обычные светодиоды.
Зачем вообще нужна гибкость источнику света? Во-первых, простота реализации индивидуальных проектов. Нет необходимости делать светодиодный модуль особой формы, повторяющей изгибы поверхности оформляемого объекта. Достаточно лишь наклеить на него светодиодную ленту. Но, даже если речь идет о плоском объекте, например, вывеске, то гибкий источник света и здесь имеет преимущества. Его можно без проблем наклеить на основу, которую совсем не обязательно полировать с микронной точностью. Во-вторых, гибкий источник света позволяет с минимальными затратами полностью автоматизировать процесс сборки светильника, так как установка источника сводится к наклеиванию на основу. Мы не будем здесь брать «маргинальные» варианты от некоторых «гаражных» производителей, наклеивающих на внутреннюю поверхность офисного светильника обычные светодиодные ленты для бытового применения. Тем не менее, в Германии уже работают полностью автоматизированные линии, в которых собираются светильники на основе специально предназначенной для этого высококачественной светодиодной ленты.
Но одномерная структура светодиодной ленты пока ограничивает такое производство светильниками самого примитивного дизайна. Внедрение двумерных гибких источников позволит производить таким способом дизайнерские светильники, в том числе по индивидуальным заказам потребителей. Наконец, в-третьих, существуют специальные применения, где переносной гибкий светильник имеет определенные преимущества.
Светодиодные листы LX
Эти гибкие источники света, выпускаемые китайской фирмой XineLam, являются дальнейшим развитием идеи светодиодной ленты, в которую добавили второе измерение. Как и в светодиодной ленте, используется металлическая основа. Для обеспечения разводки проводов в двух измерениях гибкая плата сделана двуслойной. Из листов LX можно вырезать буквы и фигурки по нанесенной разметке. Наиболее часто листы LX используются для изготовления рекламы вывесок. Если сверху установить рассеиватель, то структура отдельных светодиодов будет незаметна.
Светодиодный лист LX на металлической основе
Структура листа LX состоит из отдельных элементов мощностью около 0,2 Вт, меньше которых разрезать лист уже нельзя. Каждый элемент состоит из SMD-светодиода типоразмера 5050 с напряжением питания около 10,5 В (на одной подложке установлены 3 кристалла, соединенные между собой последовательно) и резистора, устанавливающего режим работы по току. Светодиодный лист питается от стабилизированного источника напряжения 12 В, его элементы соединены параллельно.
Листы LX, как правило, поставляются кусками размерами 500х235 мм. При этом минимальный размер элемента составляет 34х34 мм. Выпускаются листы как с нанесенным на них слоем клея производства компании ЗМ (такие листы можно приклеивать, как скотч), так и без него. Основа светодиодного листа обладает хорошими теплоотводящими свойствами, поэтому приклеивать лист можно практически на любые поверхности.
Гибкий софит можно согнуть, чтобы он поместился в сумку, кроме этого, он пригоден к установке на любой поверхности.
С точки зрения светотехники листы LX обладают неплохими параметрами. Лист стандартных размеров может давать световой поток до 1900 лм, при этом он потребляет мощность всего 22 Вт. Этого вполне достаточно нетолько для декоративного, но и для общего освещения. На выбор предлагаются листы с теплым, нейтральным, холодным и очень холодным (8000-9000 К) оттенком белого. Также выпускаются листы красного, синего и зеленого свечения.
Недостатком светодиодных листов LX является параллельное соединение отдельных элементов. Из-за этого режим по току, принципиально важный для работы светодиодов, устанавливается на уровне каждого элемента, по экономическим соображениям для этого используется резистор, а не специальный чип. В итоге яркость свечения листа, хоть и в небольшой степени, но все-таки зависит от температуры окружающей среды.
Тем не менее, светодиодные листы LX, при всех недостатках, вполне пригодны как для светотехнического оформления интерьеров, так и для создания светильников с уникальным дизайном. Значительно большая площадь основы, приходящаяся на один светодиод, по сравнению со светодиодной ленты, обеспечивает высокую надежность. Кроме этого, к одному светодиоду в светодиодных листах электропитание обычно подается не через одну пару гибких проводов, как в ленте, а через две группы проводов, соединенных параллельно, что уменьшает потери электроэнергии.
Гибкие модули на полимерной основе
В таких модулях несущая основа выполнена из гибкого пластика. Благодаря этому, их можно многократно сгибать под разными углами. Металлические элементы в виде проводов также присутствуют, но они не выполняют несущей роли. Уменьшение толщины металлических элементов подразумевает более высокое напряжение питания для снижения потерь из-за относительно высокого сопротивления проводников, возможно также соединение светодиодов в длинные последовательные цепочки со стабилизацией их параметров по току. Основная проблема, которую приходится решать создателям таких модулей — выбор полимерных материалов, сочетающих в себе гибкость и хорошую теплопроводность.
Использование осветительных приборов, состоящих из большого числа маломощных светодиодов, позволяет фотографам и видеооператорам получать качественную картинку без ярко выраженных теней. Недостатком таких софитов является сложность их транспортировки, а также установки в полевых условиях. Проблема решается, если сделать софит гибким — тогда можно его согнуть, чтобы он поместился в сумку для фото- или видеокамеры, кроме этого, появляется возможность закреплять его на самых разнообразных поверхностях.
Софит, который можно сгибать, очень удобен в полевых условиях
Южнокорейская компания Alladin Lighting выпускает такие осветительные приборы, в них используется модуль, в котором SMD-светодиоды закреплены на гибкой полимерной основе. Мало того, светильники из серии Bi-Flex способны менять цветовую температуру в пределах 2900-6400 К благодаря наличию двух групп светодиодов — холодного и теплого свечения.
Самый большой гибкий софит из этой серии Bi-Flex 4 имеет размеры 1220х305х76 мм, потребляемая мощность равна 200 Вт. С расстояния 1 м такой софит дает освещенность 6000 лк.
Поскольку для такого оборудования требуется высокая стабильность параметров, к тому же, плавно регулируются световой поток и цветовая температура, потребовалось с высокой точностью управлять током, протекающим через светодиоды. Как это было сделано, пока является производственным секретом компании Alladin Lighting. Также не раскрывается тип полимерного материала, являющегося основой.
Примеры гибких светодиодных модулей производства компании Cooledge Lighting
В качестве основы для своих гибких модулей американская компания Cooledge Lighting использует пластик РЕТ, также используемый, в частности, для производства бутылок, в которые заливают всевозможные газированные напитки. Действительно, высокая теплопроводность этого материала позволяет быстро охлаждать напиток. Благодаря использованию РЕТ появляется возможность по желанию заказчика изготавливать прозрачные модули, правда, светодиоды и провода питания все же будут видны. Мало того, теплоотвод оказывается настолько эффективным, что производитель заявляет о расчетном сроке службы модулей в 75 тыс. часов!
Стандартный гибкий модуль от Cooledge Lighting имеет размеры 305х298 мм. При потребляемой мощности около 5 Вт световой поток может достигать 600 лм. Питается модуль от стабилизированного напряжения 58 В, что является недостатком, так как ограничивается выбор источников питания. Модули диммируются, также предлагаются варианты модулей с переменной цветовой температурой.
Cooledge Lighting предлагает свои модули не только для создания рекламных конструкций, но и для общего освещения. Е1апример, в качестве возможного использования предлагается сплошное покрытие модулями потолка в торговом зале магазинов одежды, что позволяет обеспечить мягкое, рассеянное освещение.
Остается лишь добавить, что разработанная Cooledge Lighting технология заинтересовала гиганта GE. Компании заключили партнерское соглашение и теперь вместе работают над новыми моделями модулей.
Светодиодный текстиль
Наиболее «раскрученной» темой использования гибких светодиодных модулей являются ткани со светодиодами. Предлагается использовать их в одежде и для оформления интерьеров. Если использовать такие ткани в качестве обоев, можно сделать светящимися стены в помещении, и другие источники для общего освещения уже не потребуются.
На модных показах уже несколько лет демонстрируются эффектные платья, светящиеся изнутри. Но все это, увы, пока мода «от кутюр», то есть не предназначенная для постоянного ношения. Внутри ткани вшивают тончайшие металлические проводники, а также миниатюрные светодиоды. Выглядит красиво, но пока не решена проблема очистки такой одежды от загрязнений. Стирка ей явно противопоказана, химчистка может разрушить тонкую изоляцию проводов. Чистка парогенератором может повредить светодиоды. Чтобы почистить одежду, из нее следует извлечь провода и светодиоды, а после чистки вшить обратно.
Использование РЕТ при производстве гибких светодиодных модулей решает проблему утилизации пластиковых бутылок.
В том случае, если светодиодная ткань предназначена только для интерьеров, но не для изготовления одежды, интеграция ее со светодиодами осуществляется проще. Например, некоторые наиболее распространенные системы светодиодного текстиля построены по следующему принципу. На гибкую основу из силикона наносятся гибкие проводники и миниатюрные светодиоды. Поверх силикона накладывается слой ткани, который не только выполняет декоративную функцию, но и работает в качестве рассеивателя. В результате создается полная иллюзия, что светится именно ткань, хотя, строго говоря, речь идет просто о подсветке ее сзади. При необходимости ткань отделяется от силиконового слоя и может стираться или чиститься обычным образом.
Полностью интегрировать текстиль и светодиоды удалось швейцарской компании Forster Rohner, разработавшей технологию e-Broidery. Суть этой технологии заключается в том, что ткань прошивают тонкими гибкими проводами, которые образуют красивую регулярную структуру. То есть провода как бы «запрятаны» в узоре ткани. При этом узоры, «вышитые» проводами, выбираются таким образом, что создается прочная ячеистая структура, препятствующая разрушению встроенной в нее системы освещения. В узлах этой структуры размещаются светодиоды либо декоративные элементы. Такая конструкция пригодна для стирки в стиральной машине, естественно, в щадящем режиме. Максимальная потребляемая мощность одного светодиода может достигать 0,1 Вт, что соответствует световому потоку 8-10 лм. Это означает, что 1 кв. м ткани может давать световой поток до 100 лм, а 12 кв. м. ткани светятся как 100-ваттная лампа накаливания.
Важное преимущество технологии e-Broidery — ткань питается от напряжения 5 В, и, при использовании маломощных светодиодов, возможно получение питания через USB-интерфейс. Драйвер выполнен в влагозащищенном исполнении, он вшивается в изделие из светодиодной ткани. По требованию заказчика возможно «вышивание» светящегося цветного рисунка, в том числе и анимированного.
Forster Rohner уже выпускает из своей светодиодной ткани занавески на окна. В темное время суток они способны освещать жилую комнату, создавая ощущение, что на улице светло. При использовании таких занавесок на окнах небольших магазинов они способствуют дополнительному привлечению покупателей. Из светодиодной ткани изготавливают рекламные конструкции, а также элементы оформления залов для мероприятий.
Не только гламур
Повсеместное внедрение гибких светодиодных панелей, а также светодиодного текстиля, потребуетнового подхода к дизайну интерьеров. Тем не менее, уже сейчас такие источники света могут принести выгоду при использовании в магазинах. Другим перспективным направлением является использование гибких светильников в профессиональной деятельности. Причем не только для гламурной фотографии. Например, если речь идет о светильниках, которыми пользуются люди, осуществляющие ремонт коммуникаций в труднодоступных местах. Маленький фонарик хорош только для локального освещения. Когда его пытаются использовать для общего освещения, он дает блики. Гибкий светильник можно свернуть и положить в карман, а на месте развернуть наиболее удобным образом, чтобы обеспечить качественное общее освещение.
Проблемой может стать высокая стоимость гибких модулей и светодиодного текстиля, но... здесь не все так однозначно. По крайней мере, эти технологии решают и некоторые социальные задачи, так что можно рассчитывать на субсидии и налоговые льготы со стороны европейских государств. Изготовление модулей из РЕТ позволит вторично использовать пластик, получаемый в результате переработки бутылок и другой упаковки для пищевых продуктов. Выпуск высокотехнологичного светодиодного текстиля позволяет возродить текстильное производство в странах с дорогой рабочей силой. Кроме этого, гибкие светодиодные модули позволяют независимым дизайнерам реализовывать свои задумки на профессиональном уровне, что способствует созданию новых рабочих мест.
Алексей ВАСИЛЬЕВ
