При выборе светодиодного светильника важными параметрами являются материал корпуса, а также технология его обработки. Эти параметры выходят на первый план, поскольку светодиоды и тем более управляющая ими электроника чувствительны к перегреву. Большое распространение для изготовления корпусов мощных светильников получил алюминий, главным образом из-за его хорошей теплопроводности в сочетании с малой удельной массой. Здесь вопросов не возникает. Но каким способом он должен быть изготовлен — литьем или экструзией? В этой статье мы разберем преимущества и недостатки обоих способов.
Для изготовления алюминиевого корпуса светильника возможно использование одного из трех способов: штамповки, литья и экструзии.
Штамповка представляет собой выдавливание детали из алюминиевого листа в специальной форме при температуре, близкой к комнатной. В процессе штамповки происходит частичное повреждение кристаллической структуры алюминия, что определяет низкую прочность получаемых изделий. При нагревании штампованная деталь деформируется, что не позволяет обеспечить герметичность корпуса светильника. В настоящее время в светотехнике данный способ применяется в основном для изготовления отражателей, а также корпусов недорогих светильников бытового назначения. Далее мы его рассматривать не будем.
Литье представляет собой процесс заполнения формы расплавленным алюминием, нагретым до температуры около +660°C. Для изготовления корпусов светильников часто используют литье под давлением. Главный недостаток данного способа — дороговизна. Изготовление формы для литья — непростое дело, кроме этого, как правило, отлитая заготовка требует дополнительной механической обработки. Также необходимо точно выдерживать параметры технологического процесса, иначе в изделии проявятся скрытые дефекты, которые проявят себя потом.
Экструзия заключается в следующем. Алюминий нагревают до температуры около +500°C, когда он размягчается, но еще не переходит в жидкое состояние. Под давлением металл продавливают через фильеру (оснастку с отверстием заданной формы), в результате чего получается алюминиевый профиль длиной несколько метров.
Этот профиль разрезают на куски нужной длины, которые используют как основу для изготовления корпусов. Стоимость процесса производства ниже по сравнению с литьем. Но при этом изделия получаются прочными, поскольку, в отличие от штамповки, кристаллическая структура металла не повреждается. Кроме этого, следует отметить, что куски алюминиевого профиля, полученного посредством экструзии, как правило, не требуют дополнительной механической обработки, кроме, возможно, шлифования кромок обрезки.
Особенности изготовления корпуса
При изготовлении корпуса посредством литья создается модель, по которой делают форму для литья. Непосредственно литье выполняется либо в отдельном цехе, принадлежащем производителю светильника, либо им занимается сторонний завод, где размещается соответствующий заказ. Иметь собственное литейное производство могут себе позволить только крупнейшие светотехнические компании. Передача же литья на сторону потенциально может ослабить контроль за его качеством, потому что многое зависит непосредственно от технологического процесса. Другой вариант — покупка массово выпускаемых готовых литых корпусов, он подходит для несложных моделей светильников. Но тогда продукция затеряется на рынке среди многочисленных аналогов.
Алюминиевые профили, изготавливаемые методом экструзии, как правило, выпускаются сторонними фирмами, специализирующимися на данном виде продукции. Для этого рынка характерны широкий выбор и значительная конкуренция. На основе алюминиевых профилей можно организовать производство светильников по индивидуальным заказам, количеством от 1 штуки.
Экструдированные профили, специально предназначенные для светильников, имеют внутри специальные пазы для установки плат со светодиодами, а также драйверов. С внешней стороны предусмотрены пазы для установки креплений. Эта особенность значительно упрощает процесс сборки светильника.
Эффективность теплоотвода
При изготовлении корпусов светильников сейчас применяют не чистый алюминий, а сплавы на его основе. Распространено ошибочное мнение, что литой алюминий уже в силу применяемого способа обработки обеспечивает более высокую теплопроводность, чем экструдированный. На самом деле теплопроводность алюминия определяется в основном составом сплава, а вот от технологии обработки (литье или экструзия) она напрямую практически не зависит. Причем для литья предпочтительны алюминиевые сплавы с высоким содержанием магния, и у них-то как раз теплопроводность ниже, чем у сплавов, применяемых при экструзии.
Выбирая светильник с корпусом из экструдированного профиля, следует проследить, чтобы профиль был предназначен специально для изготовления осветительных приборов. Например, если корпус светильника изготовлен из профиля, изначально предназначавшегося для остекления зданий, не стоит ждать хорошего результата, поскольку для такого профиля теплопроводность, наоборот, должна быть минимальной. Определить предназначение профилей можно на основе каталогов их производителей, выложенных в Интернете.
В то же время теплоотводящие ребра на корпусе, изготовленном посредством литья, имеют обычно простую пластинчатую форму. Применение экструзии позволяет делать ребра теплоотвода более сложной, трехмерной формы. В итоге удается уменьшить размеры и вес светильника, обеспечив при этом эффективный теплоотвод.
В качестве примера приведем промышленный светильник TERRA 2.0 FS-MAN-T-100-65-XX-400-YYY производства Подольского завода светотехники. Его корпус выполнен из анодированного алюминиевого профиля, изготовленного способом экструзии. Этот светильник при потребляемой мощности 100 Вт дает световой поток 17 000 лм на прозрачном рассеивателе и 15 000 лм на опаловом. Габаритные размеры светильника — всего 610х106х57 мм, масса составляет 3,1 кг.
При этом производитель заявляет для светильника TERRA 2.0 FS-MAN-T-100-65-XX-400-YYY время работы 100 тыс. ч, а также дает гарантию на него 5 лет. Большой заявленный срок службы связан в том числе и с эффективным теплоотводом.
Устойчивость к внешним воздействиям
Как правило, экструдированный алюминий имеет более однородную структуру, чем литой. По-этому многие эксперты считают, что экструдированный алюминий, при прочих равных условиях, прочнее литого. Кроме этого, в технологии экструзии по сравнению с литьем минимизировано влияние человеческого фактора.
Тем не менее толщина стенок корпуса, изготовленного посредством экструзии, не превышает 5 мм. Корпуса с более толстыми стенками, что важно для уличных светильников, изготавливаются методом литья.
Для защиты алюминиевого корпуса от внешних воздействий, разрушающих металл, может быть применено анодирование. Так называют процесс нанесения на поверхность алюминиевой детали прочного оксидного слоя.
Если алюминиевая деталь изготовлена методом литья, осуществлять для нее процесс анодирования намного сложнее и дороже, чем для экструдированного профиля. Да и покрытие у профиля, как правило, получается более прочным и равномерным. Причина все та же — в более высоком содержании магния у сплавов, предназначенных для литья. Вот почему литые корпуса светильников, как правило, покрывают краской.
Для промышленного светильника защита поверхности анодированием предпочтительна, поскольку более надежна и упрощает процесс обслуживания осветительного оборудования.
Защита от влаги и пыли
Технология литья позволяет создавать рядом с местом соприкосновения крышки и основной части корпуса дополнительные элементы, препятствующие попаданию пыли и влаги внутрь светильника. Корпус может иметь только одну крышку, это так-же повышает надежность защиты от пыли и влаги. Сама крышка обычно является алюминиевой.
При использовании экструдированного профиля крышек у светильника всегда две — по обеим сторонам отрезка профиля. Эти крышки соприкасаются непосредственно с его торцевой поверхностью. Они изготовлены обычно из пластмассы. С точки зрения защиты от пыли и влаги этот вариант хуже, чем светильник в литом корпусе. Но на самом деле современные высокоэластичные уплотнительные материалы позволяют обеспечить надежную герметизацию и для такой конструкции.
В любом случае уровень защиты от влаги и пыли на уровне IP65, достаточном для большинства промышленных светильников, а также светильников для архитектурной подсветки, в корпусах на основе экструдированного алюминиевого профиля, обеспечивается без каких-либо дорогостоящих ухищрений. Пример тому — уже упоминавшийся светильник TERRA FS-MAN-T-100-65-XX-400-YYY производства Подольского завода светотехники, у которого степень защиты как раз IP65. Под заказ, за дополнительную плату, возможно изготовление данной модели в варианте со степенью защиты IP67.
Недавно на рынке появились взрывозащищенные светильники с алюминиевым корпусом, изготовленным по методу экструзии. Дополнительная герметизация в них осуществляется посредством заливки компаундом.
Дизайн
Здесь литье, на первый взгляд, имеет безоговорочное преимущество, поскольку позволяет изготавливать корпуса любой формы, в то время как экструзия ограничивает очертания светильника простейшими геометрическими фигурами. По-этому для уличных и парковых светильников литой корпус предпочтителен.
А вот что касается архитектурной подсветки, то здесь все не так однозначно. Во-первых, светильники для нее должны быть как можно менее заметными. Экструзия позволяет уменьшить размеры светильника за счет более сложной формы ребер теплоотвода, то есть данный способ изготовления корпуса имеет свои преимущества. Во-вторых, самый лучший светильник для данного применения — такой, который точно подходит к освещаемому строению. Может возникнуть необходимость в изготовлении специально для проекта светильника в единственном экземпляре, чтобы он точно вошел в определенную нишу. И в этом случае экструдированный профиль тоже лучше — достаточно просто обрезать его до необходимой длины.
На складах и в заводских цехах дизайн светильников, алюминиевые корпуса которых изготовлены по методу экструзии, смотрятся вполне уместно, они, как правило, визуально хорошо сочетаются с другим оборудованием.
Выводы
Приведенные в статье сведения опровергают расхожие утверждения, что алюминиевые корпуса, полученные методом экструзии, всегда хуже по своим параметрам, чем литые. Более корректно говорить о том, что каждая из технологий лучше всего подходит для определенных применений. Литье — это уличные и парковые светильники, а также светильники с оригинальным дизайном. Экструзия предпочтительна для светильников, применяемых в производственных помещениях и на складах, а также для архитектурной подсветки.
