23.09.2019
Сегодня светодиодное освещение активно вытесняет традиционные источники света практически из всех областей. Светодиодные светильники и лампы освоили либо осваивают все «специализации», в которых до недавнего времени господствовали газоразрядные источники света. В статье рассматриваются требования, предъявляемые к светильникам, используемым в агрессивных средах.
Одно из основных направлений применения светодиодных светильников — промышленное освещение. А с учетом специфики нашей страны одна из ключевых «специализаций» в данном сегменте — освещение объектов с агрессивными средами. Это относится к предприятиям нефте- и газодобычи, перерабатывающим и химическим заводам, морским портам и другим производствам.
Во всех этих случаях светотехника должна быть стойкой к интенсивному воздействию различных агрессивных сред — от морского воздуха до паров кислот и щелочей. Таким образом, применительно к светильникам возникают две группы требований: к материалу корпуса светильника и к материалу рассеивателя.
Стандартная конструкция светодиодного промышленного светильника предполагает использование корпуса из алюминиевого сплава (экструзионный либо литой корпус). Для дополнительной защиты корпуса его поверхность анодируют, создавая тонкий слой оксидной пленки, либо окрашивают порошковой краской. Однако даже такой дополнительной защиты недостаточно для многих областей применения, связанных с химическим производством. Известны случаи, когда уже спустя два-три года эксплуатации от светильника с алюминиевым корпусом оставался в буквальном смысле слова остов, на котором лишь каким-то чудом держались изъеденная парами кислот светодиодная плата и блок питания...
К сказанному следует добавить, что корпус светодиодного светильника, помимо того, что является несущей конструкцией, выполняет не менее важную функцию теплоотвода. Это критически важно для любого светодиодного источника света, поскольку и эффективность светодиодов, и срок их службы очень сильно зависят от температуры p-n-перехода, что наглядно и демонстрирует рис. 1.
Таким образом, материал для химостойкого светильника должен сочетать высокую устойчивость к коррозии в различных средах, приемлемую теплопроводность и, что немаловажно, доступную стоимость. С учетом этих требований круг материалов сужается, и хорошим выбором может считаться нержавеющая сталь — например, 12Х18Н9. Изделия из этой стали могут эксплуатироваться в парах кислот и щелочей, на морском воздухе. Коэффициент теплопроводности стали существенно ниже, чем у алюминия, но в данном случае все искупает высокая коррозионная стойкость: в атмосфере паров соляной кислоты глубина коррозии составляет 0,075 мм/год. Другими словами, при толщине корпуса светильника 1 мм срок его службы в этой агрессивной среде составит не менее 10 лет.
Помимо указанной, могут использоваться и другие марки коррозионно-стойких сталей — подробные требования к их выбору приведены в ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки».
Не менее строгие требования предъявляются и к материалу рассеивателя — степень воздействия агрессивной среды на прочность и прозрачность рассеивателя должна быть минимальной. Это означает, что оптический поликарбонат, который применяется во многих светильниках общепромышленного освещения, в большинстве случаев не пригоден.
А потому термоупрочненное или закаленное стекло станет оптимальным выбором. Хотя и у него есть свои ограничения — такое стекло не предназначено для сред, в которых содержатся пары плавиковой кислоты (HF). Это, к примеру, предприятия алюминиевой промышленности, где плавиковая кислота используется в технологическом цикле производства алюминия из глинозема. Однако в остальных случаях стекло выигрывает у поликарбоната с точки зрения химостойкости.
Помимо адекватного выбора материалов рассеивателя и корпуса, светодиодный светильник, предназначенный для эксплуатации в агрессивных средах, должен отличаться высокой защитой от попадания в него пыли и влаги. В данном случае, чем выше IP (Ingress Protection) светового прибора — тем лучше: тем ниже вероятность того, что содержащие агрессивные соединения пары проникнут внутрь светильника.
Немаловажен и диапазон рабочих температур светильников — с учетом более низкой теплопроводности стали возрастают требования к качеству конструктива светильника в области эффективного теплоотвода. И здесь широкий диапазон рабочих температур служит косвенным свидетельством качества разработки конструктива.
На сегодня в России светодиодные светильники для агрессивных сред выпускает ряд компаний, включая «Световые Технологии», «АтомСвет Энергосервис» и другие предприятия. Один из примеров такой продукции — линейка светодиодных светильников и прожекторов AtomSvet@Egis (рис. 2), в которой реализованы указанные выше принципы конструирования световых приборов для агрессивных сред.
Корпус светильников и прожекторов этой серии выполнен из нержавеющей стали марки 12Х18Н9 толщиной 1 мм. Для изготовления рассеивателя используется термоупрочненное стекло толщиной 4 мм с возможностью опциональной замены на стекло из оптического поликарбоната.
Помимо повышенной химостойкости, светильники характеризуются высоким уровнем защиты от пыли и влаги IP67 и широким диапазоном рабочих температур -60...+60 °С. Таким образом, светильники AtomSvet@Egis обладают «всесторонней» защитой от неблагоприятных воздействий окружающей среды, поэтому компания-производитель предоставляет на свою продукцию пятилетнюю гарантию.
В качестве источников света в светильниках применяются дискретные светодиоды производства Seoul Semiconductor (Корея), что обеспечивает высокую энергоэффективность оборудования: светоотдача светильников достигает 121 лм/Вт, световой поток светильников составляет 2500-25400 лм при потребляемой мощности 22–200 Вт. Светильники мощностью 50, 100, 150 и 200 Вт при этом имеют встроенную функцию диммирования по протоколу 1-10 В, что позволяет использовать их в системах управления освещением.
Источник led-e.ru