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Tausende von LEDs haben 1000 von Menschen wissen nicht, das Wissen: Schutzmaterialien und Led lebensbezogen
- Sep 19, 2017 -

Mit der Entwicklung von LED- und Solid-State-Beleuchtungsindustrie wenden Produktentwickler Technologie in raue Umgebungen an. Jetzt diskutieren wir die Notwendigkeit, LEDs und Schaltungskomponenten in rauen Umgebungen wie Ozeananwendungen zu schützen. Beschichtungen und andere Schutztechniken können das Leben und die Leistungsfähigkeit von Festkörper-Beleuchtungssystemen verlängern.  

Mit der schnellen Entwicklung des LED-Marktes ist die richtige Produktauswahl der Schlüssel, um die Leistung und Lebensdauer der LED zu gewährleisten. In diesem Artikel werden wir den Einsatz von LEDs in einer Vielzahl von Umgebungen betonen und beschreiben, wie man in diesen Umgebungen einen angemessenen Schutz einnimmt. Der Entwicklungsprozess muss die Zuverlässigkeit gewährleisten und gleichzeitig eine gute optische Leistung in Festkörperbeleuchtungssystemen gewährleisten

Die optischen Eigenschaften von Diffusion (UR5635) und transparenten (UR5634) Polyurethanharzen in Festkörperbeleuchtungssystemen variieren stark.  

LED-Anwendungen werden immer vielfältiger; die Designanforderungen, Standort- oder Produktfunktionen können beweisen, dass sich die Herausforderungen der LED-Designer ändern. Wie die meisten elektronischen Geräte, LEDs gut durchführen, bis externe Einflüsse beginnen, ihre Leistung zu beeinträchtigen. Diese Effekte können elektrostatische Anziehung, chemische oder gasförmige Kontamination und viele andere Möglichkeiten von Staub, feuchten oder korrosiven Umgebungen umfassen. Daher muss die Endverwendungsumgebung sorgfältig geprüft werden, um sicherzustellen, dass die richtigen Produkte ausgewählt werden können.  

Chance und Anwendung  

LED-Beleuchtung ist aufgrund der Entwicklung von LED in der Anpassungsfähigkeit, Langlebigkeit und Effizienz der Lampen Vorteil als die traditionelle Beleuchtung Form. Daher ist es leicht zu verstehen, warum LED-Beleuchtung ist weit verbreitet in einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Haushalt Lichter, industrielle Beleuchtung in der Fabrik, marine Umwelt Beleuchtung und architektonische Beleuchtung und Design verwendet.  

Der Vergleich der Umgebungsbedingungen bei der Anwendung der Standard-Gebäudebeleuchtung auf die Meeresumwelt kann uns helfen, die möglichen Ursachen der LED-Verschlechterung zu verstehen. Bei architektonischen Beleuchtungsanwendungen kann die LED selbst durch die Auslegung der Beleuchtungseinheit abgedeckt werden, oder die Richtung der LED darf nur allgemeinen Änderungen der Umgebungstemperatur und der Feuchtigkeit ausgesetzt sein. In marinen Umgebungen können LED-Leuchten in Salzlake gespritzt oder eingeweicht werden. Darüber hinaus arbeitet in allen Fällen die nützlichste Lebensdauer einer Lampe in einer Salznebelumgebung. Hohe Salzverhältnisse können zu Korrosion von Leiterplatten führen, was die Leistung schneller reduziert als die allgemeinen Feuchtigkeitsänderungen. Typischerweise bieten konforme Beschichtungen und Einkapselungsharze ein hohes Schutzniveau in diesen Umgebungen.  

Schutzoptionen  

Die konforme Beschichtung ist die erste Schutzmaßnahme, die wir besprochen haben. Die Beschichtung ist in der Regel in Übereinstimmung mit der Leiterplatte Umriss der dünnen Farbe, die einen guten Schutz bietet, während nicht signifikant erhöhen das Gewicht oder Volumen der Platine. Sie sind in der Regel 25-75 Mikrometer dick und leicht zugänglich durch Sprühen oder Imprägnierung Techniken.  

Um die Oberseite der LED zu schützen, muss die Beschichtung von guter Transparenz sein und während der gesamten Lebensdauer des Produktes in der gewünschten Umgebung klar bleiben. Bei Verwendung im Freien kann die Beschichtung eine gute UV-Stabilität erfordern. Daher basiert die beste konforme Beschichtung auf einem chemischen Acryl-Material, das Klarheit und Farbstabilität sowie hervorragenden Feuchtigkeits- und Salznebelschutz bietet. Abb. 2 zeigt den Salzsprühtest, bei dem Acrylbeschichtungen einen hervorragenden Schutz bieten.

Beschichtungen, die auf verschiedenen chemischen Substraten basieren, können unterschiedliche Leistungsgrade liefern, wenn sie Salzsprühtests ausgesetzt sind.  

Im Allgemeinen ist die Acryl-konforme Beschichtung ein lösungsmittelbasiertes Produkt, wobei das Lösungsmittel ein flüssiger Träger ist, der den Harzfilm auf dem Basismaterial ablagert. Als Lösungsmittel werden flüchtige organische Verbindungen (VOC) verwendet. Dies ist für die meisten Systeme kein langjähriges Problem, da dieses Lösungsmittel nur wenige Minuten in der Anwendungsphase existiert. In einigen Fällen haben die LED-Hersteller spezielle Anforderungen an die Verwendung von VOC-haltigen Produkten und anderen spezifischen Chemikalien, die im LED-Handbuch aufgeführt sind. Im Allgemeinen helfen chemische Kompatibilitätsprüfungen, festzustellen, ob lösungsmittelbasierte konforme Beschichtungen für spezifische LEDs geeignet sind.

Farbtemperaturproblem  

Neben der Berücksichtigung der Auswirkungen der Beschichtung auf die LED, sondern müssen auch die Auswirkungen der Beschichtung auf die Farbtemperatur zu verstehen. Abbildung 3 zeigt die zugehörigen Farbtemperatur- (CCT-) Bänder, die bei der LED-Beleuchtung üblich sind. Die Farbtemperatur ändert sich im Laufe der Zeit, auch als Farbpflege bekannt, ist ein Problem bei der Betrachtung der Art der Schutzmedien. Es versteht sich, dass egal welches Material direkt auf dem LED-Kristall platziert wird, zu einer Wechselwirkung führen wird, was zu einem Farbtemperatur-Offset führt.

Die LED befindet sich in einigen typischen Temperaturspektrumbändern.  

CCT-Änderungen sind in der Regel von warmen Temperaturen zu kühleren Temperaturen und variieren zwischen verschiedenen LED-Typen und Farbzonen. Darüber hinaus variiert es je nach verwendetem Schutzmaterial. Dies ist ein weiterer Bereich, in dem Acryl-konforme Beschichtungen vorteilhafter sind als andere chemische Materialien und Produkttypen.

  Abbildung 4 zeigt den typischen Farbtemperatur-Offset einer warmen weißen LED. Um mögliche Variationen der Farbtemperatur hervorzuheben, wurde es in verschiedene Dicken und Härtungsmechanismen aufgenommen, um mögliche Variationen der Farbtemperatur hervorzuheben. Die rote Linie zeigt die spezifische Art der Farbtemperaturgrenze der verwendeten LED an, dh wenn die LED gekauft wird, kann ihre Farbtemperatur irgendwo zwischen diesen Linien liegen.

Die dünne Beschichtung und die dicke Beschichtung stellen das minimale und maximale Dickenniveau der konformen Beschichtung dar, dh 25 und 75 Mikrometer. Durch die Anwendung des Films wird der Farbtemperatur-Offset minimiert und kann innerhalb der Grenzen des LED-Herstellers gesteuert werden.  

Idealerweise können konforme Beschichtungen in allen geführten Anwendungen eingesetzt werden, da konforme Beschichtungen einfach zu bedienen sind, geringe Größe und Gewicht der Beleuchtungseinheit, Vielseitigkeit der Anwendung und Effekte auf Farbtemperatur-Offsets. Allerdings, wie wir alle wissen, ist eine Lösung in der Regel nicht für alle Anwendungen verfügbar. Wie bereits erwähnt, bieten konforme Beschichtungen hervorragende Schutzniveaus in Feucht- und Salznebelumgebungen, aber die konforme Beschichtung bietet nicht das höchste Schutzniveau in Umgebungen, die oft in Wasser, chemisch gespritzten und korrosiven Gasen eingetaucht sind. In diesem Fall empfehlen wir, Dichtungsharze zu berücksichtigen, um ein höheres Schutzniveau zu gewährleisten.  

Dichtharz  

Dichtstoffe sind auch in vielen verschiedenen chemischen Typen, einschließlich Epoxidharze, Polyurethan und Silikonharze vorhanden. Im Allgemeinen bieten Epoxidharze einen robusteren Schutz für mechanische Effekte, aber sie haben nicht die Flexibilität anderer Chemikalien, die während des Wärmezyklus zu Problemen führen können. Darüber hinaus bieten Standard-Epoxidsysteme keine Klarheit und Farbstabilität für andere Systeme.  

Silikonharze haben hervorragende Transparenz und verhalten sich bei extremen Temperaturen gut, während Polyurethanharze eine gute Flexibilität, Transparenz und ein hohes Schutzniveau in rauen Umgebungen bieten. Fig. 5 zeigt, daß drei Arten von Harz ultraviolettem Licht 1000 Stunden ausgesetzt wurden, indem man die Unterschiede in der Farbe des Harzes und die Transparenz der chemischen Typen von drei Harzen untersucht, wodurch die Stabilität jedes Harzes unter Außenbedingungen hervorgehoben wird. In diesem Diagramm sind Silikonharze und Polyurethanharze dem Standard-Epoxidsystem deutlich überlegen.

Umweltbelastung

Vergleichen Sie die Leistung von verschiedenen Produkten in rauen Umgebungen, und ermöglichen auch Benutzern, ihre Produkte nach ihren endgültigen Einsatzbedingungen zu wählen. Zum Beispiel, Abb. 6 zeigt die Auswirkungen von korrosiven Gasumgebungen auf Acryl-konforme Beschichtungen, Polyurethanharze und Silikonharze. Indem die drei der Mischgasumgebung ausgesetzt werden, wird der Lichtstromanteil der LED reduziert. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, wie wichtig es ist, das richtige Produkt für die Umwelt zu wählen. Obwohl die konforme Beschichtung im Korrosionsgasumfeld Oberflächenisolationswiderstand sich nicht verschlechtert, aber für die LED kann sie die LED nicht vollständig schützen, weil sie das Gas durch die dünne Beschichtung läßt und die LED durchdringt, so dass im Laufe der Zeit ihre Leistung ist reduziert.

Silikonharze haben ähnliche Wirkungen; Jedoch ist in diesem Fall, obwohl die Schutzschicht ziemlich dick ist (2 mm im Vergleich zu 50 Mikron), das Gas noch in der Lage, durch das Harz zu gehen und die LED zu beeinflussen. Wenn man die Ergebnisse von Silikon- und Polyurethan-Materialien vergleicht, ist es klar, dass die Eigenschaften dieser beiden chemischen Typen unterschiedlich sind, weil Silikonharze für Gase durchlässig sind, während Polyurethanharze mit der gleichen Dicke nicht vorhanden sind. In diesem Fall sind optisch transparente Polyurethanharze wie Electrolube UR5634 das geeignetste Schutzmaterial, um zu verhindern, dass korrosive Gase die LEDs beeinflussen.  

Polyurethanharze gelten als geeignete Harze zum Schutz von LEDs in vielen verschiedenen Umgebungen. Darüber hinaus können sie modifiziert werden, um zusätzliche Vorteile zu bieten, wie z. B. ein Färbesystem zum Abdecken der Leiterplatte, jedoch nicht über die LED-Höhe. Dieses Harz zum Schutz der Leiterplatte, nicht nur, um die Oberfläche angenehm zu machen, sondern auch durch das Licht von der Leiterplatte, um die Lichtleistung zu reflektieren und zu erhöhen, wodurch die Leistung von Leuchtlampen verbessert wird. Es gibt auch ein spezielles Harz verwendet, um LED-Licht zu diffundieren. Harze wie zB Electrolube UR5635 bieten zum Beispiel zwei Lösungen an: frei von Umwelteinflüssen und Lichtausbreitung, so dass man keinen kühlenden Lampenschirm oder Lampenkappe kaufen muss.

Schutzmaterial Formel  

Es ist klar, dass das Dichtmittel ein hohes Schutzniveau in einer Reihe von Umgebungen bereitstellen kann und an die Anwendungsanforderungen angepasst werden kann, indem es einen chemischen Typ oder eine spezielle Harzformulierung wählt. Jedoch in der Front, diskutierten wir die Wirkung der Dünnfilm-konforme Beschichtung auf Farbtemperatur ist sehr klein. Beim Vergleich der Dicke der konformen Beschichtung mit dem Versiegelungsharz ist es offensichtlich, dass das Schutzniveau des Harzes teilweise erhöht wird, weil es mehr Beschichtung erzielen kann. Das Harz kann in Tiefen von 1-2 mm oder tiefer erhöht werden, aber diese Tiefe wirkt sich auch auf das beobachtete Farbtemperaturniveau aus.  

Abb. 7 zeigt den typischen Farbtemperaturversatz von LEDs mit unterschiedlicher Dicke des Polyurethanharzes. Offensichtlich ist die Dicke direkt mit dem Grad der Farbtemperatur-Offset verbunden, so dass dies eine weitere wichtige Überlegung bei der Auswahl der richtigen Schutzmaterial ist. Wir wissen, dass der Farbtemperatur-Offset auftritt, aber die Wiederholbarkeit des LED-Offsets berücksichtigt. Wenn der Versatz weiterhin besteht, können Sie die ursprüngliche LED-Farbtemperatur überdenken.

Dieser Artikel beschreibt die Überlegungen zur Auswahl des Schutzes von LED-Systemen. Die Auswertung der Umwelt ist entscheidend für die erfolgreiche Auswahl des Produktes, sei es die Endnutzungsleistung oder die Anwendbarkeit des Produktionsprozesses. Konforme Beschichtungen sind nicht nur einfach zu bedienen und passen für Design, sondern haben auch hervorragende Schutzniveaus in feuchten und Salznebel Umgebungen. Wegen ihrer geringen Dicke haben sie auch wenig Einfluss auf die Farbtemperatur.  

Wenn die Bedingungen anspruchsvoller werden, empfiehlt es sich, in ein versiegeltes Harz umzuwandeln. In diesem Fall wird die Wahl zwischen chemischen Typen durch die endgültige Verwendung und die spezifischen Umweltauswirkungen bestimmt. Zusätzlich sollte die Dicke des zuzugebenden Harzes in Erwägung gezogen werden, um einen ausreichenden Schutz zu gewährleisten, während die Auswirkung auf die Farbtemperaturänderungen minimiert wird.