Amb el desenvolupament de la indústria d'il·luminació LED i d'estat sòlid, els desenvolupadors de productes estan aplicant tecnologia a entorns durs. Ara es parla de la necessitat de protegir els components LED i el circuit en entorns durs com les aplicacions oceàniques. Els recobriments i altres tècniques de protecció poden perllongar la vida i el rendiment dels sistemes d'enllumenat d'estat sòlid.
Amb el ràpid desenvolupament del mercat LED, la selecció correcta del producte és la clau per garantir el rendiment i la vida útil del LED. En aquest article, farem èmfasi en l'ús de LEDs en diversos entorns i es descriurà com prendre la protecció adequada en aquests entorns. El procés de desenvolupament ha d'assegurar la fiabilitat, tot i garantir un bon rendiment òptic en sistemes d'enllumenat d'estat sòlid
Les propietats òptiques de la difusió (UR5635) i les resines de poliuretà (UR5634) transparents en sistemes d'enllumenat d'estat sòlid varien molt.
Les aplicacions LED són cada vegada més diverses; els requisits del disseny, la ubicació o les funcions del producte poden demostrar que els reptes als quals s'enfronten els dissenyadors liderats estan canviant. Com la majoria dels dispositius electrònics, els LED funcionen bé fins que les influències externes comencen a degradar-ne el rendiment. Aquests efectes poden incloure atracció electrostàtica, contaminació química o gasosa, i moltes altres possibilitats d'ambients pols, humits o corrosius. Per tant, cal tenir cura de l'entorn d'ús final per assegurar-se que es puguin seleccionar els productes adequats.
Oportunitat i aplicació
La il luminació LED es deu al desenvolupament del LED en l'adaptabilitat, la longevitat i l'eficiència de l'avantatge de la llum que la forma tradicional d'il·luminació. Per tant, és fàcil d'entendre per què la il·luminació LED s'utilitza àmpliament en una gran quantitat d'aplicacions, com ara llums domèstiques, il·luminació industrial a la fàbrica, enllumenat del medi marí i il·luminació i disseny arquitectònic.
Comparar les condicions ambientals en l'aplicació de la il·luminació estàndard de l'edifici al medi marí ens pot ajudar a comprendre les causes potencials del deteriorament del LED. En les aplicacions d'il·luminació arquitectònica, el propi LED pot estar cobert pel disseny de la unitat d'il·luminació o la direcció del LED només pot estar exposada a canvis generals en la temperatura i la humitat ambientals. En els ambients marins, els llums LED es poden esquitxar o remullar en salmorra. A més, en tots els casos, la vida útil d'una làmpada funciona en un ambient de salina. Les altes condicions de sal poden portar a la corrosió de les plaques de circuit imprès (PCB), la qual cosa redueix el rendiment més ràpid que els canvis en la humitat general. Normalment, els revestiments conformants i les resines de encapsulació proporcionen alts nivells de protecció en aquests entorns.
Opcions de protecció
El revestiment conforme és la primera mesura protectora que hem discutit. El recobriment generalment està d'acord amb el contorn del PCB de la pintura fina, proporcionant una bona protecció sense augmentar significativament el pes o volum de la placa de circuit. Solen ser de 25 a 75 micres de gruix i fàcilment accessibles mitjançant tècniques de polvorització o impregnació.
Per protegir la part superior del LED, el recobriment utilitzat ha de ser de bona transparència i quedar-se clar durant tota la vida útil del producte en l'entorn desitjat. Si s'utilitza a l'aire lliure, el recobriment pot requerir una bona estabilitat UV. Per tant, el millor tipus de recobriment conforme es basa en un material químic acrílic que proporciona claredat i estabilitat del color, així com una excel·lent protecció contra la humitat i la salada. La figura 2 mostra la prova de spray de sal, en què els recobriments acrílics proporcionen una protecció excel·lent.
Els recobriments basats en substrats químics diferents poden proporcionar diferents graus de rendiment quan s'exposen a les proves de spray de sal.
En general, el recobriment conforme acrílic és un producte a base de dissolvents, on el dissolvent és un transport líquid que diposita la pel·lícula de resina sobre el material base. El dissolvent utilitzat és compostos orgànics volàtils (VOC). Aquest no és un problema de llarga data per a la majoria dels sistemes, ja que aquest dissolvent només existeix durant uns minuts en la fase d'aplicació. En alguns casos, els fabricants líders tenen requisits específics per a l'ús de productes que continguin VOC i altres productes químics específics, que figuren en el manual del LED. En general, els controls de compatibilitat química ajuden a determinar si els revestiments conformadors basats en dissolucions són adequats per a indicadors LED específics.
Problema de temperatura del color
A més de tenir en compte l'impacte del recobriment en el LED, sinó també comprendre l'impacte del recobriment en la temperatura del color. La figura 3 mostra les bandes de temperatura de color associades (CCT) que són comuns en la il·luminació LED. La temperatura del color canvia amb el temps, també coneguda com a manteniment del color, és un problema en considerar el tipus de mitjà de protecció. S'entén que, independentment del material que es col·loqui directament sobre el cristall LED, es produirà una interacció que provoqui el desplaçament de la temperatura del color.
El LED està en algunes bandes d'espectre de temperatura típiques.
Els canvis de CCT solen ser de temperatures càlides a temperatures més fresques i varien entre diferents tipus de led i zones de colors. A més, variarà depenent del material de protecció aplicat. Aquesta és una altra àrea on els recobriments acrílics de conformació són més avantatjosos que altres materials químics i tipus de producte.
La figura 4 mostra el típic desplaçament de temperatura de color d'un led blanc càlid. Per ressaltar possibles variacions en la temperatura del color, s'ha inclòs en diferents espessors i mecanismes de curació per ressaltar possibles variacions en la temperatura del color. La línia vermella indica el tipus específic de límit de temperatura del color del LED utilitzat, és a dir, quan es compra el LED, la seva temperatura de color pot estar en qualsevol lloc entre aquestes línies.
El recobriment prim i el recobriment gruix representen el nivell d'espessor mínim i màxim del recobriment conforme, és a dir, 25 i 75 micres. Mitjançant l'aplicació de la pel·lícula, es minimitza el desplaçament de la temperatura del color i es pot controlar dins dels límits del fabricant del LED.
Idealment, es poden utilitzar recobriments conformants en totes les aplicacions dirigides, ja que els recobriments conformants són fàcils d'usar, de grandària reduïda i pes de la unitat d'il·luminació, versatilitat d'ús i efectes sobre compensacions de temperatura del color. Tanmateix, com tots sabem, generalment no hi ha una solució disponible per a totes les aplicacions. Com es va esmentar anteriorment, els recobriments conformants proporcionen uns nivells de protecció excel·lents en ambients humits i de salines, però el recobriment conforme no proporciona el màxim nivell de protecció en ambients que sovint estan immersos en aigua, gasos químics i gasos corrosius. En aquest cas, us recomanem que considerem resines de segellat per proporcionar un major nivell de protecció.
Resina segelladora
Els segellants també estan presents en molts tipus químics diferents, incloses resines epoxi, resines de poliuretà i silicona. En general, les resines epoxi proporcionen una protecció més robusta per als efectes mecànics, però no tenen la flexibilitat d'altres productes químics, la qual cosa pot provocar problemes durant el cicle tèrmic. A més, els sistemes epoxi estàndard no proporcionen claredat i estabilitat del color per a altres sistemes.
Les resines de silicona tenen una excel·lent transparència i funcionen bé a temperatures extremes, mentre que les resines de poliuretà proporcionen una bona flexibilitat, transparència i alts nivells de protecció en ambients molt durs. La figura 5 mostra que tres tipus de resines estan exposades a la llum ultraviolada 1000 hores, examinant les diferències en el color de la resina i la transparència dels tipus químics de tres resines, destacant l'estabilitat de cada resina en condicions exteriors. En aquest diagrama, les resines de silicona i les resines de poliuretà són clarament superiors al sistema epoxi estàndard.
Exposició mediambiental
Compareu el rendiment de diversos productes en entorns durs, i també permeten als usuaris triar els seus productes segons les seves condicions d'ús final. Per exemple, fig. 6 mostra els efectes dels entorns de gasos corrosius en recobriments acrílics de conformació, resines de poliuretà i resines de silicona. En exposar els tres a l'entorn de gas mixt, es redueix el percentatge de flux lluminós del LED. Aquests resultats mostren clarament la importància de triar el producte adequat per al medi ambient. Tot i que el recobriment conformant en la resistència a l'aïllament superficial del medi ambient de gas corrosiu no es deteriorarà, però per al LED, no pot protegir totalment el LED, ja que permet el gas a través del recobriment prim i penetrar el LED, de manera que amb el temps, el seu rendiment és reduït
Les resines de silicona tenen efectes similars; No obstant això, en aquest cas, tot i que la capa protectora és bastant gruixuda (2 mm en comparació amb 50 micres), el gas encara pot passar a través de la resina i afectar el LED. Quan es comparen els resultats dels materials de silicona i poliuretà, és evident que les propietats d'aquests dos tipus químics són diferents perquè les resines de silicona són permeables als gasos, mentre que les resines de poliuretà del mateix gruix no ho són. En aquest cas, les resines de poliuretà òpticament transparents, com Electrolube UR5634, són el material de protecció més adequat per evitar que els gasos corrosius afectin els LED.
Les resines de poliuretà es consideren resines adequades per a la protecció de LED en molts entorns diferents. A més, es poden modificar per proporcionar avantatges addicionals, com ara un sistema de coloració per cobrir la PCB, però que no superi l'alçada del LED. Aquesta resina per a la protecció del PCB, no només per facilitar la superfície, sinó també per la llum del PCB per reflectir i augmentar la llum, millorant així el rendiment de les llums d'il·luminació. També hi ha una resina especial utilitzada per difondre la llum LED. Les resines com Electrolube UR5635, per exemple, ofereixen dues solucions: lliure d'influències ambientals i la difusió de la llum, per la qual cosa és possible que no necessiteu comprar una pantalla de refrigeració ni una tapa de llum.
Fórmula de material de protecció
És evident que el segellador pot proporcionar un alt nivell de protecció en una varietat d'entorns i es pot adaptar als requisits de l'aplicació escollint un tipus químic o una formulació de resina específica. No obstant això, al front, es va discutir que l'efecte del recobriment conforme a la pel·lícula prima en la temperatura del color és molt reduït. Quan es compara el gruix del recobriment conforme amb la resina de segellat, és obvi que el nivell de protecció de la resina s'incrementa en part perquè pot aconseguir més recobriment. La resina es pot augmentar a profunditats de 1-2 mm o més, però aquesta profunditat també afectarà el nivell de temperatura del color observat.
La figura 7 mostra el típic desplaçament de temperatura del color dels LED amb diferents espessors de resina de poliuretà. Òbviament, el gruix està directament relacionat amb el grau de compensació de la temperatura del color, de manera que aquesta és una altra consideració important a l'hora d'escollir el material de protecció adequat. Sabem que es produirà la compensació de la temperatura del color, però es tindrà en compte la repetibilitat del desplaçament del LED. Si el desplaçament persisteix, podeu tornar a estudiar la temperatura original del color LED.
Aquest article analitza les consideracions necessàries per seleccionar la protecció dels sistemes LED. L'avaluació del medi ambient és fonamental per a la selecció reeixida del producte, ja sigui per l'ús final de l'ús o per l'aplicabilitat del procés de producció. Els revestiments conformats no només són fàcils d'usar i són aptes per al disseny, sinó que també tenen uns nivells de protecció excel·lents en entorns humits i de salines. A causa del seu baix gruix, també tenen poc efecte sobre la temperatura del color.
Quan les condicions es tornen més difícils, es recomana convertir-les a una resina segellada. En aquest cas, l'elecció entre els tipus químics es determinarà per la condició d'ús final i l'impacte ambiental específic. A més, s'ha de considerar el gruix de la resina que s'ha d'afegir per assegurar una protecció adequada i minimitzar l'efecte en els canvis de temperatura del color.
