Avec le développement de l'industrie de l'éclairage à LED et à l'état solide, les développeurs de produits appliquent la technologie à des environnements difficiles. Nous discutons maintenant de la nécessité de protéger les LED et les composants du circuit dans des environnements difficiles tels que les applications océaniques. Les revêtements et autres techniques de protection peuvent prolonger la durée de vie et la performance des systèmes d'éclairage à l'état solide.
Avec le développement rapide du marché LED, la sélection correcte du produit est la clé pour assurer la performance et la durée de vie des LED. Dans cet article, nous mettrons l'accent sur l'utilisation de DEL dans divers environnements et décrivons comment prendre une protection appropriée dans ces environnements. Le processus de développement doit assurer la fiabilité tout en assurant de bonnes performances optiques dans les systèmes d'éclairage à l'état solide
Les propriétés optiques de la diffusion (UR5635) et des résines de polyuréthane transparentes (UR5634) dans les systèmes d'éclairage à l'état solide varient considérablement.
Les applications LED deviennent de plus en plus variées; les exigences de conception, l'emplacement ou les fonctions du produit peuvent prouver que les défis auxquels sont confrontés les concepteurs en ligne évoluent. Comme la plupart des appareils électroniques, les LED fonctionnent bien jusqu'à ce que les influences externes commencent à dégrader leur performance. Ces effets peuvent inclure l'attraction électrostatique, la contamination chimique ou gazeuse et de nombreuses autres possibilités d'environnement poussiéreux, humides ou corrosifs. Par conséquent, l'environnement d'utilisation finale doit être soigneusement pris en compte pour s'assurer que les produits appropriés peuvent être sélectionnés.
Opportunité et application
L'éclairage LED est dû au développement de LED dans l'adaptabilité, la longévité et l'efficacité de l'avantage de la lampe que la forme d'éclairage traditionnel. Par conséquent, il est facile de comprendre pourquoi l'éclairage LED est largement utilisé dans un grand nombre d'applications, y compris les lumières domestiques, l'éclairage industriel en usine, l'éclairage de l'environnement marin et l'éclairage et la conception architecturale.
La comparaison des conditions environnementales dans l'application de l'éclairage standard du bâtiment à l'environnement marin peut nous aider à comprendre les causes potentielles de la détérioration des LED. Dans les applications d'éclairage architectural, la LED elle-même peut être couverte par la conception de l'unité d'éclairage, ou la direction de la LED ne peut être exposée qu'à des changements généraux de température ambiante et d'humidité. Dans les milieux marins, les lumières LED peuvent être éclaboussées ou imbibées de saumure. De plus, dans tous les cas, la durée de vie utile d'une lampe fonctionne dans un environnement de brouillard salin. Des conditions élevées en sel peuvent entraîner la corrosion des circuits imprimés (PCB), ce qui réduit les performances plus rapidement que les changements généraux d'humidité. Typiquement, les revêtements conformes et les résines d'encapsulation fournissent des niveaux élevés de protection dans ces environnements.
Options de protection
Le revêtement conforme est la première mesure de protection que nous avons discutée. Le revêtement est habituellement conforme au contour des PCB de la peinture mince, offrant une bonne protection tout en augmentant de manière significative le poids ou le volume de la carte de circuit. Ils ont généralement une épaisseur de 25 à 75 microns et sont facilement accessibles grâce à des techniques de pulvérisation ou d'imprégnation.
Afin de protéger le haut de la LED, le revêtement utilisé doit être de bonne transparence et rester transparent pendant toute la durée de vie du produit dans l'environnement souhaité. S'il est utilisé à l'extérieur, le revêtement peut nécessiter une bonne stabilité aux UV. Par conséquent, le meilleur type de revêtement conforme est basé sur un matériau chimique acrylique qui assure la clarté et la stabilité de la couleur ainsi qu'une excellente protection contre l'humidité et le brouillard salin. La figure 2 représente l'essai de pulvérisation de sel, dans lequel les revêtements acryliques offrent une excellente protection.
Les revêtements à base de différents substrats chimiques peuvent fournir des degrés variables de performance lorsqu'ils sont exposés à des essais de pulvérisation de sel.
Généralement, le revêtement acrylique conforme est un produit à base de solvant, dans lequel le solvant est un support liquide qui dépose le film de résine sur le matériau de base. Le solvant utilisé est les composés organiques volatils (COV). Ce n'est pas un problème de longue date pour la plupart des systèmes, car ce solvant n'existe que quelques minutes dans la phase d'application. Dans certains cas, les fabricants fabriqués ont des exigences spécifiques pour l'utilisation de produits contenant des COV et d'autres produits chimiques spécifiques, qui sont listés dans le manuel LED. Généralement, les contrôles de compatibilité chimique permettent de déterminer si les revêtements conformes au solvant conviennent à des LED spécifiques.
Problème de température de couleur
En plus de considérer l'impact du revêtement sur la LED, il faut aussi comprendre l'impact du revêtement sur la température de couleur. La figure 3 représente les bandes de température de couleur associées (CCT) qui sont fréquentes dans l'éclairage LED. La température de couleur change au fil du temps, également connue sous le nom de maintenance des couleurs, est un problème lorsque l'on considère le type de support de protection. Il est entendu que peu importe le matériau placé directement sur le LED Crystal, conduira à une interaction, ce qui entraînera un décalage de la température de couleur.
La LED se trouve dans certaines bandes typiques de spectre de température.
Les changements de CCT sont généralement des températures chaudes à des températures plus fraîches et varient selon les différents types de LED et les zones de couleurs. En outre, cela variera en fonction du matériau de protection appliqué. C'est un autre domaine où les revêtements conformes acryliques sont plus avantageux que les autres matériaux chimiques et les types de produits.
La figure 4 représente le décalage typique de la température de couleur d'une led blanche chaude. Pour mettre en évidence les variations possibles de la température de couleur, il a été inclus dans différentes épaisseurs et mécanismes de durcissement pour mettre en évidence les variations possibles de la température de couleur. La ligne rouge indique le type spécifique de limite de température de couleur de la LED utilisée, c'est-à-dire lorsque la LED est achetée, sa température de couleur peut être n'importe où entre ces lignes.
Le revêtement mince et le revêtement épais représentent le niveau d'épaisseur minimum et maximum du revêtement conforme, c'est-à-dire 25 et 75 microns. En appliquant le film, le décalage de la température de couleur est minimisé et peut être contrôlé dans les limites du fabricant de la LED.
Idéalement, les revêtements conformes peuvent être utilisés dans toutes les applications, car les revêtements conformes sont faciles à utiliser, la taille et le poids de l'unité d'éclairage, la polyvalence d'utilisation et les effets sur les décalages de température de couleur. Cependant, comme nous le savons tous, une solution n'est généralement pas disponible pour toutes les applications. Comme mentionné précédemment, les revêtements conformes fournissent d'excellents niveaux de protection dans les environnements humides et à brouillard salin, mais le revêtement conforme ne fournit pas le plus haut niveau de protection dans des environnements qui sont souvent immergés dans de l'eau, des eaux gazeuses et des gaz corrosifs. Dans ce cas, nous recommandons que nous considérions les résines d'étanchéité pour fournir un niveau de protection plus élevé.
Résine d'étanchéité
Les scellants sont également présents dans de nombreux types chimiques différents, y compris les résines époxydes, les résines de polyuréthane et de silicone. En général, les résines époxydes fournissent une protection plus robuste pour les effets mécaniques, mais elles n'ont pas la flexibilité d'autres produits chimiques, ce qui peut entraîner des problèmes pendant le cycle de la chaleur. De plus, les systèmes époxy standard ne fournissent pas de clarté et de stabilité des couleurs pour d'autres systèmes.
Les résines de silicone ont une excellente transparence et se comportent bien à des températures extrêmes, tandis que les résines de polyuréthane offrent une bonne flexibilité, une transparence et une protection élevée dans des environnements difficiles. La figure 5 montre que trois types de résine sont exposés à la lumière ultraviolette 1000 heures en examinant les différences de couleur de la résine et la transparence des types chimiques de trois résines, ce qui met en évidence la stabilité de chaque résine dans des conditions extérieures. Dans ce schéma, les résines de silicone et les résines de polyuréthane sont nettement supérieures au système époxy standard.
Exposition environnementale
Comparez les performances de divers produits dans des environnements difficiles et permet également aux utilisateurs de choisir leurs produits en fonction de leurs conditions d'utilisation finale. Par exemple, fig. 6 montre les effets des environnements de gaz corrosifs sur des revêtements conformes acryliques, des résines de polyuréthane et des résines de silicone. En exposant les trois au milieu de gaz mixte, le pourcentage de flux lumineux de la DEL est réduit. Ces résultats illustrent clairement l'importance de choisir le bon produit pour l'environnement. Bien que le revêtement conforme à la résistance à l'isolation de la surface de l'environnement de gaz corrosif ne se détériore pas, mais pour la LED, il ne peut pas protéger complètement la LED, car elle permet au gaz à travers le revêtement mince et pénètre la LED, de sorte que, au fil du temps, sa performance est réduit.
Les résines de silicone ont des effets similaires; cependant, dans ce cas, bien que la couche protectrice soit assez épaisse (2 mm par rapport à 50 microns), le gaz peut encore traverser la résine et affecter la LED. Lorsque vous comparez les résultats des matériaux de silicone et de polyuréthane, il est clair que les propriétés de ces deux types chimiques sont différentes parce que les résines de silicone sont perméables aux gaz, alors que les résines de polyuréthane de même épaisseur ne le sont pas. Dans ce cas, les résines de polyuréthane optiquement transparentes, telles que l'Electrolube UR5634, sont les matériaux de protection les plus appropriés pour empêcher les gaz corrosifs d'affecter les LED.
Les résines de polyuréthane sont considérées comme des résines appropriées pour la protection des DEL dans de nombreux environnements différents. En outre, ils peuvent être modifiés pour fournir des avantages supplémentaires, comme un système de coloration pour couvrir la PCB mais ne dépassant pas la hauteur de LED. Cette résine pour la protection des PCB, non seulement pour rendre la surface agréable, mais aussi par la lumière de la PCB pour réfléchir et augmenter la luminosité, améliorant ainsi les performances des lampes d'éclairage. Il existe également une résine spéciale utilisée pour diffuser la lumière de la led. Des résines comme Electrolube UR5635, par exemple, proposent deux solutions: exemptes des influences ambiantes et de la propagation de la lumière, vous n'aurez donc pas besoin d'acheter un abat-jour de refroidissement ou un capuchon de lampe.
Formule de matériaux de protection
Il est clair que le produit d'étanchéité peut fournir un haut niveau de protection dans une gamme d'environnements et peut être adapté aux exigences de l'application en choisissant un type chimique ou une formulation de résine spécifique. Cependant, à l'avant, nous avons discuté de l'effet du revêtement en couche mince conforme à la température de couleur est très faible. Lors de la comparaison de l'épaisseur du revêtement conforme avec la résine d'étanchéité, il est évident que le niveau de protection de la résine est augmenté en partie parce qu'il peut obtenir plus de revêtement. La résine peut être augmentée à des profondeurs de 1 à 2 mm ou plus profondément, mais cette profondeur aura également un effet sur le niveau de température de couleur observé.
La figure 7 montre le décalage typique de la température de couleur des LED avec une épaisseur différente de résine de polyuréthane. De toute évidence, l'épaisseur est directement liée au degré de décalage de la température de couleur, ce qui constitue une autre considération importante lors du choix du bon matériau de protection. Nous savons que le décalage de la température de couleur se produira, mais prend en compte la répétabilité du décalage de LED. Si le décalage persiste, vous pouvez reconsidérer la température de couleur de l'origine.
Cet article traite des considérations nécessaires pour sélectionner la protection des systèmes LED. L'évaluation de l'environnement est essentielle à la sélection réussie du produit, qu'il s'agisse des performances d'utilisation finale ou de l'applicabilité du processus de production. Les revêtements conformes ne sont pas seulement faciles à utiliser et adaptés à la conception, mais ont également d'excellents niveaux de protection dans les environnements humides et à brouillard salin. En raison de leur faible épaisseur, ils ont également peu d'effet sur la température de couleur.
Lorsque les conditions deviennent plus difficiles, il est recommandé de convertir en une résine scellée. Dans ce cas, le choix entre les types chimiques sera déterminé par la condition d'utilisation finale et l'impact environnemental spécifique. En outre, l'épaisseur de la résine à ajouter doit être considérée comme assurant une protection adéquate tout en minimisant l'effet sur les changements de température de couleur.
