LED- ja kiinteän valaistusalan kehityksen myötä tuotekehittäjät soveltavat teknologiaa vaikeisiin ympäristöihin. Nyt keskustelemme tarpeesta suojata LEDit ja piirikomponentit vaikeissa ympäristöissä, kuten valtameri sovelluksissa. Pinnoitteet ja muut suojaustekniikat voivat pidentää kiinteän valaistusjärjestelmän käyttöikää ja suorituskykyä.
LED-markkinoiden nopean kehityksen myötä oikea tuotevalikoima on tärkeä LED-suorituskyvyn ja käyttöiän varmistamiseksi. Tässä artikkelissa korostetaan LEDien käyttöä monissa ympäristöissä ja kuvataan, miten asianmukaista suojaa voidaan käyttää näissä ympäristöissä. Kehitysprosessin on taattava luotettavuus ja samalla varmistettava optimaalinen optinen suorituskyky kiinteän valaistuksen järjestelmissä
Diffuusion (UR5635) ja läpinäkyvien (UR5634) polyuretaanihartsien optiset ominaisuudet kiinteässä valaistusjärjestelmässä vaihtelevat suuresti.
LED-sovellukset ovat yhä monimuotoisempia; suunnitteluvaatimukset, sijainti tai tuotetoiminnot voivat osoittaa, että johtavien suunnittelijoiden kohtaamat haasteet ovat muuttumassa. Kuten useimmat elektroniset laitteet, LEDit toimivat hyvin, kunnes ulkoiset vaikutukset alkavat heikentää niiden suorituskykyä. Nämä vaikutukset voivat olla sähköstaattinen vetovoima, kemiallinen tai kaasumaista kontaminaatiota sekä monia muita mahdollisuuksia pölystä, kosteudesta tai syövyttävistä ympäristöistä. Siksi loppukäyttöympäristöä on harkittava tarkkaan, jotta voidaan valita oikeat tuotteet.
Mahdollisuus ja soveltaminen
LED-valaistus johtuu LED-valaistuksen sopeutumiskyvystä, pitkäikäisyydestä ja tehokkuudesta lamppujen etuna kuin perinteinen valaistus. Siksi on helppo ymmärtää, miksi LED-valaistusta käytetään laajalti useissa sovelluksissa, mukaan lukien kotitalousvalot, tehtaalla tehdasvalo, meriympäristön valaistus ja arkkitehtoninen valaistus ja muotoilu.
Ympäristöolosuhteiden vertailu vakiorakennuksen valaistuksen soveltamiseen meriympäristöön voi auttaa meitä ymmärtämään LED-huononemisen mahdolliset syyt. Arkkitehtonisissa valaistustekniikoissa LED-valo voidaan peittää valaistusyksikön suunnittelulla tai LED-suunta saattaa altistua vain yleisille lämpötilan ja kosteuden muutoksille. Meriliikenteessä LED-valot voivat roiskuttaa tai liottaa suolaveteen. Lisäksi kaikissa tapauksissa lampun käyttöikä on käyttökelpoinen suolamuodossa. Korkeat suolasuhteet voivat johtaa korroosiota piirilevyihin (PCB), mikä vähentää suorituskykyä nopeammin kuin yleiset kosteuden muutokset. Tyypillisesti konformaaliset päällysteet ja kapselointihartsit tarjoavat korkeatasoisen suojan näissä ympäristöissä.
Suojausvaihtoehdot
Muodollinen pinnoite on ensimmäinen suojatoimenpide, josta keskustelimme. Pinnoite on tavallisesti ohut maalikerroksen PCB-ääriviivan mukainen ja tarjoaa hyvän suojan samalla, kun piirilevyn paino tai tilavuus ei ole merkittävästi kasvanut. Ne ovat tavallisesti 25 - 75 mikronia paksuisia ja helposti ruiskutus- tai kyllästystekniikoilla.
Ledin yläosan suojaamiseksi käytettävän päällysteen on oltava hyvällä läpinäkyvyydellä ja sen on oltava selkeä koko tuotteen elinkaaren ajan halutussa ympäristössä. Jos sitä käytetään ulkona, pinnoite saattaa vaatia hyvän UV-säteilyn. Siksi parhaiten sopivan pinnoitteen tyyppi perustuu akryyli- kemialliseen materiaaliin, joka tarjoaa selkeyden ja värin stabiilisuuden sekä erinomaisen kosteuden ja suolasuojan. Kuviossa 2 esitetään suolasuihkutesti, jossa akryylipinnoitteet tarjoavat erinomaisen suojan.
Eri kemiallisille alustoille perustuvat päällysteet voivat tarjota vaihtelevia suorituskykyä altistettaessa suolasumutesteille.
Yleensä akryylinen konformiipinnoite on liuotinpohjainen tuote, jossa liuotin on nestemäinen kantaja, joka kerää hartsikalvon pohja-aineelle. Käytetty liuotin on haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC). Tämä ei ole pitkäaikainen ongelma useimmille järjestelmille, koska tämä liuotin on vain muutamia minuutteja sovellusvaiheessa. Joissain tapauksissa johtavilla valmistajilla on erityisiä vaatimuksia VOC-yhdisteitä sisältävien tuotteiden ja muiden erityisten kemikaalien käytöstä, jotka on lueteltu LED-käsikirjassa. Yleensä kemiallisten yhteensopivuustarkastusten avulla voidaan selvittää, soveltuvatko liuotinpohjaiset konformiipinnoitteet tiettyihin LED-laitteisiin.
Värilämpötilan ongelma
Sen lisäksi, että tarkastellaan päällysteen vaikutusta LEDiin, on myös ymmärrettävä pinnoitteen vaikutus värilämpötilaan. Kuva 3 esittää LED-valaistuksessa yhteisiä värilämpötilaa (CCT). Värilämpötila muuttuu ajan myötä, joka tunnetaan myös värin ylläpidoksi, mikä on ongelma, kun tarkastellaan suojausmateriaalin tyyppiä. On selvää, että riippumatta siitä, mikä materiaali sijoitetaan suoraan LED Crystal, johtaa vuorovaikutukseen, jolloin väri lämpötila offset.
LED on joitain tyypillisiä lämpötila-alueita.
CCT-muutokset ovat yleensä lämpimistä lämpötiloista jäähdytyslämpötiloihin ja vaihtelevat eri led-tyyppien ja värivyöhykkeiden välillä. Lisäksi se vaihtelee riippuen käytetystä suojamateriaalista. Tämä on toinen alue, jossa akryyliformaaaliset päällysteet ovat edullisempia kuin muut kemialliset materiaalit ja tuotetyypit.
Kuviossa 4 on esitetty tyypillinen lämminvalkoinen ledin värilämpötilan poikkeama. Korostaa mahdollisia värilämpötilan vaihteluja, ja se on sisällytetty erilaisiin paksuuksiin ja kovettumismekanismeihin korostamaan mahdollisia värilämpötilan vaihteluita. Punainen viiva ilmaisee käytetyn LED-värilämpötilan rajan spesifisen tyypin, eli kun LED on ostettu, sen värilämpötila voi olla mistä tahansa näiden viivojen välillä.
Ohut pinnoite ja paksu päällyste edustavat konventionaalisen päällysteen pienimmän ja suurimman paksuuden tasoa eli 25 ja 75 mikronia. Käyttämällä kalvoa värilämpötilan siirtymä minimoidaan ja sitä voidaan ohjata LED-valmistajan antamien rajojen sisällä.
Ihanteellisesti konformaaleja pinnoitteita voidaan käyttää kaikissa johtavissa sovelluksissa, koska konformaaliset päällysteet ovat helppokäyttöisiä, pienikokoisia ja painavia valaistusyksiköitä, monipuolisuutta ja vaikutuksia värilämpötilan kompensointiin. Kuitenkin, kuten me kaikki tiedämme, ratkaisu ei yleensä ole käytettävissä kaikissa sovelluksissa. Kuten aiemmin mainittiin, konformiipinnoitteet tarjoavat erinomaiset suojaustasot kosteissa ja suolamuovisissa ympäristöissä, mutta konformaalinen päällyste ei tarjoa korkeimpia suojatasoja ympäristöissä, jotka ovat usein vedessä upotettuja, kemiallisesti roiskeita ja syövyttäviä kaasuja. Tällöin suosittelemme, että pidämme tiivisteitä hartsien parempana suojana.
Tiivistyvä hartsi
Tiivisteet ovat myös monissa eri kemikaaleissa, kuten epoksihartseissa, polyuretaanissa ja silikonihartseissa. Yleensä epoksihartsit suojaavat mekaanisilta vaikutuksilta entistä voimakkaammin, mutta niillä ei ole muiden kemikaalien joustavuutta, mikä voi aiheuttaa ongelmia lämpökauden aikana. Lisäksi standardit epoksijärjestelmät eivät tarjoa selkeyttä ja värin stabiilisuutta muille järjestelmille.
Silikonihartseilla on erinomainen läpinäkyvyys ja toimivat hyvin äärimmäisissä lämpötiloissa, kun taas polyuretaanihartsit tarjoavat hyvän joustavuuden, läpinäkyvyyden ja korkean suojatason vaikeissa ympäristöissä. Kuvio 5 esittää, että kolmen tyyppisiä hartseja altistetaan ultraviolettivalolle 1000 tuntia tarkastelemalla hartsien värin eroja ja kolmen hartsin kemiallisten tyyppien läpinäkyvyyttä korostaen siten kunkin hartsin stabiiliutta ulkotiloissa. Tässä kaaviossa silikonihartsit ja polyuretaanihartsit ovat selvästi ylivoimaisia standardeja epoksijärjes- telmää.
Ympäristöaltistuminen
Vertaa erilaisten tuotteiden suorituskykyä vaikeissa ympäristöissä ja antaa käyttäjille mahdollisuuden valita tuotteitaan loppukäyttöolojensa mukaan. Esimerkiksi kuv. Kuviossa 6 esitetään syövyttävien kaasujen ympäristövaikutukset akryyliformaa- lisilla päällysteillä, polyuretaanihartseilla ja silikonihartseilla. Altistamalla kolme sekakaasua ympäristöön LED-valovirtaprosentti pienenee. Nämä tulokset osoittavat selvästi, kuinka tärkeää on valita oikea tuote ympäristöön. Vaikka korroosionkestävän kaasun ympäristön pinnan eristyksen kestävyys ei heikennä, mutta LED ei pysty täysin suojaamaan LED: tä, koska se sallii kaasun ohut päällysteen läpi ja tunkeutuu LEDiin siten, että sen suorituskyky on pitkällä aikavälillä vähenee.
Silikonihartsit ovat samanlaisia; Kuitenkin tässä tapauksessa, vaikkakin suojakerros on melko paksu (2 mm verrattuna 50 mikroniaan), kaasu pystyy edelleen kulkemaan hartsin läpi ja vaikuttamaan LEDiin. Kun verrataan silikoni- ja polyuretaanimateriaalien tuloksia, on selvää, että näiden kahden kemikaalin ominaisuudet ovat erilaiset, koska silikonihartsit ovat kaasun läpäiseviä, kun taas samanpaksuisen polyuretaanihartsit eivät ole. Tällöin optisesti läpinäkyvät polyuretaanihartsit, kuten Electrolube UR5634, ovat sopivin suoja-aine estämään syövyttäviä kaasuja vaikuttamasta LED-valoihin.
Polyuretaanihartseja pidetään sopivina hartseina LEDien suojaamiseksi monissa eri ympäristöissä. Lisäksi niitä voidaan muokata tarjoamaan lisäetuja, kuten väritysjärjestelmä PCB: n peittämiseksi, mutta ei ylitä LED-korkeutta. Tämä hartsi PCB: n suojaamiseksi ei pelkästään pinnan miellyttävyyden vaan myös PCB: n valon heijastamiseksi ja valonlähteen lisäämiseksi parantaen näin valaisimien suorituskykyä. On myös erityistä hartsia, jota käytetään diffuusi led-valon hajottamiseen. Hartsit, kuten Electrolube UR5635, tarjoavat esimerkiksi kaksi ratkaisua: ilman ympäristövaikutuksia ja valon leviämistä, joten sinun ei ehkä tarvitse ostaa jäähdytysvalaisinta tai lampun korkkia.
Suojausmateriaalin kaava
On selvää, että tiivistysaine voi tarjota korkean suojatason eri ympäristöissä ja voidaan sovittaa sovellusvaatimuksiin valitsemalla kemiallinen tyyppi tai spesifinen hartsikoostumus. Edessä kuitenkin keskustelimme ohutkalvon mukaisen pinnoitteen vaikutuksesta värilämpötilaan on hyvin pieni. Vertailemalla konformaalipäällysteen paksuutta tiivistyskalvon kanssa on selvää, että hartsin suojaustaso kasvaa osittain siksi, että se voi saavuttaa enemmän pinnoitusta. Hartsia voidaan lisätä syvyyksillä 1-2 mm tai syvemmällä, mutta tämä syvyys vaikuttaa myös havaitun värilämpötilan tasoon.
Kuvio 7 esittää tyypillisen värilämpötilan poikkeamaa LEDeistä, joilla on erilainen paksuus polyuretaanihartsia. Luonnollisesti paksuus liittyy suoraan värilämpötilan kompensointiin, joten tämä on toinen tärkeä näkökohta valittaessa oikeaa suojaavaa materiaalia. Tiedämme, että värilämpötilan siirtyminen tapahtuu, mutta huomioi LED-poikkeaman toistettavuus. Jos offset jatkuu, voit tarkistaa alkuperäisen led-värilämpötilan.
Tässä artikkelissa käsitellään LED-järjestelmien suojauksen valinnassa tarvittavia näkökohtia. Ympäristön arviointi on kriittinen tuotteen menestyksekkäälle valinnalle, olipa kyse sitten loppukäytön tehokkuudesta tai tuotantoprosessin soveltuvuudesta. Muotomainen pinnoite ei ole vain helppokäyttöinen ja sopiva muotoiluun, mutta sillä on myös erinomaiset suojaustasot kosteissa ja suolapitoisissa ympäristöissä. Niiden paksuuden vuoksi niillä on myös vain vähän vaikutusta värilämpötilaan.
Kun olosuhteet muuttuvat haastavammiksi, on suositeltavaa muuntaa sinetöityyn hartsiin. Tällöin kemiallisten aineiden valinta riippuu loppukäytön ehdoista ja erityisistä ympäristövaikutuksista. Lisäksi lisättävän hartsin paksuutta on pidettävä riittävän suojan varmistamiseksi, samalla kun minimoidaan vaikutukset värilämpötilan muutoksiin.
