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LED灯珠生命关联性在于如何选择保护材料
作者:统佳光电 / 2016-08-14 11:55 / 浏览次数:

   LED灯珠照明的发展归功于LED灯珠在适应性、寿命和效率方面等优势优于传统的照明形式。因此,很容易理解为什么LED照明被广泛应用于大量应用中,包括家用灯、工厂用工业照明,海洋环境照明以及建筑照明和设计等。随着LED灯珠和固态照明行业的蓬勃发展,LED灯珠开发商正在将技术应用到严酷的环境中。今天,我们讨论在恶劣环境中(如海洋应用)保护LED灯珠和电路组件的必要性。涂层和其他保护技术可以延长固态照明系统的使用寿命和性能。

   随着LED灯珠市场的快速发展,正确的选择是确保LED灯珠性能和使用寿命的关键。今天我们将强调在各种环境中使用LED灯珠,并介绍在这些环境下如何采取适当的保护。开发过程必须确保可靠性,同时确保固态照明系统良好的光学性能。LED灯珠应用越来越多样化;设计要求、位置或产品的功能都能证明LED灯珠设计人员面临的挑战在不断变化。像大多数电子设备一样,LED灯珠表现良好,直到外部影响开始降低其性能。这些影响可以包括灰尘、潮湿或腐蚀性环境的静电吸引,化学或气体污染以及许多其它可能性。因此,需要仔细考虑到最终用途环境,从而确定选择适合的产品。

   将标准建筑照明应用中的环境条件与海洋环境相比较可以帮助我们了解LED灯珠恶化的潜在原因。在建筑照明应用中,由于照明单元的设计,LED灯珠本身可能被覆盖,或者LED灯珠的朝向使得它只可能暴露于环境温度和湿度的一般变化中。在海洋环境中,LED灯珠可能会被盐水溅到或者浸泡。此外,在所有的情况下,LED灯珠的大部分使用寿命是在盐雾环境中工作。高盐条件可能会导致腐蚀印刷电路板(PCB),从而比一般湿度变化会更快地降低其性能。通常,在这些环境中,封装树脂、保形涂层均可提供高水平的保护。

密封树脂

   密封树脂以多种不同的化学类型出现,包括环氧树脂、聚氨酯和硅树脂。通常,环氧树脂在机械影响方面提供更坚固的保护,但是它们没有其它化学品的柔性,这可能导致热循环期间的问题。此外,标准环氧树脂系统不能提供其他系统的清晰度和颜色稳定性。

   硅树脂确实有极好的透明度,并且在极端温度下表现良好,而聚氨酯树脂在恶劣环境中提供良好的柔韧性、透明度和高水平的保护。我们做了实验得出:三种树脂化学类型在暴露在紫外线1000小时后,通过检查树脂的颜色差异,三种树脂化学类型的透明度差异,从而突出了每种树脂在室外条件下的稳定性。硅树脂和聚氨酯树脂显然优于标准环氧树脂体系。

环境暴露

   比较各种产品在恶劣环境下的性能,也可以让用户根据最终使用条件来进行产品选择。例如:腐蚀性气体环境对丙烯酸保形涂层、聚氨酯树脂和硅树脂的影响。通过将三者暴露于混合气体环境后,检查LED灯珠的光通量百分比降低。这些结果清楚地说明了为环境选择正确产品的重要性。虽然保形涂层在腐蚀性气体环境中表面绝缘电阻不会劣化,但是对于LED灯珠而言,它不能充分保护LED灯珠,因为它可以让气体通过薄涂层并穿透LED灯珠,从而随时间推移,其性能降低。

   有机硅树脂也有类似的效果;然而,在实验中,尽管保护层相当厚(2毫米对比50微米),但是气体仍然能够通过树脂并影响LED灯珠 。当我们比较有机硅树脂与聚氨酯材料的结果时,这两种化学类型的性能有差异,因为有机硅树脂对气体是可渗透的,而相同厚度的聚氨酯树脂则不。在这种情况下,光学透明的聚氨酯树脂,是防止腐蚀性气体影响LED灯珠的最合适的保护材料。

   聚氨酯树脂被认为是在多种不同环境中保护LED灯珠的合适树脂。它们可以改造,提供额外的优点,例如着色系统,用于覆盖PCB但不超过LED灯珠的高度。这种树脂用于PCB的保护,不仅让表面赏心悦目,而且通过将光从PCB反射出来并增加光输出,从而提升照明灯具的性能。还有专门的树脂用来扩散LED灯珠的光。 

保护材料配方

   经过实验对比显示:密封树脂可以在一系列环境中提供高水平的保护,并且可以通过选择化学类型或通过特定树脂的配方来适应应用要求。但是,在前面,我们讨论了薄膜保形涂层对色温影响很小。当比较保形涂层与密封树脂的厚度时,很明显,树脂带来的保护水平提高部分是因为它可以实现更多的涂层。树脂可以以1-2毫米或更深的深度增加,但这种深度也将对所观察到的色温水平产生影响。

   用不同厚度聚氨酯树脂LED灯珠的典型色温偏移。很明显,厚度与色温偏移程度直接相关,因此在选择合适的保护材料时,这又是一个重要考虑。我们知道会出现色温偏移,但要考虑到LED灯珠偏移的重复性。如果偏移持续,则可以通过重新考虑原始LED灯珠色温。

保护选项

   保形涂层通常是符合PCB轮廓的薄漆,提供良好的保护的同时而不会显著增加电路板的重量或体积。它们的厚度通常为25-75微米,并且易通过喷涂或浸渍技术就可以轻松地使用。

   为了在LED灯珠顶部进行保护,使用的涂层须具有良好的透明度,并且在所需环境中在产品的整个使用寿命内一直保持清晰。如果用于室外,涂层可能就需要具有良好的UV稳定性。因此,最佳类型的保形涂层都基于一种丙烯酸化学材料,提供清晰度和颜色稳定性以及优异的湿度和盐雾保护性。用盐雾试验,其中丙烯酸涂层提供了优异的保护。

通常,丙烯酸共形涂层是基于溶剂的产品,其中使用的溶剂是一种液体载体,将树脂薄膜沉积在基材上。使用的溶剂为挥发性有机化合物(VOC)。由于这种溶剂在应用阶段仅存在于LED灯珠上几分钟时间,所以对于大多数系统来说,这不是一个长期存在的问题。在某些情况下,LED灯珠生产商对含VOC的产品以及其他特定化学品的使用具有特定要求,这些在LED灯珠手册上有列出。通常,化学相容性检查有助于确认溶剂型保形涂层是否适用于特定的LED灯珠。

色温问题

   除了要考虑涂层对LED灯珠的影响外,还需要了解涂层对色温的影响。在LED灯珠照明中常见的相关色温带。色温随时间的变化,也被称为色彩维护。据了解,无论什么材料直接放置在LED灯珠晶体上,都会导致相互作用,从而导致色温偏移。

   色温带变化通常从温暖的温度到较冷的温度,并且在不同的LED灯珠类型和色温带之间变化。此外,它也会因应用的保护材料而有所不同。这是另一个领域,丙烯酸保形涂层比其他化学材料和产品类型更有优势。

   暖白色LED灯珠典型的色温偏移。为了突出色温可能的变化,它已经包括了不同的厚度和固化机理,以突显色温的可能变化。

薄涂层和厚涂层代表保形涂层的最小和最大厚度水平,即25和75微米。通过应用这种薄膜,色温偏移被最小化,并且可以在由LED灯珠生产商给出的边界内进行控制。

   在理想的情况下,保形涂层可用于所有LED灯珠应用中,因为保形涂层应用简便、对照明单元的体积和重量影响小、使用的多功能性以及对色温偏移的影响。但是,众所周知,一个解决方案通常无法适用于所有应用程序。如前所述,保形涂料在潮湿和盐雾环境中提供了极好的防护等级,但是在经常浸入水中、化学飞溅以及腐蚀性气体的环境中,保形涂层不能提供最高水平的保护。

   当条件变得更具挑战性时,建议转换到密封树脂。在这种情况下,化学类型之间的选择将由最终使用条件和特定的环境影响决定。此外,应考虑要添加的树脂的厚度,以确保实现充分的保护,同时尽可能减少对色温变化的影响。

 

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