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          LED燈珠生命關聯性在于如何選擇保護材料

          發布時間: 2020-12-25     瀏覽次數:26次

            LED燈珠照明的發展歸功于LED燈珠在適應性、壽命和效率方面等優勢優于傳統的照明形式。因此,很容易理解為什么LED照明被廣泛應用于大量應用中,包括家用燈、工廠用工業照明,海洋環境照明以及建筑照明和設計等。隨著LED燈珠和固態照明行業的蓬勃發展,LED燈珠開發商正在將技術應用到嚴酷的環境中。今天,我們討論在惡劣環境中(如海洋應用)保護LED燈珠和電路組件的必要性。涂層和其他保護技術可以延長固態照明系統的使用壽命和性能。

            隨著LED燈珠市場的快速發展,正確的選擇是確保LED燈珠性能和使用壽命的關鍵。今天我們將強調在各種環境中使用LED燈珠,并介紹在這些環境下如何采取適當的保護。開發過程必須確??煽啃?,同時確保固態照明系統良好的光學性能。LED燈珠應用越來越多樣化;設計要求、位置或產品的功能都能證明LED燈珠設計人員面臨的挑戰在不斷變化。像大多數電子設備一樣,LED燈珠表現良好,直到外部影響開始降低其性能。這些影響可以包括灰塵、潮濕或腐蝕性環境的靜電吸引,化學或氣體污染以及許多其它可能性。因此,需要仔細考慮到最終用途環境,從而確定選擇適合的產品。

            將標準建筑照明應用中的環境條件與海洋環境相比較可以幫助我們了解LED燈珠惡化的潛在原因。在建筑照明應用中,由于照明單元的設計,LED燈珠本身可能被覆蓋,或者LED燈珠的朝向使得它只可能暴露于環境溫度和濕度的一般變化中。在海洋環境中,LED燈珠可能會被鹽水濺到或者浸泡。此外,在所有的情況下,LED燈珠的大部分使用壽命是在鹽霧環境中工作。高鹽條件可能會導致腐蝕印刷電路板(PCB),從而比一般濕度變化會更快地降低其性能。通常,在這些環境中,封裝樹脂、保形涂層均可提供高水平的保護。

            密封樹脂

            密封樹脂以多種不同的化學類型出現,包括環氧樹脂、聚氨酯和硅樹脂。通常,環氧樹脂在機械影響方面提供更堅固的保護,但是它們沒有其它化學品的柔性,這可能導致熱循環期間的問題。此外,標準環氧樹脂系統不能提供其他系統的清晰度和顏色穩定性。

            硅樹脂確實有極好的透明度,并且在極端溫度下表現良好,而聚氨酯樹脂在惡劣環境中提供良好的柔韌性、透明度和高水平的保護。我們做了實驗得出:三種樹脂化學類型在暴露在紫外線1000小時后,通過檢查樹脂的顏色差異,三種樹脂化學類型的透明度差異,從而突出了每種樹脂在室外條件下的穩定性。硅樹脂和聚氨酯樹脂顯然優于標準環氧樹脂體系。

            環境暴露

            比較各種產品在惡劣環境下的性能,也可以讓用戶根據最終使用條件來進行產品選擇。例如:腐蝕性氣體環境對丙烯酸保形涂層、聚氨酯樹脂和硅樹脂的影響。通過將三者暴露于混合氣體環境后,檢查LED燈珠的光通量百分比降低。這些結果清楚地說明了為環境選擇正確產品的重要性。雖然保形涂層在腐蝕性氣體環境中表面絕緣電阻不會劣化,但是對于LED燈珠而言,它不能充分保護LED燈珠,因為它可以讓氣體通過薄涂層并穿透LED燈珠,從而隨時間推移,其性能降低。

            有機硅樹脂也有類似的效果;然而,在實驗中,盡管保護層相當厚(2毫米對比50微米),但是氣體仍然能夠通過樹脂并影響LED燈珠 。當我們比較有機硅樹脂與聚氨酯材料的結果時,這兩種化學類型的性能有差異,因為有機硅樹脂對氣體是可滲透的,而相同厚度的聚氨酯樹脂則不。在這種情況下,光學透明的聚氨酯樹脂,是防止腐蝕性氣體影響LED燈珠的最合適的保護材料。

            聚氨酯樹脂被認為是在多種不同環境中保護LED燈珠的合適樹脂。它們可以改造,提供額外的優點,例如著色系統,用于覆蓋PCB但不超過LED燈珠的高度。這種樹脂用于PCB的保護,不僅讓表面賞心悅目,而且通過將光從PCB反射出來并增加光輸出,從而提升照明燈具的性能。還有專門的樹脂用來擴散LED燈珠的光。

            保護材料配方

            經過實驗對比顯示:密封樹脂可以在一系列環境中提供高水平的保護,并且可以通過選擇化學類型或通過特定樹脂的配方來適應應用要求。但是,在前面,我們討論了薄膜保形涂層對色溫影響很小。當比較保形涂層與密封樹脂的厚度時,很明顯,樹脂帶來的保護水平提高部分是因為它可以實現更多的涂層。樹脂可以以1-2毫米或更深的深度增加,但這種深度也將對所觀察到的色溫水平產生影響。

            用不同厚度聚氨酯樹脂LED燈珠的典型色溫偏移。很明顯,厚度與色溫偏移程度直接相關,因此在選擇合適的保護材料時,這又是一個重要考慮。我們知道會出現色溫偏移,但要考慮到LED燈珠偏移的重復性。如果偏移持續,則可以通過重新考慮原始LED燈珠色溫。

            保護選項

            保形涂層通常是符合PCB輪廓的薄漆,提供良好的保護的同時而不會顯著增加電路板的重量或體積。它們的厚度通常為25-75微米,并且易通過噴涂或浸漬技術就可以輕松地使用。

            為了在LED燈珠頂部進行保護,使用的涂層須具有良好的透明度,并且在所需環境中在產品的整個使用壽命內一直保持清晰。如果用于室外,涂層可能就需要具有良好的UV穩定性。因此,最佳類型的保形涂層都基于一種丙烯酸化學材料,提供清晰度和顏色穩定性以及優異的濕度和鹽霧保護性。用鹽霧試驗,其中丙烯酸涂層提供了優異的保護。

            通常,丙烯酸共形涂層是基于溶劑的產品,其中使用的溶劑是一種液體載體,將樹脂薄膜沉積在基材上。使用的溶劑為揮發性有機化合物(VOC)。由于這種溶劑在應用階段僅存在于LED燈珠上幾分鐘時間,所以對于大多數系統來說,這不是一個長期存在的問題。在某些情況下,LED燈珠生產商對含VOC的產品以及其他特定化學品的使用具有特定要求,這些在LED燈珠手冊上有列出。通常,化學相容性檢查有助于確認溶劑型保形涂層是否適用于特定的LED燈珠。

            色溫問題

            除了要考慮涂層對LED燈珠的影響外,還需要了解涂層對色溫的影響。在LED燈珠照明中常見的相關色溫帶。色溫隨時間的變化,也被稱為色彩維護。據了解,無論什么材料直接放置在LED燈珠晶體上,都會導致相互作用,從而導致色溫偏移。

            色溫帶變化通常從溫暖的溫度到較冷的溫度,并且在不同的LED燈珠類型和色溫帶之間變化。此外,它也會因應用的保護材料而有所不同。這是另一個領域,丙烯酸保形涂層比其他化學材料和產品類型更有優勢。

            暖白色LED燈珠典型的色溫偏移。為了突出色溫可能的變化,它已經包括了不同的厚度和固化機理,以突顯色溫的可能變化。

            薄涂層和厚涂層代表保形涂層的最小和最大厚度水平,即25和75微米。通過應用這種薄膜,色溫偏移被最小化,并且可以在由LED燈珠生產商給出的邊界內進行控制。

            在理想的情況下,保形涂層可用于所有LED燈珠應用中,因為保形涂層應用簡便、對照明單元的體積和重量影響小、使用的多功能性以及對色溫偏移的影響。但是,眾所周知,一個解決方案通常無法適用于所有應用程序。如前所述,保形涂料在潮濕和鹽霧環境中提供了極好的防護等級,但是在經常浸入水中、化學飛濺以及腐蝕性氣體的環境中,保形涂層不能提供最高水平的保護。

            當條件變得更具挑戰性時,建議轉換到密封樹脂。在這種情況下,化學類型之間的選擇將由最終使用條件和特定的環境影響決定。此外,應考慮要添加的樹脂的厚度,以確保實現充分的保護,同時盡可能減少對色溫變化的影響。

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