一千個LED人就有一千個人不知道的知識：保護材料跟LED生命關(guān)聯(lián)性

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2017-09-18

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LED本質(zhì)上是很可靠的，但嚴酷的應用可能會使固態(tài)照明設(shè)備面臨風險。本文將闡述了如何選擇正確的保護材料來提高LED的使用壽命和性能。

隨著LED和固態(tài)照明行業(yè)的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)品開發(fā)商正在將技術(shù)應用到嚴酷的環(huán)境中。現(xiàn)在，我們來討論在惡劣環(huán)境中（如海洋應用）保護LED和電路組件的必要性。涂層和其他保護技術(shù)可以延長固態(tài)照明系統(tǒng)的使用壽命和性能。

隨著LED市場的快速發(fā)展，正確的產(chǎn)品選擇是確保LED性能和使用壽命的關(guān)鍵。在本文中，我們將強調(diào)在各種環(huán)境中使用LED，并介紹在這些環(huán)境下如何采取適當?shù)谋Ｗo。開發(fā)過程必須確保可靠性，同時確保固態(tài)照明系統(tǒng)良好的光學性能（圖1）。

圖1. 擴散（UR5635）和透明（UR5634）聚氨酯樹脂在固態(tài)照明系統(tǒng)中提供的光學性能有很大的不同。

LED應用越來越多樣化；設(shè)計要求、位置或產(chǎn)品的功能都能證明LED設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)在不斷變化。像大多數(shù)電子設(shè)備一樣，LED表現(xiàn)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(huán)境的靜電吸引，化學或氣體污染以及許多其它可能性。因此，CE認證，需要仔細考慮到最終用途環(huán)境，以確保可以選擇正確的產(chǎn)品。

機遇與應用

LED照明的發(fā)展歸功于LED在適應性、壽命和效率方面燈優(yōu)勢優(yōu)于傳統(tǒng)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(yè)照明，海洋環(huán)境照明以及建筑照明和設(shè)計等。

將標準建筑照明應用中的環(huán)境條件與海洋環(huán)境相比較可以幫助我們了解LED惡化的潛在原因。在建筑照明應用中，LED球泡燈，由于照明單元的設(shè)計，廠房照明，LED本身可能被覆蓋，或者LED的朝向使得它只可能暴露于環(huán)境溫度和濕度的一般變化中。在海洋環(huán)境中，LED燈可能會被鹽水濺到或者浸泡。此外，在所有的情況下，裝修照明，燈的大部分使用壽命是在鹽霧環(huán)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(huán)境中，保形涂層和封裝樹脂都可提供高水平的保護。

保護選項

保形涂層是我們討論的第一個保護措施。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，車間照明，并且易通過噴涂或浸漬技術(shù)就可以輕松地使用。

為了在LED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(huán)境中在產(chǎn)品的整個使用壽命內(nèi)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(wěn)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(wěn)定性以及優(yōu)異的濕度和鹽霧保護性。圖2描繪了鹽霧試驗，其中丙烯酸涂層提供了優(yōu)異的保護。

圖2. 當暴露于鹽霧試驗時，基于不同化學基質(zhì)的涂料可提供不同程度的性能。

通常，丙烯酸共形涂層是基于溶劑的產(chǎn)品，設(shè)計，國內(nèi)資訊，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(fā)性有機化合物（VOC）。由于這種溶劑在應用階段僅存在于LED上幾分鐘時間，所以對于大多數(shù)系統(tǒng)來說，這不是一個長期存在的問題。在某些情況下，LED制造商對含VOC的產(chǎn)品以及其他特定化學品的使用具有特定要求，LED筒燈，這些在LED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。

色溫問題

除了要考慮涂層對LED的影響外，還需要了解涂層對色溫的影響。圖3描述了在LED照明中常見的相關(guān)色溫（CCT）帶。色溫隨時間的變化，也被稱為色彩維護，當考慮保護介質(zhì)的類型時，這一直是一個問題。據(jù)了解，無論什么材料直接放置在LED晶體上，都會導致相互作用，從而導致色溫偏移。

圖3. LED處于某些典型的色溫譜帶中。

CCT變化通常從溫暖的溫度到較冷的溫度，并且在不同的LED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(lǐng)域，丙烯酸保形涂層比其他化學材料和產(chǎn)品類型更有優(yōu)勢。

圖4描繪了暖白色LED的典型色溫偏移。為了突出色溫可能的變化，LED燈管，它已經(jīng)包括了不同的厚度和固化機理，以突顯色溫的可能變化。紅線表示所用LED特定類型的色溫邊界；就是說，當購買LED時，其色溫就可能在這些線之間的任何地方。

圖4. 色溫偏移取決于涂層厚度和固化時間。

圖4中所指的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制造商給出的邊界內(nèi)進行控制。

在理想的情況下，保形涂層可用于所有LED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(huán)境中提供了極好的防護等級，但是在經(jīng)常浸入水中、化學飛濺以及腐蝕性氣體的環(huán)境中，保形涂層不能提供最高水平的保護。在這種情況下，我們建議考慮密封樹脂以提供更高水平的保護。

密封樹脂

密封樹脂也以許多不同的化學類型出現(xiàn)，包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯和硅樹脂。通常，環(huán)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(huán)期間的問題。此外，標準環(huán)氧樹脂系統(tǒng)不能提供其他系統(tǒng)的清晰度和顏色穩(wěn)定性。

硅樹脂確實有極好的透明度，并且在極端溫度下表現(xiàn)良好，而聚氨酯樹脂在惡劣環(huán)境中提供良好的柔韌性、透明度和高水平的保護。圖5顯示了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(wěn)定性。在此圖中，硅樹脂和聚氨酯樹脂顯然優(yōu)于標準環(huán)氧樹脂體系。

圖5. 暴露在紫外線1000小時后，樹脂化學物質(zhì)對色溫有不同的影響。

環(huán)境暴露