Materiály pro zlepšení životnosti a výkonu zařízení s LED

S rychlým růstem trhu zařízení používajících LED je nutné také zajistit správnou výkonnost a životnost LED součástí. Vysokou úroveň ochrany ve všech prostředích typicky zajišťují konformní laky a pouzdřicí pryskyřice.

LED aplikace jsou stále rozmanitější. LED součástky, jako většina elektronických zařízení, budou dobře fungovat, dokud vnější vlivy nezačnou zhoršovat jejich výkon, například elektrostatická přitažlivost prachu, vlhké nebo korozivní prostředí, chemické nebo plynné kontaminace a mnoho dalších. Proto je velmi důležité zvážit, v jakém prostředí bude dané zařízení provozováno.

Konformní laky jsou tenké nátěry, které odpovídají obrysům DPS a umožňují dobrou ochranu bez přidání významné hmotnosti nebo objemu materiálu na desku. Obvykle se používají v tloušťkách 25–75 mikronů a lze je snadno aplikovat například nástřikem. Pro ochranu LED je velmi důležité, aby použitá povrchová úprava byla výborně průsvitná a zároveň zůstala čirá po celou dobu životnosti výrobku i v požadovaném prostředí, tj. pokud je např. výrobek venku, je obvyklé, že nátěr musí mít dobrou stabilitu proti vlivu UV světla. Nejlepší typy ochranných laků jsou tedy založeny na akrylové chemii, která nabízí jak čistotu, tak i barevnou stabilitu v kombinaci s výbornou odolností proti vlhkosti a slaným výparům.

Typicky jsou akrylové ochranné laky výrobky na bázi rozpouštědel, kde použité rozpouštědlo je nosnou kapalinou umožňující uložení tenkého filmu pryskyřice na substrát.

Při zvažování typu ochranného materiálu, který se má použít, je vhodné vzít v úvahu i změnu barevné teploty světla (colour temperature shift). Bez ohledu na to, jaký materiál je přímo na LED aplikován jako krytí, způsobí interakci, která vede k barevné změně teploty světla s posunem barvy světla do chladnější teploty. Zde se jedná o další oblast, kde jsou ve výhodě některé konformní laky, jako je např. například lak AFA společnosti Electrolube, který nabízí specifické výhody oproti jiným chemickým typům výrobků.

Ochranné laky nabízejí vynikající úroveň ochrany ve vlhkých a slaných prostředích, viz graf č. 1, ale neposkytují nejvyšší úroveň ochrany v prostředích s častým ponořením do vody, u chemického potřísnění či u korozivního plynu. V takových situacích doporučujeme zvážit zalití LED do pryskyřic. K účelu krytí LED jsou dostupné pryskyřice různých typů chemického složení, obvykle epoxidů, polyuretanů či silikonů.

Epoxidové pryskyřice typicky nabízejí pevnější ochranu, pokud jde o mechanické vlivy, ale nenabízejí flexibilitu jiných chemických systémů, což může vést k problémům při opakovaném tepelném namáhání. Silikonové pryskyřice nabízejí vynikající čirost a také velmi dobře snášejí teplotní extrémy, kdežto polyuretanové pryskyřice nabízejí kombinaci dobré flexibility, čirosti a vysoké úrovně ochrany v drsném prostředí, při zachování rozumných nákladů.

Silikonová pryskyřice u korozivních plynů oproti polyuretanovým materiálům prokazuje rozdílný výsledek, silikonová pryskyřice je plynům propustná, zatímco polyuretanová pryskyřice při stejné tloušťce vzorku není. V takových případech by opticky čirá polyuretanová pryskyřice, například jako Electrolube UR5634, byla vhodnějším ochranným prostředkem, ať již v čiré, nebo matné verzi (UR5635), viz obrázek 2.

Při hodnocení krycích účinků konformního laku a pouzdřicích pryskyřic je zřejmé, že část zvýšené úrovně ochrany, kterou nabízí pryskyřice, je způsobena jejich schopností aplikovat mnohem silnější vrstvu.

Pryskyřice lze aplikovat na 1−2 mm nebo i v mnohem větších tloušťkách, nicméně tato hloubka zalití bude mít vliv i na úroveň pozorovaného posunu teploty barev.

V grafu 5 je znázorněn typický barevný posun při zalití LED různými tloušťkami polyuretanové pryskyřice. Je zřejmé, že tloušťka zálivky je přímo spojená s mírou barevného teplotního posunu. U zalití víme, že dojde ke změně teploty barvy. Důležitým aspektem je zde opakovatelnost barevného posunu pro použitou LED, daná výškou zalití. Pokud je barevná změna se stejnou výškou zalití konzistentní, lze se změnou počítat například opětovným zvážením barvy původního teplotního pásma LED.

K úspěšnému určení způsobu ochrany či materiálu pro krytí je nezbytné zhodnocení prostředí. Konformní laky nabízejí nejlepší kombinaci snadného použití a snadnost zabudování do designu spolu s vynikající úrovní ochrany v prostředí. Jsou-li podmínky používání LED náročnější, doporučuje se použít pouzdřicích a zalévacích pryskyřic.

Překlad firemních materiálů společnosti ELECTROLUBE: Ing. Radek Přikryl.