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聚氨酯灌封胶:强化恶劣环境下对LED的保护

二月 13, 2023 | Sky News
聚氨酯灌封胶:强化恶劣环境下对LED的保护

过去10年间,LED在家庭和商业照明中的使用量呈指数级增长,其广泛的应用和专业功能是白炽灯和荧光照明系统所完全无法满足的。在过去的几年中,LED的效率提升也使得组件寿命大幅提高,目前它的效率已显著大于传统的白炽灯和荧光照明技术。这意味着在许多应用中,LED照明的维护成本极低、甚至免维护,因此被广泛用于道路、交通和车辆照明。

无可置疑,使用LED所带来的的潜在能源节约,使这项相对较新的技术在全球各地流行起来。然而,低能耗仅仅是使用LED的优势之一。得益于其物理特性 - 即小尺寸和相对较轻的重量,LED已经打破我们对照明和照明效果的想像:从简单的白色室内灯泡替代品变成了多色、美观的照明产品,并为一些真正具有挑战性的环境提供了相应选择。

在保护材料方面,用户要求的性能、越来越多的应用种类和复杂性带来了新的挑战。简而言之,无论是欧洲的内部照明应用、印度的户外街道照明还是澳大利亚的水底照明,保护材料都必须确保LED能够在所有环境下发挥作用。LED是较脆弱的电子组件,通常需要针对机械损坏、潮湿和其他环境因素进行额外保护。

过去几年间,使用封装树脂保护LED已经变得越来越普遍。对树脂的选择取决于多种不同因素:混合系统的粘度、可用寿命和液体特性的凝胶时间、以及固化树脂的硬度、密度、颜色和工作温度。在对LED实行直接保护时存在一些基本因素;为了确保最大程度地把LED的光输出,其中的关键因素是所应用材料的透明度。此外,还必须考虑到在LED生命周期内可能发生的任何变化。

易力高开发了一系列聚氨酯封装树脂,并针对LED封装市场进行了优化,可满足一系列不同的性能要求。双组分(2K)树脂系统旨在提供易处理性和流动性,使液体树脂能够流入外壳和LED周围,但仍会反应形成一种具有韧性和在各种环境下具有保护作用的交联聚合物。

为便于手动以及机器混合和点胶,可按一系列不同规格的包装提供聚氨酯树脂。对于小批量或原型工作,通常最好通过手动点胶。而对于批量生产而言,由于可以生成均匀混合的树脂,且不受机器操作员和点胶树脂的设备影响,因此使用机器点胶是迄今为止最好的方法。当然,使用机器点胶树脂也是最经济的方法,根据点胶的数量,众多制造商可以提供适用的设备。

在灌封LED时,需要注意一些重要的考虑因素。例如,须考虑外壳和其他任何部件(如透镜)的几何形状。

 

LED外壳的形状

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混合树脂可以绕过任何障碍物,然而,如果存在凹槽或悬垂,则可能会截留空气,从而导致粘合力下降,并在固化期间形成气泡。如果需要向单一部件点胶大量树脂,那么可以考虑分2或3次灌封完所需数量,这样可以考虑到任何树脂收缩,并有助于最大限度地减少所截留的空气。此外,为了让LED部件产生所需要的光学效果,分阶段点胶方法还支持使用第二种树脂,其可以是不透明的或彩色的树脂层。

为确保树脂尽可能地保留LED的颜色特性,已对固化树脂的光学特性进行仔细评估。当测量LED的计算色温时,已发现存在一个温度偏移,这与点胶在LED顶部的树脂层深度成正比。然而,通过仔细选择树脂类型和点胶深度,可以控制色移。

当然,我们主要讨论的是LED本身,在照明装置中,这是客户最容易看到的部件,但还有一些其他的部件也能受益于树脂封装,借以延长使用寿命,这些部件包括变压器、传感器、电容和电阻。对于这些组件,专门设计了一系列用于最大限度提高整个装置使用寿命的封装和热管理产品。对于某些应用场景(例如应急、隧道和易爆环境照明),可以使用阻燃树脂对装置进行封装,从而满足ATEX要求。

为LED应用开发的光学透明树脂均是基于聚氨酯的树脂。聚氨酯树脂尤其适用于在许多不同的环境下保护LED,此外,经过调整后可以提供更多好处,例如用于覆盖线路板但不覆盖LED的着色系统。这种树脂用于保护线路板,形成美观的饰面,同时通过反射线路板上的光线和增加光输出而提高发光体性能。单个LED所能产生的亮度相对较低,因此需要将一些装置聚集在一起,产生所需亮度。通过多种方法可以获得所需颜色,既可以使用白光LED - 在广泛的波长范围内产生光,也使用LED - 在更加离散的波长带内产生光。通过将一些不同颜色的LED组合在一起,有机会产生广泛的颜色模式。

 

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除了提供高透明度的产品,易力高的半硬质聚氨酯树脂UR5635UR5634是专为LED照明制造商而开发,以便为其产品提供高水平的环境保护以及其他功用。例如,UR5635具有朦胧/浑浊的光扩散效果,有可能消除对扩散罩的需求。其不透明的外观带来一种温暖的光扩散效果,作为LED树脂,其在装饰和保护应用方面取得巨大成功。UR5634在LED灌封应用中实现了水白色透明度,并且对紫外线有特别的抵抗力,尤其适用于户外LED封装和暴露在阳光直射下的应用场景。

为了尽可能地减少因紫外线照射而变黄的可能性,聚氨酯树脂都使用了脂肪族异氰酸酯,这种精心挑选的异氰酸酯具有最佳的长期稳定性,而且危险等级也是最低。由于这些树脂基于聚氨酯,最高工作温度为130℃,对于更高的温度场景,我们可提供光学透明的硅树脂,其承受的工作温度高达200℃。

在为LED考虑聚氨酯保护系统时,紫外线稳定性至关重要,为了验证这一点,易力高完成了对一些封装树脂的耐候性测试。这些测试根据ISO 4892《塑料实验室光源暴露试验方法》(第3部分第1周期)进行,并在QUV紫外加速老化试验机中实施。经过1000小时的暴露,结果表明光学透明的聚氨酯和硅树脂UR5634和SC3001具有卓越的抗紫外线能力,在整个暴露测试过程中保持透明度。曝光强度会因地理位置的不同而有所不同,因此,为您所在地区判断正确的加速曝光时间非常重要。例如,该测试大致相当于典型北欧气候条件下的4年耐候性。

为了确定我们的封装树脂所提供的保护程度,易力高进行了严格的浸水测试。在这种测试方式下,聚氨酯树脂表现出了卓越的耐水浸性能,尤其是耐盐水性能。这种非常高的耐水浸性能支持多种水下应用场景,包括水下电缆连接、淡水和咸水游泳池的水下LED照明保护、船舶甲板照明以及各种传感器设备保护。在这些情况下,可能需要透明或彩色树脂,并且必须在设备运行的整个寿命期间提供恶劣条件下的高粘性和低介电常数。

 

来源:麦德美爱法

 

标签:
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