Tipps für den LED-Leuchtenentwickler

Keine unerwünschten Verfärbungen bei der LED

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Tests in unterschiedlichen Umgebungen

Die Verfärbung der Umhüllung wird durch die Wärmentwicklung, die Lichtenergie und die Wellenlänge beeinflusst. Besonders stark fällt sie an der Oberseite des LED-Chips aus, also dort, wo die Hitzeentwicklung und der Lichtstrom am intensivsten auf die Ummantelung einwirken. Fachleute von Cree haben Tests mit unterschiedlichen VOC-Materialien durchgeführt. Sie setzten dazu drei Sets mit jeweils zehn LEDs, das waren insgesamt 30 LEDs, 450 Stunden lang einer flüchtigen organischen Verbindung aus. Anschließend prüften die Ingenieure ebenfalls 450 Stunden lang in drei unterschiedlichen Testumgebungen den Lichtstrom.

Zehn LEDs wurden in einer offenen Umgebung verwendet, zehn weitere in einem System mit einer versiegelten Sekundäroptik. Bei der dritten Gruppe kam zunächst eine versiegelte Umgebung zum Zuge. Nach 325 Stunden wurde der Systemaufbau belüftet. Bei der ersten, offenen Testgruppe war keine Abnahme des Lichtstroms von 100 Lumen zu verzeichnen. Die LEDs im geschlossenen Systemaufbau hatten nach 450 Stunden 90 Prozent ihrer Lichtleistung verloren. Bei der dritten Gruppe trat zunächst derselbe Effekt auf. Doch nachdem die LEDs nicht mehr der VOC ausgesetzt waren, erholte sich die Lichtleistung vollständig.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS 15/2015 erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Tipps bei der Auswahl der passenden Materialien

Um negative Effekte durch chemische Substanzen zu vermeiden, ist es empfehlenswert, bereits im Vorfeld alle Materialien zu testen, die in einer LED-Leuchte zum Einsatz kommen und ausgasen können. Das gilt auch für Lötpasten und Rückstände von Substanzen wie Maschinenöl. Selbst FR-4-Leiterplatten können bei höheren Temperaturen Stoffe an die Umwelt abgeben. Bei den meisten Materialien erfolgt das beim Aushärten, etwa bei Klebemitteln, Beschichtungen und Vergussmassen. Deshalb sind die passenden Materialien für die Performance einer LED-Leuchte ebenso wichtig wie der Kühlkörper, die Treiberelektronik und die optischen Komponenten.

Der erste Schritt besteht darin, in der Dokumentation für die LED die Liste der Stoffe zu analysieren, die der Hersteller für das betreffende Modell als unbedenklich spezifiziert hat. Zu den problematischen Materialien zählen beispielsweise Methylacetate, Formaldehyd und Glykolether. Sind bestimmte Materialien in solchen Listen nicht aufgeführt, sollten Entwickler von LED-Leuchten Tests durchführen.

Generell sollte kein Material in Erwägung gezogen werden, das nicht vom LED-Hersteller oder dem Lieferanten der Komponenten freigegeben wurde. Auch bei freigegebenen Stoffen, etwa Beschichtungen von Leiterplatten, ist Umsicht angesagt. So sollten diese Materialien nicht direkt mit der LED-Linse in Kontakt kommen. Das kann die optischen Eigenschaften und Haltbarkeit der Leuchtdiode beeinträchtigen. Es kann auch dann zur Verfärbung von Leuchtdioden kommen, wenn diese nicht in einer versiegelten Umgebung eingesetzt werden.

Eine Gefahrenquelle sind Dichtungsringe. Um festzustellen, ob solche Ringe ausgasen, lässt sich folgender Test durchführen: Die Komponenten der Leuchte werden über Nacht auf einem weißen Blatt Papier platziert. Zeigen sich darauf am nächsten Morgen runde Abdrücke, ist das Indiz dafür, dass aus den O-Ringen Chemikalien ausgetreten sind. Solche Effekte lassen sich ausschließen, wenn die verwendeten Materialien auf chemische Kompatibilität getestet werden. Diese Untersuchung sollten folgende Komponenten mit einbeziehen: Dichtungen, Klebstoffe, Beschichtungen, Lötpasten und alle Chemikalien, die in der Nähe einer LED-Linse verbaut werden.

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