Beleuchtung mit LED

Schutz- und Lötstopplacke für LED-Anwendungen

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Vergilbung trifft insbesondere die Epoxidharze

Viele Polymere zeigen unter Einwirkung von Globalstrahlung mehr oder weniger ausgeprägte Degenerationserscheinungen. Die Endprodukte der Photooxidation absorbieren im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichts und sind Ursache für den Vergilbungsprozess von Polymeren. Diese Vergilbung trifft insbesondere die Epoxidharze, aus denen üblicherweise Lötstopplacke hergestellt werden. Um ausreichend lichtstabile weiße Lötstopplacke herstellen zu können, mussten diese auf Basis einer anderen Polymerklasse entwickelt werden.

Um die Lichtbeständigkeit bzw. die Vergilbungsbeständigkeit zu ermitteln, können entsprechende Prüflinge in einer Freibewitterung über Jahre ausgelagert werden. Mit Bewitterungstests lassen sich die Prozesse beschleunigen. Dazu kommt der Xenon-Test zum Einsatz. Hier wird die Probe der Strahlung einer Xenon-Bogenlampe ausgesetzt. Das gefilterte Spektrum und die Bestrahlungsstärke ähneln dem natürlichen Sonnenlicht. Entsprechende Kurzprüfungen sind in verschiedenen DIN-Normen [3 und 4] beschrieben. Daumenregel: 250 Stunden entsprechen einer natürlichen Belastung von einem Jahr.

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Durchgeführte Untersuchungen mit einer Lichteinstrahlung von LED-Licht mit einer Wellen-länge von 460 nm über 1000 h zeigen erwartungsgemäß eine visuell nicht erkennbare bzw. kaum meßbare Veränderung im Remissionsverhalten. Mögliche Einflüsse sind weniger vom eingestrahlten Licht zu erwarten sondern auf den gleichzeitigen Wärmeeintrag zurück zu führen, der durchaus auf eine Erwärmung der Beschichtung von bis zu 100 °C führen kann.

Eine Schutzlackierung kann zum einen den kompletten Schaltungsträger betreffen, zum anderen aber auch den von LEDs ausgesparten Bereich. Sollen mit LEDs bestückte Panels zum Schutz gegen Feuchteeinwirkungen komplett beschichtet werden, kommen Schutzlacke zum Einsatz, die zum einen die elektrische Isolation unter den verschiedenen atmosphärischen Bedingungen sicherstellen, zum anderen aber auch bezüglich ihrer Wetterbeständigkeit eine sehr geringe Vergilbungsneigung unter diesen Belastungen zeigen. Die Grundvoraussetzung ist natürlich eine sehr hohe Transparenz und ein farbloser Beschichtungsfilm.

Die sich bei transparenten Prüflingen ergebenden Messwerte mit der Farbmetrik sind nicht mit den traditionellen Remissionsmessungen zum Beispiel von weißen Lacken vergleichbar. Während sich bei Farbmessungen von farbigen Beschichtungsstoffen vornehmlich die Remissionseigenschaften darstellen, sind es bei transparenten Beschichtungsstoffen vornehmlich die Transmissions- bzw. Absorptionseigenschaften. Bei der Messung erfolgt ein Durchstrahlen des Messkörpers zum reflektierenden Substrat und ein weiteres Durchstrahlen des Messkörpers in den Messwertaufnehmer (Ulbrichtkugel).

Schutz vor Schadstoffen aus der Atmosphäre

Neben der Schutzwirkung der LED-Schaltung gegen Belastungen durch Luftfeuchtigkeit als auch gegen Regen, Spritzwasser und Kondensation bieten Schutzlacke und Vergussmassen auch eine Schutzwirkung gegen diverse Schadstoffe aus der Atmosphäre. Die LED-Abdeckung auf Basis von Silikonharzen ist gegen bestimmte Atmosphärilien, beispielsweise auf Basis von Schwefelverbindungen relativ durchlässig.

Hier zeigen organisch basierte Polymere eine deutliche Barrierewirkung und können LED gegen industrielle Schadgasbelastungen schützen und insbesondere Silbermigrationen deutlich reduzieren. Eine weitere Möglichkeit der Schutzlackbeschichtung ergibt sich mit weißen, deckenden Schutzlacken, die mit einem Selektivverfahren appliziert werden und die LEDs aussparen. Damit lassen sich beispielsweise bei einseitig bestückten LED-Schaltungsträgern die dunkelfarbigen Bauelemente sehr gut abdecken. Schutz- oder Überzugslacke dieser Art besitzen eine hohe Licht- und Wärmestabilität mit sehr hohen Remissionswerten.

Literatur

[1] Loos, Hans, Farbmessung, Verlag Beruf + Schule, Itzehoe (1989)

[2] DIN EN 60216-1, VDE 0304-21:2002-09, Elektroisolierstoffe – Eigenschaften hinsichtlich des thermischen Langzeitverhaltens

[3] DIN EN ISO 11341:2004-12, Beschichtungsstoffe – Künstliches Bewittern und künstliches Bestrahlen – Beanspruchung durch gefilterte Xenonbogen-Strahlung

[4] DIN 6167:1980-01 Beschreibung der Vergilbung von nahezu weißen oder nahezu farblosen Materialien.

* Dr. Manfred Suppa ist bei den Lackwerken Peters R & D Manager in Kempen.

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