Удължаване на експлоатационния живот на светодиоди

Светодиодната промишленост понастоящем представлява един от най-бързо развиващите се сектори. Въпреки че светодиодите се използват в редица електронни устройства от много години насам, последните нововъведения в тази индустрия доведоха до огромно разрастване на спектъра им на употреба. Осветителните тела, уредите за маркиране и домакинските уреди са само част от областите на приложение на светодиодите.

Въпреки че светодиодите са значително по-ефективни от традиционните осветителни тела, техен недостатък остава фактът, че произвеждат топлина. Тази топлина може да оказва неблагоприятен ефект върху светодиодите и следователно трябва да се управлява, за да е гарантирано, че истинските ползи от технологията ще имат реализация. Обикновено категоризирани по цветна температура, светодиодите се предлагат в огромен брой цветови варианти.

При промяна на работната температура на светодиода се променя и цветната му температура. Поддържането на правилната температура на чипа на светодиода може не само да удължи експлоатационния му живот, но и да му помогне да произвежда повече светлина, което, от своя страна, означава намаляване на броя светодиоди, необходими за постигане на определен резултат. 

По тази причина увеличаването на работната температура може да има възстановяващ ефект върху свойствата на светодиода. Ако температурата на преход обаче стане прекалено висока, в частност ако надвиши максималната работна температура на светодиода (~120-150°C), може светодиодът да бъде необратимо повреден.

Съществуват много методи за подобряване на топлинното управление на светодиодните продукти и поради това трябва да се избере подходящият тип топлопроводящ материал, за да могат да се постигнат желаните резултати за разсейване на топлината. 

Разнообразието на тези продукти варира от термопроводящи капсуловащи смоли, които не само разсейват топлината, но и предлагат екологична защита, до материали за топлинен интерфейс, които се използват за подобряване на ефективността на топлопроводимостта при връзката на светодиода. 

Тези материали се използват за изолация между компонента и топлоотвеждащия елемент, като по този начин се намалява топлинното съпротивление на границата между двете. В резултат на това топлината се разсейва по-бързо и съответно се намалява работната температура на компонента.

В случая втвърдяващи продукти могат да се използват и като свързващи материали. Примери за това са RTV силиконите и епоксидните съединения. Изборът на материал в този случай често зависи от необходимата якост на връзката или от необходимия работен температурен диапазон.

Друг вариант за управление на отдаването на топлина от електронните компоненти е да се използва термопроводима капсулираща смола. Тези материали са предназначени да осигурят на устройството защита от влиянието на околната среда, като в същото време позволяват на топлината, генерирана в него, да се разсейва към заобикалящата го среда. В този случай капсулиращата смола отвежда топлината от компонента. 

Такива материали също могат да бъдат използвани за отразяването на светлината от устройството в зависимост от избрания цвят. В използването на капсулиращи смоли също така се включва използването на топлопроводими запълващи материали, като основната смола, втвърдителят и другите използвани добавки могат да бъдат променяни, за да се осигурят широк спектър от възможности, включително чрез епоксидни, полиуретанови и силиконови материали.

Съществуват различни варианти на химична основа, които могат да предоставят възможности за различни свойства в зависимост от крайната цел. Например полиуретановите материали предлагат отлична гъвкавост особено при ниски температури, което им дава значително предимство пред епоксидните материали в това отношение. 

Силиконовите каучуци, от своя стана, могат да предоставят същата гъвкавост при ниски температури, но също така и показват добри резултати при високи температури, което ги прави по-подходящи от останалите химични материали. 

Силиконовите продукти обикновено са по-скъпи. Епоксидните системи са много издръжливи и предлагат отлична защита в по-сурови условия. Те са устойчиви материали с ниски коефициенти на топлинно разширение и в някои случаи могат да предлагат известна степен на гъвкавост. 

Определянето на формулата на капсуловащите смоли може да предостави широк спектър от специфични свойства на продуктите и затова е препоръчително всеки отделен материал да се обсъжда поотделно със съответния му производител.

Средства за защита на светодиодите
При настъпилото бързо разрастване на пазара на светодиоди решителен фактор за гарантиране на ефективността и живота на компонента е неговият правилен подбор. 
Светодиодите, подобно на повечето електронни компоненти, работят добре, докато външни фактори не влошат тяхната ефективност. Такива могат да бъдат електростатично привличане на прах, влажна или корозивна среда, химично или газово замърсяване, както и много други. Затова е изключително важно да се определи средата, в която ще бъдат използвани компонентите, за да се гарантира правилният им избор.

Покрития
Конформните покрития са лакове, осигуряващи тънък предпазен филм, които след полагане отговарят напълно на контурите на печатните платки, без да утежняват или да добавят значителен обем на платката. 

Те обикновено се нанасят лесно чрез напръскване или потапяне с дебелина на покритието от 25 до 75 микрона. От съществено значение за покритието на горната част на корпуса на светодиодите е използваният материал да има добра прозрачност и тя да остане такава през целия живот на компонента в съответната среда. 

С други думи, може да е необходимо покритието да осигурява добра ултравиолетова защита, ако продуктът се използва на открито. По тази причина най-добрият тип конформни покрития са акрилни системи, които предлагат едновременно прозрачност и стабилност на цвета, съчетана с отлична защита от влажна и солена среда.

Обикновено акрилните защитни покрития са продукти, произведени на основата на разтворители, като използваният разтворител е носителят, който позволява смолата да се нанася в тънък слой върху субстрата. 

Използваните разтворители са класифицирани като летливи органични съединения (VOC). Тъй като тази летливост се проявява само за няколко минути по време на нанасянето на разтворителя върху светодиода, това не се счита за дългосрочен проблем при повечето системи. 

В някои случаи обаче производителите на LED осветители имат специфични изисквания по отношение на употребата на продукти, съдържащи VOC, както и други специфични химикали.

Цветна температура
Освен влиянието на материалите, използвани за покритие на светодиодите, друг важен елемент е влиянието на цветната температура. Промяната на цветната температура е нещо, което трябва да се взима предвид винаги, когато става въпрос за използването на защитни средства. Установено е, че какъвто и материал да бъде поставен директно върху лещата на светодиода, това ще доведе до промяна в цветната температура.

Тази промяна обикновено е от по-топла към по-студена температура и варира в зависимост от типа на светодиодите и температурните диапазони на цветовете. Освен това тя също ще се различава в зависимост от използвания защитен материал.

Чрез нанасяне на тънък покривен слой промяната на цветната температура е сведена до минимум и става управляема в рамките на границите, зададени от производителя на светодиодите. 

В идеални условия, защитните покрития щяха да се използват във всички светодиодни приложения заради тяхната лекота на нанасяне, минимален ефект върху обема и теглото на компонента, гъвкавостта им на употреба и не на последно място, заради минималното влияние върху цветната температура. Както е известно обаче в повечето случаи е невъзможно да има едно универсално решение за всички приложения. 

Защитните покрития предлагат отлично ниво на защита във влажна и солена среда, но не осигуряват най-високо ниво на защита в среди, предполагащи често потапяне във вода, излагане на химически пръски и корозионни газови среди. В такива условия се препоръчва използването на капсулираща смола, за да се осигури повишено ниво на защита.