Night swimming pool

(Bild: Electrolube)

| von Alistair Little

Im Verlauf der letzten 10 Jahre hat die Verwendung von LEDs im privaten Bereich und für kommerzielle Beleuchtung exponentiell zugenommen. Die Verbesserungen in der Effizienz von LEDs in den vergangenen Jahren führten zu einer erheblichen Verlängerung der Lebensdauer der Komponenten, die nun wesentlich höher ist als bei beiden traditionellen Beleuchtungstechnologien, Glühlampen und Leichtstoffröhren.

Die wachsende Vielseitigkeit und Komplexität der Anwendungen schafft neue Herausforderungen in Sachen Schutzmaterialien, zudem fordern die Anwender das größtmögliche Leistungslevel. Kurz gesagt, Schutzmaterialien müssen sicherstellen, dass die LED unter allen Umgebungsbedingungen einsatzfähig ist, ganz gleich, ob es sich um eine Anwendung im Innenraum, eine Straßenbeleuchtung im Freien oder eine Unterwasserbeleuchtung handelt. LEDs sind empfindliche elektronische Komponenten und benötigen häufig zusätzlichen Schutz gegen mechanische Beschädigung, Feuchtigkeit und andere Umwelteinflüsse.

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Das ausgehärtete Polyurethan hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und deckt zudem einen breiten Temperaturbereich ab. Electrolube

UV-Stabilität von Bedeutung

UV-Stabilität ist von zentraler Bedeutung, wenn Polyurethan-Schutzsysteme für LEDs erwogen werden. Um diese zu verifizieren, hat Electrolube Bewitterungstests mit einer Reihe von Vergussmassen durchgeführt. Die Tests wurden gemäß ISO 4892 Teil 3 Zyklus 1 Kunststoffe – Künstliches Bestrahlen oder Bewittern in Geräten und in einem QUV/se-Tester für beschleunigte Bewitterung durchgeführt. Nach 1.000 Stunden Exposition zeigt das Ergebnis, dass die optisch klaren Polyurethan- und Silikonharze, UR5634 und SC3001 eine sehr hohe UV-Beständigkeit aufweisen und ihre Transparenz über den Expositionstest hinweg bewahrt haben. Expositionsintensitäten variieren in Abhängigkeit von der geografischen Lage und darum ist es wichtig, die korrekte beschleunigte Bewitterungexpositionszeit für die entsprechende Region zu wählen. Dieser Test zum Beispiel ist etwa das Äquivalent von 4 Jahren Witterungsbeständigkeit in einem typischen nordeuropäischen Klima.

Um den Grad an Schutz zu bestimmten, den unsere Einkapselungsharze bieten, führt Electrolube strenge Wetter- und Immersionstests durch. Unter diesem Testplan haben Polyurethanharze sehr gute Widerstandsfähigkeit gegen Immersion im Wasser, vor allem in Salzwasser, gezeigt. Die hohen Widerstandslevel ermöglichen ein breites Spektrum von Unterwasseranwendungen, einschließlich dem Verguss von Unterwasser-Kabelmuffen, dem Schutz von Unterwasser-LED-Beleuchtung sowohl in Süß- als auch in Salzwasserpools, der Beleuchtung von Schiffsdecks und dem Schutz verschiedenster Sensoren. In all diesen Fällen können transparente oder farbige Harze erforderlich sein und müssen hohe Haftung und eine geringe Dielektrizitätskonstante über die gesamte Lebensdauer des Gerätes, das unter diesen schwierigen Bedingungen betrieben wird, sicherstellen. Die folgende Fallstudie demonstriert deutlich die Effektivität von Polyurethan-Gießharzen unter anspruchsvollen, ja extremen Umweltbedingungen.

Night swimming pool

Salzwasserbeständigkeit war bei der Auswahl eines geeigneten Harzes für die Anwendung in einem Salzwasserpool unumgänglich. Electrolube

Unterwasser-Beleuchtungsanwendung in Australien

Ein Kunde aus Australien wandte sich mit einer Reihe von Problemen an Electrolube, die durch den Verguss einer LED-Beleuchtungseinheit gelöst werden sollten, welche zur Beleuchtung eines Swimmingpools entworfen worden war. Die Beleuchtungseinheit musste gegen Süßwasser und Salzwasser versiegelt werden. Salzwasserbeständigkeit war darum bei der Auswahl eines geeigneten Harzes für diese Anwendung unumgänglich. Die Vergussmasse musste außerdem einen Arbeitstemperaturbereich von 5 bis 40 °C abdecken, flammhemmend sein und eine spezifische Färbung aufweisen; ein heller Blauton wurde aus ästhetischen Gründen bevorzugt. Der Kunde hatte vorher für diese Anwendung ein Epoxidharz von einem anderen Hersteller eingesetzt, doch wegen der hoch-exothermen Reaktion im Zusammenhang mit dem verwendeten Epoxid kam es zu einer leichten Verformung der Basiseinheit – das Ergebnis der hohen Temperaturen, die beim Aushärten dieses Harz erzeugt wurden – was als vollkommen inakzeptabel eingestuft worden. Letztendlich wurde die Wahl auf Polyurethan eingeschränkt – doch welches Produkt wäre das beste?

Polyurethanharze

Polyurethanharze sind typischerweise elastomer oder gummiartig, wenn sie ausgehärtet sind, was besonders nützlich ist, wenn die Schaltung, die vergossen werden soll, empfindliche Komponenten enthält. Sie bieten außerdem chemische Widerstandsfähigkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegen Staub und Feuchtigkeit, exzellente elektrische Isolation und gute Haftung an den meisten Substraten, sowohl bei Metall als auch bei Plastik.

Electrolube hat zahlreiche wasserbeständige Polyurethan-Optionen bewertet und entschied sich, dem Kunden die Einkapselungs- und Vergussmasse UR5097 anzubieten. Das ausgehärtete Polyurethan hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit – eine wichtige Eigenschaft bei LED-Beleuchtungseinheiten – und deckt zudem einen breiten Temperaturbereich ab. Zudem ist es flammhemmend und nach UL94 V-0 zertifiziert, was eine weitere Hauptanforderung war. Wie auch bei allen anderen in Erwägung gezogenen Polyurethanharzen, wurde die geringe Wasseraufnahme von Polyurethan als die entscheidendste Eigenschaft dieser Anwendung eingeschätzt.

UR5097 erfüllte alle Anforderungen dieses Projekts mit Ausnahme der Farbe, also wurde mit einiger Arbeit an der Formulierung, um die Anforderungen des Kunden nach einem hellen Blau zu erfüllen, die Farbe entsprechend angepasst. Das in UR5097 verwendete Polymer ist ebenfalls höchst beständig gegenüber dem Eindringen von Wasser, selbst bei verschiedenen Druckunterschieden, die durch die Tiefe des Wassers verursacht werden. Die thixotrope Natur des Harzes wurde im Labor ebenfalls leicht modifiziert, um eventuelles Einbluten von Harz durch den Spalt zwischen dem Harz und der LED Einheit zu vermeiden und auch, um die Sedimentierungsrate auf ein annehmbares Niveau zu senken, ohne das Mischen und Gießen des Harzes zu erschweren.

Pool Light Night Scene

Die Vergussmasse musste einen Arbeitstemperaturbereich von 5 bis 40 °C abdecken, flammhemmend sein und eine spezifische Färbung aufweisen; ein heller Blauton wurde aus ästhetischen Gründen bevorzugt. Electrolube

 

Alistair Little

(Bild: Electrolube)
Technischer Direktor des Geschäftsbereichs Gießharze bei Electrolube

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