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Techniques

Protection contre l’humidité et dissipation thermique pour les leds

Publication: Décembre 2008

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En vue d’assurer un fonctionnement fiable des leds, en particulier dans des applications extérieures telles que panneaux de signalisation, il est indispensable de les protéger contre les influences climatiques rigoureuses...
 

Parmi les influences les plus critiques, il y a la rosée qui est souvent causée par l’humidité élevée ou par des chocs thermiques. Tandis que l’humidité élevée n’entraîne pas forcément des défauts, une faible rosée sur 2 potentiels avec une tension > 2 V est susceptible de produire une hydrolyse d’eau et donc une migration électrique immédiate. En très peu de temps, ce processus provoque des courants de fuite et des courts-circuits.

Un vernis de protection à isolation électrique assure une protection contre l’humidité élevée et la rosée en même temps. Or, avec la rosée, le vernis est également exposé à une charge osmotique : A la suite d’impuretés de la surface solubles à l’eau déposé en-dessous du vernis, comme par ex. des particules de sel provenant de la transpiration des mains, l’eau diffuse à travers le vernis de protection, produisant des dégâts d’osmose tels que migration électrochimique, corrosion ou courants de fuite induits par la corrosion.

L’essai de condensation suivant DIN EN ISO 6270-2 et le „Rain Forest Test“ suivant IPC 9201 permettent d‘évaluer la capacité de charge des vernis sous la rosée : Durant l’examen, l‘éprouvette est soumise à une charge constante d’humidité condenseé (fig. 1) – en dehors de la résistance aux influences osmotiques, le comportement électrique du vernis de protection peut être évalué en appliquant une tension et en mesurant la résistance à l’humidité/isolation.

Exemple d’une carte électronique équipée exposée à la rosée à °C et à 100 % h.r. (Photo de Lackwerke Peters)

Il s’avère qu’en règle générale, la „settling phase“ (mise au diapason) ainsi-nommée est inférieure à 60 minutes, c.à.d. l’absorption d’humidité causant la diminution de la résistance est un procédé relativement rapide qui se déroule en une période de quelques minutes.

La résistance à l’humidité/isolation sous rosée (40 °C/100% h.r.) avec un TWIN-CURE® et avec un vernis de protection conventionnel

D’après les résultats de cet examen, la résistance au condensement du vernis couche épaisse TWIN-CURE® durcissant UV et sans solvant est nettement plus élevée que celle des vernis conventionnels. D’un côté, ceci est dû au degré de réticulation relativement élevé, et à l’épaisseur importante de la couche allant jusqu’à 500 μm, équivalent à un micro-enrobage, de l’autre côté. D‘un point de vue optique, le vernis couche épaisse TWIN-CURE® s‘utilise sans problème, grâce à la transparence et à la résistance au jaunissement extrêmement élevés. Au contraire, eu égard à la gestion thermique de leds, un micro-enrobage avec le TWIN-CURE® est toutà- fait désirable.

La durée de vie des leds dépend de manière décisive et de la température de fonctionnement et de celle de l’environnement. Il est vrai que, contrairement aux ampoules à incandescence, une panne ne se produit que rarement ; il y a plutôt une diminution graduelle de l’intensité lumineuse, qui, en revanche, s‘accélère suite à un blocage thermique durant le fonctionnement. En vue d‘assurer une puissance rayonnée élevée et continue, il est nécessaire que la carte électronique ou des dissipateurs thermiques supplémentaires dissipent la chaleur de manière fiable.

Des calculs modèle montrent qu’un vernissage avec le TWIN-CURE® améliore la dissipation thermique dans l’ordre de grandeur d’une matière d’enrobage non-remplie, ce qui est dix fois mieux que l‘air. En comparant le vernis couche épaisse TWIN-CURE® avec des dissipateurs métalliques, on constate que le TWIN-CURE® a une conductivité thermique nettement plus faible et ne peut remplacer ceux-ci, or, il permet une dissipation thermique supplémentaire aux endroits ou l’on ne peut utiliser des dissipateurs métalliques. En raison du comportement capillaire actif du TWIN-CURE®, il est par exemple possible d’enrober complètement les fentes et espaces intermédiaires, ce qui réduit la résistance thermique à ces endroits de manière considérable. Même un enrobage partiel permet de réduire la température, grâce à une meilleure adhésion au substrat et à l’enlargement de la surface disponible pour dissiper la chaleur. Le coût modique de fabrication présente un avantage, ainsi que le traitement simple, les bonnes possibilités de façonnement et le faible poids.

http://www.chimietech.com

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