LED-Verguss: Vakuum sorgt für hochwertige Optik und lange Lebensdauer

Effiziente Klebe- und Vergussprozesse sichern Qualität von LEDs und OLEDs

Die LED-Technik ersetzt heute zunehmend bewährte Leuchtmittel wie Halogenstrahler oder Leuchtstoffröhren. Zur Erzielung einer hohen Lichtqualität und langen Lebensdauer werden LED-Bauelemente vielfach vergossen. Hier kommen meist Vakuumprozesse zum Einsatz, da sich nur so eine blasenfreie Optik sowie der zuverlässige Schutz der LEDs vor Schmutz und Feuchtigkeit gewährleisten lässt.

Bis zu 90 Prozent energiesparender als eine Glühbirne bei einer Lebensdauer von 50.000 Stunden und mehr: LEDs („Light Emitting Diodes“) gelten heute mit als eine der effizientesten und zukunftsträchtigsten Beleuchtungstechniken auf dem Markt. Nach dem Ende der herkömmlichen Glühbirne im Jahr 2008 werden auch andere Leuchtmittel wie Halogenstrahler, Energiesparlampen oder Leuchtstoffröhren zunehmend von der LED-Technik verdrängt. Ihr Einsatzgebiet ist äußerst vielfältig: Wurden sie zu Beginn hauptsächlich für Signallampen und Statusanzeigen verwendet, kommen LEDs heute unter anderem im Automobilbau, der Architektur, im Gebäude- und Wohnrauminterieur sowie im Bereich der öffentlichen Infrastruktur zum Einsatz – beispielsweise in Straßenlaternen, Verkehrsampeln, Leuchtreklamen oder Tunnelbeleuchtungen.

Vergussprozesse sorgen für hohe Lichtqualität und lange Lebensdauer

Ein wichtiger Faktor zur Gewährleistung einer langen Lebensdauer der LED-Bauteile sowie einer kontinuierlich hohen Lichtqualität besteht in einem präzisen und hochwertigen Verguss. Dies ist insbesondere bei einer Verwendung im Außenbereich zentral, da die LEDs hier mitunter vielfältigen Belastungen wie beispielsweise Schmutz, Feuchtigkeit, UV-Strahlen oder starken Temperatureinflüssen ausgesetzt sind. Auch bei integrierten Leuchtsystemen, wie sie unter anderem im häuslichen Interieurbereich zum Einsatz kommen, spielt die Qualität und Langlebigkeit des Vergusses eine wesentliche Rolle. So sind beispielsweise Materialien, die unter Lichteinwirkung zum Vergilben neigen, für den optischen LED-Verguss nicht geeignet. Weiterhin gilt es hier auf die geforderten Eigenschaften des verwendeten Vergussmediums zu achten, beispielsweise in Bezug auf Farbe, Härte, Dichtigkeit, Lichtdurchlässigkeit und Temperaturbeständigkeit.

Wirtschaftliche Vergussprozesse sind auch im Bereich Wärmemanagement ein wesentlicher Faktor. Wenngleich LEDs wesentlich effizienter sind als herkömmliche Leuchtmittel, produzieren auch sie Wärme. Wird diese nicht zuverlässig abgeführt, können sich die erhöhten Temperaturen nachteilig auf die Lebensdauer der LEDs auswirken und im Ernstfall sogar Defekte und Ausfälle verursachen. Für die Umsetzung eines effizienten Wärmemanagements kommen häufig flüssige Wärmeleitmaterialien wie Gap Filler oder Wärmeleitkleber zum Einsatz.

Was viele nicht wissen: Auch bei der Herstellung von OLEDs („Organic Light Emitting Diodes“) spielen präzise und wiederholgenaue Dosier- und Vergussprozesse eine wesentliche Rolle. Organische Leuchtdioden bestehen aus einem dünnen organischen Schichtsystem, das sich zwischen zwei Elektroden befindet. Diese Schichten müssen hermetisch versiegelt werden, da sie unter Einwirkung von Sauerstoff nachhaltig geschädigt würden. Hier kommen zunehmend spezielle Klebstoffe zum Einsatz, die mittels geeigneter Dosiertechnik auf die Substrate aufgetragen und anschließend gefügt werden.

LED-Verguss: Vakuum schützt vor Schmutz und Feuchtigkeit

Um die LED-Elemente bzw. die zugehörige Elektronik vor äußeren Einflüssen zu schützen, griffen Leuchtmittelhersteller früher häufig auf vorgefertigte Kunststoffabdeckungen und -gehäuse zurück. Diese werden mittlerweile mehr und mehr durch Vergussprozesse ersetzt. Aus gutem Grund: Vergossene LEDs erfüllen nicht nur höhere Anforderungen in Bezug auf Dichtigkeit und mechanische Stabilität, mit passenden Vergussmassen lassen sich mitunter sogar bessere Lichteigenschaften erzielen als bei Einsatz von Gehäusen – beispielsweise hinsichtlich der Farbe und Streuung des Lichts. Niedrigere Lagerkosten sowie ein geringerer Aufwand für Handling und Montage sind weitere Vorteile.

Da Lufteinschlüsse im Material nicht nur die Lichtqualität beeinträchtigen, sondern eingeschlossene Verunreinigungen und Feuchtigkeit auch die Leuchtelemente beschädigen können, sollte bei LEDs grundsätzlich ein Verguss unter Vakuum zum Einsatz kommen. Neben rein funktionalen Aspekten spielen hier auch ästhetische Kriterien eine wichtige Rolle: Treten Vergussprozesse an die Stelle von Kunststoffgehäusen, befindet sich das vergossene Harz im direkten Sichtbereich der Verbraucher bzw. Endkunden. Allein schon aus diesem Grund muss hier auf eine perfekte und blasenfreie Optik geachtet werden.

  • Für eine zuverlässige Materialaufbereitung und -förderung unter Vakuum sorgt die Scheugenpflug A310. Die integrierte Temperierung erlaubt zudem eine gezielte Einflussnahme auf die Viskosität des Vergussmediums. 
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  • Einen prozesssicheren und garantiert luftblasenfreien LED-Verguss ermöglichen die bewährten Vakuumdosiersysteme von Scheugenpflug. Hier stehen je nach Anforderung verschiedene, wirtschaftliche Modelle zur Verfügung, die als Stand-Alone-Anlage oder integriert in eine Fertigungslinie betrieben werden können. 
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TIPP: Beim LED-Verguss dürfen die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gehäuse, LED-Träger und Vergussmaterial nicht zu stark differieren. Wird dies nicht beachtet, kann es durch die unterschiedlichen thermo-mechanischen Spannungen zu Rissen und Materialenthaftungen kommen, die nicht nur den mechanischen Verbund zerstören, sondern auch Kriechwege für Feuchtigkeit schaffen. Dem kann mit vorbereitenden Bauteil- und Materialtests entgegengewirkt werden.

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