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Neue Werkstofftechnologien tragen zum Wachstum der Lichttechnik-Industrie bei
Die Licht- und Beleuchtungstechnik entwickelt sich rasant weiter, wobei Design- und Energiesparmerkmale die fundamentalen Treiber der Branche sind. Viele werden nicht wissen, dass der Elektrolumineszenz-Effekt schon zu Beginn des letzten Jahrhunderts entdeckt wurde, damals jedoch die Fertigungs- und Werkstofftechnologien fehlten, um die Entdeckung zu verwerten.
Es dauerte weitere 50 Jahre, bis endlich alle technischen Voraussetzungen gegeben waren, um die erste Leuchtdiode (LED) auf den Markt zu bringen. Anfangs wurde sie nur als Anzeigeleuchte in der Elektronik eingesetzt; seit LEDs jedoch zu einer wichtigen Lichttechnologie weiterentwickelt wurden, können sie die Zukunft der gesamten Beleuchtungstechnik verändern.
LED-Verkapselungen
Seit der Einführung von LEDs Ende der 1960er Jahre sind enorme Verbesserungen in punkto Wirkungsgrad, Farben und Lebensdauer erzielt worden. Die ersten Modelle gab es in blassem Gelb-Orange mit einer Lichtausbeute von < 0,1 Lumen/Watt. Später kamen grüne und rote LEDs auf den Markt, und Mitte der 1990er Jahre wurden die ersten blauen Leuchtdioden angeboten, die den Weg für weiße LEDs ebneten.
Heute erreicht die Lichtausbeute Werte bis zu 150 Lumen/Watt, und die Lebensdauer beträgt zurzeit 30.000 bis 100.000 Stunden. Damit kann die LED zur nächsten Leuchtmittelgeneration werden. Bei all diesen Fortschritten blieb jedoch bislang ein wesentlicher Schwachpunkt: die Frage der Verkapselung und des Schutzes der Leuchtdiode vor Umgebungseinflüssen.
Ein Beispiel für den Einsatz von LED-Materialien bei OSRAM
Es wurden Verkapselungsmaterialien auf der Basis bewährter Epoxidchemie entwickelt, die den harten Beanspruchungen standhalten, denen diese LEDs oft ausgesetzt sind. Die Materialien müssen UV- und hitzestabil sein (die Temperatur des LED-Chips kann 140 °C erreichen), und eine hundertprozentige Transparenz ohne Vergilbung ist unabdingbar. Darüber hinaus ist eine gute Haftung auf einer ganzen Reihe verschiedener Träger ebenso unerlässlich wie eine geringe Härtungsspannung und ein niedriger Ionengehalt des Ausgangsmaterials.
Weiße Lötstoppmasken
Die Anforderungen an eine stark reflektierende, weiße fotoempfindliche Löstoppmaske betreffen nicht nur ihr Aussehen, das sicherzustellen hilft, dass keine Kurzschlüsse auftreten, sondern auch ihr Verhalten nach dem Aufbringen. Die chemische Beständigkeit beim Eintauchen in Zinn- und Nickel-Gold-Chemikalien und die Verfärbungsfreiheit nach mehreren Lötvorgängen und intensiver UV-Strahlung sind hier wesentliche Eigenschaften.
Huntsman Probimer 77: Hochauflösende Lötstoppmaske
Neben dem hohen Auflösungsvermögen werden im Hochzuverlässigkeitsbereich eine gute Schutzleistung bei dünnen Widerstandsschichten sowie thermische Langzeitbeständigkeit (2000 Stunden bei 120 °C) selbstverständlich vorausgesetzt. Die Hochleistungs-Lötstoppmasken der Probimer-Reihe von Huntsman erfüllen z.B. alle diese Kriterien, wobei diese Eigenschaften vor allem in Bereichen wie dem Automobilbau, wo es auf den Schutz der elektrischen Schaltkreise unter allen Witterungs- und Temperaturbedingungen ebenso ankommt wie auf den Schutz der elektronischen Geräte vor der Hitze der Antriebsmotoren, wichtig werden.
LD flex Dielektrika und Klebstoffe
Probelec LD flex-Produkte basieren auf 100 % flexibler Epoxid-Technologie und finden als dielektrische Isolierklebstoffe für Leuchtmittelträger Verwendung. Zu den Einsatzbereichen gehört das Verkleben von Trägern verschiedener Art wie Kupfer, Aluminium, Polyimid, Polyamid, FR-4 und anderen. Standard-Produkte haben eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,4 W/mK, bei Neuentwicklungen wird dieser Wert jedoch höher sein.
Eine größere Layerdicke kann erreicht werden, indem der Auftrag bei Starr-Flex-Lösungen in einem einzigen Durchgang erfolgt.
Probelec LD Flex-Produkte werden mit den üblichen, bewährten Auftrags- und Verfahrenstechniken aufgebracht. In der Regel werden sie im normalen Siebdruck- oder Roller Coating Verfahren in Dicken zwischen 15 und 100 µm aufgetragen. Nach Trocknung bei moderaten Temperaturen bilden sie eine klebfreie Oberfläche mit guten Planarisierungseigenschaften, die dann weiterbearbeitet und mit dem zweiten Träger laminiert werden kann.
Die Zukunft: OLEDs und Integration in Araldite HFC flexible Composite
Energieeinsparung in der Beleuchtungstechnik ist in der modernen Architektur und der Bauindustrie ein großer Trend. Auf die Beleuchtung entfallen stattliche 20 % des weltweiten Verbrauchs an elektrischer Energie, daher sind energiesparende Beleuchtungstechniken im Kommen – und die jüngste und vielversprechendste dieser Technologien sind OLEDs.
Huntsman und das unabhängige Forschungszentrum Holst Centre [eine Initiative des imec (B) und TNO (NL)] erhielten gemeinsam den Materialica Award für ein neues Material für Barriereschichten zum Schutz organischer Leuchtdioden (OLEDs) mit Araldite Highly Flexible Composite. Es eröffnet enorm vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für eine neue Generation von Leuchtmitteln und Beschriftungen.
OLEDs sind papierdünne, flexible, leichtgewichtige Elemente, die bis zu 70 % weniger Energie verbrauchen als herkömmliche Leuchtmittel. Damit sind sie für die nächste Leuchtmittelgeneration geradezu prädestiniert.
Allerdings war noch eine Hürde zu überwinden: OLEDs sind empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und auch Sauerstoff und müssen vor diesen geschützt werden, um eine lange Lebensdauer zu erreichen. Der Erfolg von OLEDs als Großserienprodukt für allgemeine Beleuchtung und Displays steht und fällt daher mit der Verkapselungstechnik.
Huntsman ist Mitglied des vom 7. Rahmenprogramm der EU geförderten „Fast2Light consortium”. Diese Arbeitsgemeinschaft entwickelt Großflächen-Auftragstechniken für die Produktion kostengünstiger Leuchtpolymer-OLED-Folien im Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Im Rahmen dieser Kooperation entwickelt Huntsman gerade ein neues OLED-Barrierematerial, das die Lebensdauer von OLEDs deutlich verlängert.
Durch Integration von OLEDs in Composite-Bauteile und die Kombination der Vorteile flexibler, haltbarer Verbundwerkstoffe mit den Eigenschaften dünner, flexibler, großflächiger OLEDs ergeben sich neue Möglichkeiten für Designer und Ingenieure, die schon bald in kommerzielle Produkte umgesetzt werden. Verbundwerkstoffe können jetzt zusätzliche Funktionen haben.
Firmenlogos, Markennamen oder Warnhinweise können gut sichtbar angebracht werden - zum Beispiel auf dem Spoiler eines Sportwagens oder Motorrads. Innenarchitekten können Lichtquellen auf flachen Carbonflächen anbringen – beispielsweise an Möbeln, in Flugzeugen oder Pkw-Innenräumen. Und der kreative Sport-Designer kann Sicherheitsmerkmale sowie modische Leuchtmittel etwa in Skier, Snowboards oder Yachten integrieren.
In Anbetracht der Funktionalität, der Ergonomie und der Sicherheitsvorteile, die die Kombination der beiden neuen Technologien – Araldite HFC und flexible Leuchtfolie – bietet, ergeben sich schier unendliche Anwendungsmöglichkeiten.
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Autor: Dietmar Leibrock, Regional Sales Manager (Germany) at Huntsman Advanced Materials
Ein Beispiel für den Einsatz von LED-Materialien bei OSRAM
Es wurden Verkapselungsmaterialien auf der Basis bewährter Epoxidchemie entwickelt, die den harten Beanspruchungen standhalten, denen diese LEDs oft ausgesetzt sind. Die Materialien müssen UV- und hitzestabil sein (die Temperatur des LED-Chips kann 140 °C erreichen), und eine hundertprozentige Transparenz ohne Vergilbung ist unabdingbar. Darüber hinaus ist eine gute Haftung auf einer ganzen Reihe verschiedener Träger ebenso unerlässlich wie eine geringe Härtungsspannung und ein niedriger Ionengehalt des Ausgangsmaterials.
Weiße Lötstoppmasken
Die Anforderungen an eine stark reflektierende, weiße fotoempfindliche Löstoppmaske betreffen nicht nur ihr Aussehen, das sicherzustellen hilft, dass keine Kurzschlüsse auftreten, sondern auch ihr Verhalten nach dem Aufbringen. Die chemische Beständigkeit beim Eintauchen in Zinn- und Nickel-Gold-Chemikalien und die Verfärbungsfreiheit nach mehreren Lötvorgängen und intensiver UV-Strahlung sind hier wesentliche Eigenschaften.
Huntsman Probimer 77: Hochauflösende Lötstoppmaske
Neben dem hohen Auflösungsvermögen werden im Hochzuverlässigkeitsbereich eine gute Schutzleistung bei dünnen Widerstandsschichten sowie thermische Langzeitbeständigkeit (2000 Stunden bei 120 °C) selbstverständlich vorausgesetzt. Die Hochleistungs-Lötstoppmasken der Probimer-Reihe von Huntsman erfüllen z.B. alle diese Kriterien, wobei diese Eigenschaften vor allem in Bereichen wie dem Automobilbau, wo es auf den Schutz der elektrischen Schaltkreise unter allen Witterungs- und Temperaturbedingungen ebenso ankommt wie auf den Schutz der elektronischen Geräte vor der Hitze der Antriebsmotoren, wichtig werden.
LD flex Dielektrika und Klebstoffe
Probelec LD flex-Produkte basieren auf 100 % flexibler Epoxid-Technologie und finden als dielektrische Isolierklebstoffe für Leuchtmittelträger Verwendung. Zu den Einsatzbereichen gehört das Verkleben von Trägern verschiedener Art wie Kupfer, Aluminium, Polyimid, Polyamid, FR-4 und anderen. Standard-Produkte haben eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,4 W/mK, bei Neuentwicklungen wird dieser Wert jedoch höher sein.
Eine größere Layerdicke kann erreicht werden, indem der Auftrag bei Starr-Flex-Lösungen in einem einzigen Durchgang erfolgt.
Probelec LD Flex-Produkte werden mit den üblichen, bewährten Auftrags- und Verfahrenstechniken aufgebracht. In der Regel werden sie im normalen Siebdruck- oder Roller Coating Verfahren in Dicken zwischen 15 und 100 µm aufgetragen. Nach Trocknung bei moderaten Temperaturen bilden sie eine klebfreie Oberfläche mit guten Planarisierungseigenschaften, die dann weiterbearbeitet und mit dem zweiten Träger laminiert werden kann.
Die Zukunft: OLEDs und Integration in Araldite HFC flexible Composite
Energieeinsparung in der Beleuchtungstechnik ist in der modernen Architektur und der Bauindustrie ein großer Trend. Auf die Beleuchtung entfallen stattliche 20 % des weltweiten Verbrauchs an elektrischer Energie, daher sind energiesparende Beleuchtungstechniken im Kommen – und die jüngste und vielversprechendste dieser Technologien sind OLEDs.
Huntsman und das unabhängige Forschungszentrum Holst Centre [eine Initiative des imec (B) und TNO (NL)] erhielten gemeinsam den Materialica Award für ein neues Material für Barriereschichten zum Schutz organischer Leuchtdioden (OLEDs) mit Araldite Highly Flexible Composite. Es eröffnet enorm vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für eine neue Generation von Leuchtmitteln und Beschriftungen.
OLEDs sind papierdünne, flexible, leichtgewichtige Elemente, die bis zu 70 % weniger Energie verbrauchen als herkömmliche Leuchtmittel. Damit sind sie für die nächste Leuchtmittelgeneration geradezu prädestiniert.
Allerdings war noch eine Hürde zu überwinden: OLEDs sind empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und auch Sauerstoff und müssen vor diesen geschützt werden, um eine lange Lebensdauer zu erreichen. Der Erfolg von OLEDs als Großserienprodukt für allgemeine Beleuchtung und Displays steht und fällt daher mit der Verkapselungstechnik.
Huntsman ist Mitglied des vom 7. Rahmenprogramm der EU geförderten „Fast2Light consortium”. Diese Arbeitsgemeinschaft entwickelt Großflächen-Auftragstechniken für die Produktion kostengünstiger Leuchtpolymer-OLED-Folien im Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Im Rahmen dieser Kooperation entwickelt Huntsman gerade ein neues OLED-Barrierematerial, das die Lebensdauer von OLEDs deutlich verlängert.
Durch Integration von OLEDs in Composite-Bauteile und die Kombination der Vorteile flexibler, haltbarer Verbundwerkstoffe mit den Eigenschaften dünner, flexibler, großflächiger OLEDs ergeben sich neue Möglichkeiten für Designer und Ingenieure, die schon bald in kommerzielle Produkte umgesetzt werden. Verbundwerkstoffe können jetzt zusätzliche Funktionen haben.
Firmenlogos, Markennamen oder Warnhinweise können gut sichtbar angebracht werden - zum Beispiel auf dem Spoiler eines Sportwagens oder Motorrads. Innenarchitekten können Lichtquellen auf flachen Carbonflächen anbringen – beispielsweise an Möbeln, in Flugzeugen oder Pkw-Innenräumen. Und der kreative Sport-Designer kann Sicherheitsmerkmale sowie modische Leuchtmittel etwa in Skier, Snowboards oder Yachten integrieren.
In Anbetracht der Funktionalität, der Ergonomie und der Sicherheitsvorteile, die die Kombination der beiden neuen Technologien – Araldite HFC und flexible Leuchtfolie – bietet, ergeben sich schier unendliche Anwendungsmöglichkeiten.
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Autor: Dietmar Leibrock, Regional Sales Manager (Germany) at Huntsman Advanced Materials
