Unsichtbare Schadgase

Unterschätzte Gefahr für die LED-Beleuchtung

Sie sind unsichtbar und können große Probleme verursachen: Korrosive Gase sind in der Lage, Halbleiterbauelemente wie LEDs zu schädigen. Während jeder um die Gefahren von z.B. Chlordämpfen oder Säureschwaden weiß, gibt es Materialien wie Gummidichtungen, Kleber oder Silikondichtmassen, die erst einmal unscheinbar und harmlos wirken, obwohl sie schädigende Stoffe freisetzen. Mit dem Einzug der LED in die Allgemeinbeleuchtung ist das Wissen um solche Gefahren elementar geworden.

In den 90er Jahren hielt die LED Einzug in die Fahrzeugbeleuchtung. Da es noch keine effizienten Weißlicht-LEDs gab, waren Signale die ersten Anwendungen. Mit kommerziell verfügbaren effizienten roten LEDs konnten erste Brems- und Rückfahrleuchten realisiert werden. Allerdings traten nach einiger Zeit Ausfälle auf, die sich anfangs niemand erklären konnte. Einzelne Lichtpunkte wurden sichtbar dunkler, flackerten oder fielen ganz aus. Ein vollständiger Ausfall der Rück- bzw. Bremsleuchten konnte als Folge nicht ausgeschlossen werden. Leuchtdioden werden häufig in einer Reihenschaltung betrieben, so dass der Ausfall einer einzelnen LED zum vollständigen Ausfall der kompletten Leuchte führen kann. Untersuchungen ergaben, dass ausgasende Dichtungen ursächlich für die Ausfälle waren. Das üblicherweise verwendete Dichtungsmaterial war schwefelhaltig. Über die Zeit freigesetzte Schwefelverbindungen griffen daher die Metallbestandteile der LED an. Folge dieser Korrosion war die Schwärzung der reflektierenden Silberbestandteile der Leuchtdioden und damit die reduzierte Lichtauskopplung aus der LED. Im weiteren Verlauf konnte die fortschreitende Korrosion dann zu offenen Kontakten und somit zum Ausfall der Halbleiterlichtquellen führen. Für einige Hersteller war dies eine schmerzhafte Lernkurve, da der Ausfall der günstigen Halbleiter zu hohen Kosten führen konnte. Um dieser Problematik aus dem Weg zu gehen ersetzte die Automobilindustrie die silberbasierten LEDs durch Bauelemente mit Goldbeschichtung. Das Beispiel zeigt, dass sich Probleme häufig versteckt entwickeln und erst mit Verzögerung auftreten. Umso wichtiger ist es daher frühzeitig mögliche Schädigungspotenziale zu identifizieren und bereits in der Planungsphase Leuchten auszuwählen, die den Anforderungen standhalten.

LEDs in der Industrie

Die Industrie hat mit ihren aggressiven Atmosphären, Ölen und Fetten, Vibrationen und hohen Temperaturen die konventionelle Beleuchtung bereits häufig vor schwer zu lösende Herausforderungen gestellt. Je nach Anwendung können z.B. nur spezielle Stähle und Kunststoffe eingesetzt werden. Für LED-Leuchten sind diese Extreme noch herausfordernder. LED-Leuchten, die hier Bestand haben, qualifizieren sich auch für viele weitere herausfordernde Aufgaben. Die bereits erwähnten goldbeschichteten Halbleiter-Emitter sind immer dann eine gute Wahl, wenn die Schadgasatmosphäre allenfalls moderat ausgeprägt ist. Im Fall einer stärkeren Einwirkung können, abhängig von den konkreten Schadgasen, speziell beschichtete Leuchtdioden zum Einsatz kommen. Die Beschichtung sorgt dafür, dass z.B. Ammoniak und Schwefelwasserstoff sowie weitere Schwefelverbindungen nicht in die LED eindringen können. Die LED ist dadurch gegen viele aber keinesfalls gegen alle korrosiven Atmosphären geschützt. Ob ein ausreichender Schutz besteht, sollte durch eine längere Testinstallation im konkreten Bedarfsfall überprüft werden.

Verschiedene Gefahrenquellen

Gerade Säuredämpfe, wie man sie z.B. in Galvanikbetrieben oder Verzinkereien antrifft, setzen elektrischen Betriebsmitteln extrem zu. Hier kommt praktisch jede LED, egal wie gut geschützt, an ihre Grenzen. Auch Kompostanlagen und Klärschlammlager stellen extrem hohe Anforderungen an die Beleuchtung. Für solche Umgebungen sind hermetisch gekapselte Leuchten erforderlich. Die Kapselung schützt die Leuchtdioden sicher gegen jegliches Eindringen von schädigenden Gasen. Zudem ist auch die Elektronik zuverlässig geschützt. Zu beachten ist jedoch, dass auch die Kunststoffe und Metallbestandteile solcher Leuchten beständig sein müssen. Kunststoffe dürfen sich z.B. nicht zersetzen oder spröde werden und die verwendeten Schrauben, Halterungen und Befestigungen nicht korrodieren. Da auch auf den ersten Blick scheinbar harmlose Objekte schwere Schädigungen von LED-Leuchten verursachen können, wie dies z.B. in Reifenlagern durch Ausgasungen von Schwefelverbindungen der Fall sein kann, empfiehlt es sich, die jeweiligen anlagenspezifischen Anforderungen genau zu beschreiben. Nur so kann der Lichtplaner diese ausreichend berücksichtigen und entsprechend geeignete Leuchten auswählen. Leuchtenhersteller können durch systematisches Testen und die Identifizierung von Wechselwirkungen und Inkompatibilitäten mögliche Probleme bereits im Vorfeld erkennen und geeignete Abstellmaßnahmen ergreifen. Doch nicht in jedem Fall lassen sich Konzentration und Zusammensetzung der anlagenspezifischen Schadgasatmosphäre exakt beschreiben. In solchen Zweifelsfällen sollte immer auf eine hermetisch geschlossene Leuchte zurückgegriffen werden. Dadurch haben Errichter und Betreiber einer kritischen Anlage eine ausreichende Sicherheit, dass die vorgesehene Beleuchtung den objektspezifischen Anforderungen Stand hält.

Schadgasen keine Chance geben

Einer dieser Hersteller ist die Firma Schuch aus Worms. Seit den Anfängen im Jahr 1895 entwickelt und produziert das Unternehmen Leuchten für den Einsatz in schwierigen Umgebungen. Mit dieser langjährigen Erfahrung hat das Unternehmen sich auch der Schadgasproblematik bei LEDs gestellt. Die Leuchten-Serie Resistant bündelt baureihenübergreifend alle Leuchten mit hoher Widerstandsfähigkeit gegenüber Schadgasen und korrosiven Atmosphären. Abhängig vom Grad der Widerstandsfähigkeit unterteilt sich das Programm in drei Bereiche:

• ER-Leuchten: Leuchten mit erhöhtem Schutz gegen Schadgase
• HR-Leuchten: Leuchten mit hohem Schutz gegen Schadgase
• XR-Leuchten: extrem schadgasdichte Leuchten

Die Primo XR ist Teil dieser neuen Leuchten-Serie und die passende Lösung für schadgasbelastete Bereiche jeglicher Art. Sie ist nicht vergossen oder verklebt, sondern verschweißt. Ihr PMMA-Rohr und die Endkappen sind untrennbar miteinander verbunden und der integrierte Stecker der FastConnect-Steckverbindung ist abgedichtet. Damit ist die Leuchte dauerhaft hermetisch dicht. Die Baureihe bietet eine Effizienz von bis zu 155lm/W und hat eine Lebensdauer von >70.000Std.