I connettori LED aiutano i progettisti a soddisfare i requisiti di costo e prestazioni SSL

I progettisti di sistemi di illuminazione a stato solido (SSL) sono intenti a sviluppare soluzioni a costi competitivi, pur mantenendo l'alta affidabilità degli apparecchi progettati; per questo si rivolgono ai produttori di connettori per ottenere componenti miniaturizzati affidabili che offrano anche innovazioni in termini di risparmio sui costi. Le interconnessioni utilizzate in questi sistemi non solo possono fornire il collegamento elettrico ai driver e ai moduli in serie, ma forniscono anche il supporto meccanico.

Una vasta gamma di connessioni, da connettori bordo scheda a connettori per fili discreti, è disponibile ai progettisti di impianti di illuminazione a LED. In alcuni casi, anche i connettori scheda-scheda e cavo-scheda esistenti possono essere utilizzati per queste applicazioni. D'altro canto, molte soluzioni con connettori sono progettate appositamente per soddisfare le esigenze dei progettisti di impianti di illuminazione.

Tuttavia, dato che non esistono veri e propri standard per i connettori nel mercato dell'illuminazione a LED, i produttori di sedi o attacchi per LED in genere sviluppano dispositivi speciali per ogni produttore di LED. Il consorzio Zhaga sta lavorando allo sviluppo di specifiche che consentano l'intercambiabilità delle sorgenti luminose a LED realizzate da diversi produttori. Le specifiche Zhaga descrivono le interfacce tra impianti di illuminazione a LED e motori di luce LED. Questo impegno dovrebbe semplificare la progettazione di applicazioni di illuminazione generale. Alcuni produttori di connettori, tra cui Molex e TE Connectivity, hanno aderito a questa organizzazione globale.

Questo articolo aiuterà i progettisti di impianti di illuminazione a rispondere alla domanda in merito a quali connettori utilizzare nei nuovi progetti di impianti di illuminazione, esaminando l'offerta dei principali fornitori di soluzioni con connettori per LED che sono state adattate all'industria LED o progettate specificamente per SSL.

Un campione di soluzioni

Inizialmente progettate per applicazioni industriali e automotive in ambienti severi, le serie 9175 e 9176 di AVX (Figura 1) di connettori a perforazione di isolante (IDC) a piccole dimensioni e alta affidabilità possono essere utilizzate in una vasta gamma di applicazioni tra cui l'illuminazione a stato solido. La riprogettazione degli IDC filo-scheda a montaggio superficiale semplifica il processo di terminazione e ne riduce il costo.


Figura 1: AVX ha riprogettato le serie 9175 e 9176 di IDC a profilo ribassato per semplificare e ridurre il costo dei processi di terminazione dei fili in applicazioni SSL (per gentile concessione di AVX).

Il design monoblocco della serie IDC consente agli utenti di inserire fili discreti nell'innesto senza doverli prima spellare e di premere semplicemente il tappo cappuccio per fornire una terminazione salda, a tenuta di gas. I vantaggi rispetto ad altri tipi di IDC, secondo AVX, includono una portata di corrente superiore, una maggiore portata di tensione, una temperatura massima ammissibile più alta, un profilo più ribassato e un ingombro minore. Offre anche un'opzione con copertura in battuta e un'opzione per supportare fili di sezione più piccola.

Anche TE Connectivity (TE) offre un connettore IDC SSL. Questo consente la terminazione senza l'uso di attrezzi di fili discreti sulle PCB dei LED e consente di terminare fili pieni o a trefoli da 18 a 24 AWG mediante la tecnologia di perforazione dell'isolamento per eliminare i processi di spellatura e saldatura. Il connettore può essere utilizzato nei controlli di illuminazione, in impianti di illuminazione a LED generali e per il collegamento di stringhe di moduli luminosi a LED su PCB. Inoltre può essere utilizzato in applicazioni filo-scheda diverse dall'illuminazione.

Il connettore IDC SSL di TE è disponibile in varie versioni, comprese le configurazioni SMT/foro passante e aperta/chiusa. Ad esempio, la versione chiusa offre una finestra di visualizzazione per assicurare che il filo sia inserito completamente e fissato dopo la terminazione. Prevede anche spigoli arrotondati per minimizzare gli effetti ombra. Il connettore è disponibile in versioni a una, due, tre e quattro posizioni.

La serie 9296 di AVX (Figura 2) di connettori filo-scheda è progettata per applicazioni industriali e SSL. L'azienda promuove questa interconnessione come il primo connettore filo-scheda SMT verticale, a montaggio dall'alto specificamente progettato per soddisfare i requisiti di configurazione, prestazioni e costo dei progettisti industriali e SSL.


Figura 2: La serie 9296 di connettori filo-scheda di AVX è progettata per soddisfare i requisiti di configurazione, prestazioni e costo dei progettisti industriali e SSL (per gentile concessione di AVX).

I connettori 9296 di AVX dispongono di contatti a doppio fascio in scatola caricata a molla di 3 mm in altezza, confezionati in un isolante protettivo. I connettori della serie 9296 dovrebbero fornire una massima ritenzione e stabilità meccanica del filo, oltre a un semplice meccanismo di caricamento che spella il filo durante l'inserimento e che lo rimuove con un movimento di trazione torsionale. I connettori da una a sei vie consentono anche agli utenti di inserire fili pieni o a trefoli, placcati o meno di sezione da 18 a 26 AWG direttamente attraverso l'apertura superiore del connettore.

Altri prodotti della famiglia 9296 includono i contatti filo-scheda a doppio fascio in scatola chiusa 70-9296. Questi contatti senza isolante sono disponibili in misure di 2, 3 e 4 mm e accettano fili pieni o a trefoli da 12 a 28 AWG con correnti nominali fino a 20 A. Le caratteristiche chiave includono elevata forza di ritenzione, facile guida del filo, facile rimozione del filo e costo inferiore grazie all'eliminazione dei costi di manodopera e materiali correlati all'isolante.

Un altro prodotto progettato per diverse applicazioni è la serie CLIK-Mate™ di connettori filo-scheda di Molex (Figura 3). Questi connettori sono progettati per le applicazioni che richiedono una maggiore densità di pin per il trasporto di più linee di segnali in meno spazio. Sono disponibili in passo di dimensioni 1,25, 1,50 e 2,00 mm. La versione a 2,00 mm offre la massima capacità di trasporto corrente di 3,0 A e 250 V.


Figura 3: I connettori cavo-scheda CLIK-Mate di Molex presentano un design dei terminali a forma di diapason che fornisce una bassa forza di inserimento e garantisce l'accoppiamento, oltre a una maggiore densità dei pin per progetti che richiedono più linee di segnali in meno spazio (per gentile concessione di Molex).

CLIK-Mate presenta il design del terminale a diapason che offre una bassa forza di inserimento e un contatto di accoppiamento sicuro. Le applicazioni SSL includono impianti di illuminazione commerciale, moduli luminosi a LED e lampade a sospensione per ufficio. Possono essere utilizzati anche in applicazioni automotive quali fari e specchietti interni, macchine da gioco, pannelli LCD e TV e dispositivi medicali quali glucometri, pompe di infusione e strumentazione.

I connettori scheda-scheda serie 9159 di AVX (Figura 4) sono progettati appositamente per l'illuminazione a LED lineare. Questi connettori permettono di accoppiare due schede a circuito stampato (PCB) alle due estremità, creando strisce di luci a LED. Il design soddisfa i requisiti SSL di accoppiamento PCB complanare (orizzontale-orizzontale) con una portata di corrente di 5 A in un contenitore molto piccolo.


Figura 4: La serie 9159 di AVX permette di disporre i LED al centro della PCB per massimizzare l'emissione luminosa di strisce SSL (per gentile concessione di AVX).

Uno degli ultimi prodotti della famiglia 9159 è il sistema a contatto orizzontale 70-9159, che offre una portata di corrente di 5 A. Le caratteristiche principali del sistema di contatto complanare, senza connettori includono un'interfaccia di contatto attiva oro-oro per l'integrità del contatto in ambienti di illuminazione severi e il supporto di applicazioni scheda-scheda e cavo-scheda. L'azienda sostiene che il sistema di contatto assorbe anche livelli significativi di tolleranze di assemblaggio sugli assi x e y.

AVX ha inoltre dichiarato che questo nuovo sistema permette ai LED di essere posizionati lungo il centro della PCB per massimizzare l'emissione luminosa in strisce SSL, nonché per minimizzare le densità di passo dei LED rimuovendo l'isolante dalla soluzione di connessione. Consente inoltre di posizionare i contatti singolarmente sui bordi esterni per una maggiore funzionalità e costi inferiori. L'altezza dei contatti è pari a 1,2 mm sopra la PCB.

Anche concepito come una soluzione in miniatura conveniente per i progettisti di illuminazione, il connettore bordo scheda aperto 00-9159 di AVX rispetta il requisito progettuale di una soluzione con piedinatura ad alta densità e dimensioni ridotte per l'illuminazione a strisce di LED lineari. Il connettore è stato progettato senza pareti terminali in plastica per ridurre al minimo la lunghezza, secondo AVX, e offre una configurazione fronte/retro per una maggiore densità dei pin. Altre caratteristiche includono una nervatura centrale per una resistenza migliorata e un miglior allineamento e un'interfaccia dei contatti stagno-stagno per il risparmio sui costi.

Questa soluzione viene utilizzata per collegare due PCB in linea nell'illuminazione a strisce di LED lineari. Offre 4, 6, 8 o 10 posizioni dei contatti, ha una portata di tensione di 300 V_c.a. e misura 1 mm di lunghezza per numero di contatti.

Un altro esempio di un connettore bordo scheda progettato per applicazioni di illuminazione a LED è l'interconnessione ITB (Inverted Thru-Board) di TE Connectivity (serie 1971748). Il connettore bordo scheda ITB offre un collegamento di alimentazione diretto per l'accoppiamento scheda-scheda da schede driver alla base di schede di stringhe di LED. L'accoppiamento diretto elimina la stesura dei cavi negli assemblati. Inoltre, il connettore è montato in superficie allo stesso tempo di altri dispositivi sulla PCB per eliminare i processi secondari ed è progettato con spigoli arrotondati per ridurre al minimo gli effetti ombra dalla superficie di emissione della luce, secondo TE.

Destinato a progetti con gruppi di LED compatti, come retrofit per lampade e lampadine, il connettore SMT a due posizioni fornisce accoppiamento perpendicolare quando montati dall'alto su un array di PCB, che lo rende adatto per progetti con limitazioni di spazio. L'altezza di 1,5 mm sopra la PCB dovrebbe minimizzare l'ostruzione della luce LED oltre a risparmiare spazio. È disponibile in due versioni che accettano schede di spessore 1,0 o 1,2 mm.

Sebbene questa interconnessione sia destinata a ricambi LED e impianti di illuminazione a LED per interni e per esterni, compresi faretti, lampade a sospensione e luci su binario, gli ITB possono anche essere utilizzati in applicazioni diverse dall'illuminazione che richiedono una interconnessione salvaspazio senza cavi inversa scheda-scheda.

TE Connectivity offre inoltre un connettore a profilo ribassato per il risparmio di spazio in applicazioni di illuminazione a LED per esterni. Il connettore SlimSeal a una posizione fornisce una connessione di potenza in serie a tenuta stagna IP67 tra molteplici moduli LED in un singolo dispositivo di illuminazione e la fonte di alimentazione. Il connettore è disponibile a uno, due, tre e quattro posizioni e accetta fili a trefoli di 18-20 e 22-24 AWG.

Hirose offre una serie di connettori SSL finalizzati al risparmio di spazio. La serie DF offre connettori cavo-scheda, scheda-scheda e in linea per applicazioni SSL. I connettori offrono risparmio di spazio e alta forza di trazione del cavo oltre a una connessione sicura. I connettori serie DF, comprendenti i modelli DF57, DF59, DF61 e DF62, offrono una varietà di soluzioni a connettore ai progettisti di impianti di illuminazione, stringhe SSL e lampadine a LED.

La serie di connettori cavo-scheda DF57 offre un passo di 1,2 mm e altezza di 1,4 mm con una capacità di corrente di 2,5 A. Il profilo ribassato li rende adatti per collegare driver LED agli impianti di illuminazione. Presenta inoltre un design a doppio bloccaggio snodabile che assicura una chiusura positiva senza attrito.

In aggiunta, il connettore serie DF59 a 3 vie con design a bloccaggio snodabile offre un passo di 2,0 mm e un contatto antisollecitazione per garantire una funzione flottante di 0,5 mm nelle direzioni xyz. I tre tipi selezionabili di basette si accoppiano a uno zoccolo comune del connettore per il collegamento cavo-scheda, scheda-scheda e il pino di cortocircuito. Questi connettori possono essere utilizzati in applicazioni SSL lineari.

Puntando alle lampadine LED e agli impianti con tubi luminosi, i connettori della serie DF61 offrono una capacità di corrente di 5 A. Questi connettori possono essere montati verticalmente nonostante il profilo ribassato. Sono disponibili negli stili di connessione diritta, ad angolo retto e in linea.

La serie DF62 di connettori in linea presenta contatti femmina di forma quadrata che funzionano come guida di accoppiamento per i contatti maschio, un arrangiamento che si dice elimini pressoché qualsiasi instabilità del contatto. Questi connettori sono utilizzati in applicazioni con requisiti di cablaggio in spazi ristretti o confinati.

Nel segmento delle sedi e degli attacchi per LED, i gruppi sono generalmente progettati per produttori specifici. Molex offre una famiglia di gruppi di sedi COB (chip on board) adatti per le stringhe di LED prodotte da Citizen, Bridgelux, Cree, Sharp Zenigata e Nichia. Questi dispositivi sono utilizzati per il collegamento elettrico e il supporto meccanico delle stringhe di LED.

Molex offre anche il cablaggio Pico-EZmate™ (Figura 5) per le stringhe di LED Vero di Bridgelux. Questi cablaggi, utilizzando la tecnologia dei connettori Pico-EZmate, dovrebbero fornire l'interconnessione dal profilo più ribassato per SSL quando sono utilizzati con una basetta integrata in stringhe di LED selezionate.


Figura 5: Progettati per i progetti con vincoli di spazio, i connettori cavo-scheda Pico-EZmate di Molex offrono profilo ribassato con un'altezza accoppiata di 1,55 mm per le versioni con due-cinque circuiti e 1,65 mm per la versione a sei circuiti (per gentile concessione di Molex).

Il sistema di cablaggio riduce al minimo la manipolazione delle stringhe durante l'installazione, che riduce notevolmente la possibilità di danneggiamento del LED. Sono proposti in tre configurazioni del diametro del conduttore e tre lunghezze per offrire una vasta gamma di opzioni di cablaggio iniziale.

TE Connectivity offre attacchi per LED che si adattano a una varietà di stringhe di LED, comprese quelle di Philips Lumileds (codice 1-2154821), Citizen e Samsung. Questi dispositivi offrono un maggior livello di integrazione con una connessione senza saldatura a stringhe di LED e LED COB. Come altre sedi per LED, forniscono il supporto meccanico e il collegamento elettrico dal LED all'apparecchio di illuminazione. Con questa soluzione il LED è collegato direttamente alla PCB o al dissipatore di calore con poche viti.

Le serie "Z" di sedi di TE Connectivity consentono ai clienti di costruire prodotti compatibili Zhaga. Le sedi per LED tipo Z forniscono una connessione senza saldatura alle stringhe di LED. Sono disponibili con o senza componenti ottici. La versione con attacco ottico funziona con le ottiche Carclo o LEDIL per la flessibilità di sagomatura del fascio nelle applicazioni di illuminazione a luce concentrata o con faretti da incasso, secondo le dichiarazioni di TE.

La famiglia di sedi per LED circolari Tipo Z50 può essere utilizzata con la famiglia di stringhe di LED COB LUXEON® di Philips Lumileds (20x24), CLL030/032 di Citizen Electronics e LC026B/LC040B di Samsung. Offrono inoltre ritegno del LED a scatto per assicurare un corretto posizionamento dell'apparecchio.

Simile ad altri prodotti, il tipo Z50 fornisce una connessione elettrica a sfondare integrata per eliminare la saldatura a mano e quindi ridurre i costi. Inoltre, il ritegno del LED a scatto ne agevola la manipolazione durante l'installazione.

La sede Z50 misura 3 mm in altezza per un diametro di 45 mm, che la rende adatta ad applicazioni ottiche omnidirezionale e personalizzate. Queste sedi possono essere utilizzate in una varietà di apparecchi compresi faretti, lampade a sospensione, luci di scena, lampade da parete e illuminazione architettonica.

Per riassumere, via via che l'adozione dell'illuminazione a LED continua a crescere in entrambe le applicazioni di illuminazione commerciale e residenziale, i produttori di connettori incrementano la velocità di sviluppo delle interconnessioni per offrire un numero maggiore di soluzioni che soddisfano i requisiti dei progettisti di illuminotecnica in termini di prestazioni e costi. In futuro, oltre a fornire collegamenti di alimentazione affidabili, i produttori di connettori si concentreranno probabilmente sulla miniaturizzazione dei prodotti per soddisfare le applicazioni con vincoli di spazio. Inoltre, terranno a mente la necessità di controllare i costi continuando a sviluppare caratteristiche che eliminano o semplificano i processi.

Per ulteriori informazioni sui componenti discussi in questo articolo, utilizzare i collegamenti forniti per l'accesso alle pagine di prodotto sul sito DigiKey.