Specjalizowane złącza do oświetlenia ledowego - przegląd nowości

Rys. 1. Seria złączy RotaConnect kabel-płytka firmy FCI wyposażona została w zdublowany kontakt sprężynowy zapewniający wysoką niezawodność połączenia i obudowę, która zapobiega pomyłkom podczas wykonywania okablowania

Dobór złącza do aplikacji oświetleniowej po kątem wymiarów i parametrów elektrycznych jest jednym z największych wyzwań dla projektantów oświetlenia i w miarę jak oczekiwania użytkowników tych produktów stają się coraz większe, ten wybór staje się coraz mniej oczywisty.

Lista wymagań stawianym złączom do oświetlenia ledowego stale się zwiększa, stałe są tylko oczekiwania co do jakości i niezawodności tych elementów, a więc braku negatywnego wpływu na czas użytkowania oprawy oświetleniowej.

Ograniczona ilość dostępnego miejsca, konieczność instalacji kabli w warunkach ograniczonego dostępu oraz to, że w czasie długiej pracy elementy te są narażone na częste zmiany temperatury, wpływ wilgotnego powietrza oraz wibracje powodują, że selekcji złączy nie powinno się zostawiać na koniec, ale przeciwnie - od niej zacząć projekt.

Złącza do oświetlenia ledowego wyróżniają się tym, że z reguły pozwalają na tworzenie połączeń bez konieczności korzystania ze specjalnych narzędzi, zapewniając szybki i pewny montaż przewodów. Takie produkty mają w ofercie wszyscy znaczący producenci, jak np. FCI, Molex, Phoenix Contact oraz TE Connectivity.

Produkty warte uwagi

Rys. 2. Złącza Griplet IDC FCI wyróżniają się niewielkimi wymiarami pozwalającymi na stosowanie ich w ciasno upakowanych obudowach urządzeń

W zakresie złączy płytka-przewód warto zwrócić uwagę na dwie serie złączy firmy FCI o nazwie RotaConnect. Mają one wysokość wynoszącą tylko 3 mm i zawierają styki z podwójnym zaciskiem sprężynowym po stronie elektrycznej oraz zatrzaskiem mechanicznym mocującym wtyk w obudowie.

Obudowa złącza mieści dwa lub cztery piny i ma wyprofilowaną osłonę dla połowy pinów (jednego lub dwóch), która zapobiega przypadkowym zwarciom styków podczas instalacji oraz użytkowania, a także uniemożliwia nieprawidłowe włożenie wtyku w gniazdo. Podwójny styk sprężynowy jest gwarancją jakości połączenia od strony elektrycznej.

System RotaConnect przeznaczony jest do pracy w roli gniazda zasilającego dla emitera LED i pozwala na montaż przewodu od 30 do 22 AWG (0,25-0,65 mm) przy maksymalnym obciążeniu 5 A/ 125 V na pin. Zakres dopuszczalnych temperatur pracy wynosi -40...+125°C, co pokrywa bardzo szeroki zakres aplikacyjny dla tych elementów (rys. 1).

Do zasilania LED FCI ma w ofercie miniaturowe złącze IDC Griplet (rys. 2) typu płytka-przewód. Kluczową cechą tego elementu są kompaktowe wymiary: podstawa ma 4,0×6,1 mm a wysokość 3,7 mm. To sprawia, że złącze to dobrze nadaje się do wielu zastosowań, nie tylko do oświetlenia LED, ale również do aplikacji w motoryzacji, czujników i układów sterowania w automatyce budynkowej, gdzie dostępna przestrzeń jest ograniczona i łatwość instalacji jest ważnym kryterium wyboru.

Złącze obsługuje również wiele rozmiarów przewodów, jest przeznaczone do montażu SMT i może być łączone w bloki do 12 pinów w rzędzie. Jego cechą jest prostota - składa się tylko z małego elementu metalowego, w który wciskany jest przewód. Złącze nacina jego izolację, co zapewnia trwałe połączenie (cecha systemu IDC).

Systemy złączy

Rys. 3. System połączeniowy CLIK-Mate firmy Molex pozwala na podłączanie kabli do płytki od spodu modułu oświetleniowego, co oszczędza miejsce i nie zakłóca emisji światła

System złączy typu przewód-płytka firmy Molex CLIK-Mate zapewnia dużą elastyczność projektowania dla oświetlenia ledowego i jest dostępny w szerokiej gamie opcji mechanicznych (obudowy, kontakty) oraz wykonań elektrycznych, w tym wersje z pionowym i poziomym wejściem przewodu.

W aplikacjach LED szczególnie istotne jest zwłaszcza to wejście pionowe, które pozwala na wykonanie połączeń elektrycznych od spodu modułu oświetleniowego, tak jak pokazano na rysunku 3. Oszczędza to miejsce na drogim laminacie MPCB i poprawia estetykę aplikacji. Połączenie mechaniczne jest trwałe dzięki zatrzaskowi (z głośnym klikiem) utrzymującym wtyczkę w pozycji zamkniętej. Demontaż jest oczywiście możliwy i wymaga wciśnięcia zatrzasku.

Złącza z serii CLIK-Mate mają raster 2, 1,50 lub 1,25 mm i są wytwarzane w wersjach od 2 do 14 pinów, co pozwala na podłączenie wielu kabli naraz za pomocą jednego elementu na małej przestrzeni. Obciążalność styków wynosi tu 1-3 A/250 V. Gniazdo złącza montowane jest w procesie SMT, wtyk wymaga zaciśnięcia pinów na przewodzie i wsunięcia ich w obudowę.

Drugi ciekawy system połączeniowy firmy Molex ukierunkowany na aplikacje oświetleniowe to TermiMate (rys. 4). Jest przeznaczony do realizacji połączeń płytka-płytka lub płytka-przewód. Jego cechą jest minimalne oddziaływanie na rozkład strumienia świetlnego z diod LED po to, aby nie tworzyć cieni od elementów stanowiących część mechaniczną oprawy świetlnej.

TermiMate ma wysokość tylko 1,2 mm. Do niedawna połączenie o tak małej wysokości można było zrealizować tylko przez lutowanie przewodów, każde inne składało się przynajmniej z dwóch części (wtyk i gniazdo) i było przez to znacznie wyższe. TermiMate to złącza bazujące na samych pinach, nie ma tu obudowy, co z pewnością jest ograniczeniem (np. wymaga zachowania sporego odstępu między kolejnymi pinami), ale za to jest to system niezwykle tani i prosty w montażu i użyciu.

Rys. 4. Rodzina złączy TermiMate firmy Molex to prosty i tani system połączeniowy bazujący na metalowych pinach o bardzo małej wysokości, dzięki czemu nie ma problemu z cieniami i odbiciami światła od elementów połączeniowych

Duża powierzchnia lutowania czyni połączenie stabilnym mechanicznie nawet przy procesie SMT. Terminale mają wbudowany mechanizm zatrzaskiwania przy wsuwaniu, są też dostępne obudowy plastikowe, gdyby wymagana była izolacja części wtykowej od przypadkowego zwarcia do innych pinów lub podłoża.

Do podobnych zastosowań służy inna seria złączy Molex o nazwie EdgeMate, która przeznaczona jest do tworzenia połączeń kabel-płytka, z tym że część na płytce ma postać złącza krawędziowego z odpowiednio wyfrezowanym fragmentem PCB i ułożonymi polami kontaktowymi.

Zasadnicza część połączenia tworzona jest za pomocą wtyku, a więc obudowy z pinami do kabla, którą nasuwa się na wystający fragment PCB. Wsunięcie tworzy trwałe połączenie, bo oczywiście jest w nim system zatrzasku za pomocą haczyka w obudowie. Elementy te nadają się też do sprzętu AGD, automatyki domowej i innych aplikacji wrażliwych na cenę.

Złącza EdgeMate są zdolne do przenoszenia prądu do 7 A na styk i spełniają wymagania UL 94V-2 pod względem niepalności. Wtyczki mogą mieć od 2 do 12 pinów dla wersji z zatrzaskiem i od 3 do 12 pinów w wersji bez zatrzasku. Mają one rozdwojoną konstrukcję, dzięki czemu połączenie elektryczne z warstwą miedzi na PCB następuje w dwóch miejscach, co istotnie poprawia niezawodność. EdgeMate pozwalają na montaż przewodów o średnicy 0,8-1 mm.

Rozwiązania zaawansowane

Rys. 5. Rodzina złączy PTSM firmy Phoenix Contact ma biały neutralny kolor i pozwala na podłączenie przewodu pionowo do płytki, co ułatwia wykonanie tej czynności i oszczędza przestrzeń zajmowaną przez element połączeniowy

Do aplikacji oświetleniowych kierowana jest także rodzina złączy PTSM firmy Phoenix Contact (rys. 5). Elementy te składają się z montowanego na płytce gniazda z pinami z poziomym lub pionowym układem styków, co pozwala na swobodną aranżację połączenia oraz łączenie poszczególnych modułów oświetleniowych w większe bloki. Złącza te są dostępne w wykonaniach zawierających już od 1 pinu w złączu.

Maksymalny prąd, jaki może przenosić to połączenie, to 6 A, co stanowi wystarczającą wartość dla aplikacji energooszczędnego oświetlenia. Użycie idealnie białego tworzywa zapewnia odtworzenie temperatury barwowej światła odbitego od komponentu. Mała wysokość - zaledwie 5 mm - pozwala na efektywne wykorzystanie dostępnej przestrzeni w oprawie oświetleniowej.

Łatwość wdrożenia elementu do projektu gwarantuje zachowanie identycznego rozkładu pól lutowniczych jak dla standardowego gniazda czy terminalu do bezpośredniego przyłączania przewodów. Dzięki temu na jednym szablonie laminatu uzyskano dowolność wyboru rodzaju połączeń.

Na koniec warto rzucić okiem na rodzinę złączy SlimSeal TE Connectivity. Są to produkty o wysokiej uniwersalności, bo pozwalają na tworzenie połączeń kabel-kabel lub kabel-płytka. Ich konstrukcja jest uszczelniona (IP67), dzięki czemu mogą stanowić bazę aplikacji pracujących w trudnych warunkach środowiskowych, np. w podświetleniu fontanny na zewnątrz budynku. Obudowa została wykonana z tworzywa odpornego na UV.

Złącza SlimSeal są dostępne w wersjach do montażu SMT i THT, w formie elementów lub gotowych zestawów połączeniowych. Obudowy pozwalają na kodowanie uniemożliwiające pomylenie wtyczek i mają też system blokowania połączenia.

W ramach podsumowania można zauważyć, że oferta rynku w zakresie złączy do aplikacji oświetleniowych jest bardzo szeroka i do każdej aplikacji można dobrać pasujący element połączeniowy, wybierając spośród minimum kilku propozycji. Szeroka oferta nie zmusza też konstruktorów do trudnych w akceptacji kompromisów pod względem cenowym, technicznym i wizualnym.

Digi-Key Electronics Germany
www.digikey.pl