Neue LED-Fassungskonstruktionen vereinfachen die Montage und senken die Kosten

Da die Energieeffizienz-Anforderungen ständig zunehmen, suchen Beleuchtungsdesigner stets nach Möglichkeiten, die LED-Technologie in ihren Beleuchtungsanwendungen einfacher und schneller implementieren zu können. Werden zusätzlich Chip-on-Board(COB)-LEDs verwendet, entstehen weitere konstruktive Herausforderungen. Ein Beispiel dafür, wie die Hersteller von LED-Fassungen die LED-Beleuchtungsbranche voranbringen, ist die Verbesserung von lötfreien LED-Fassungen und -Systemen. Bei diesen Fassungen liegen die Verbesserungsmöglichkeiten üblicherweise in den Bereichen einfache Montage, sichere Befestigung und niedrigere Kosten.

Ein gutes Beispiel dafür ist das neueste Angebot von TE Connectivity. TE hat eine Zhaga-konforme lötfreie LED-Fassung mit Einrastfunktion entwickelt, die die Herstellung und Installation von LED-Beleuchtungen deutlich vereinfacht und beschleunigt. Die LED-Fassung LUMAWISE Typ Z50 ist das neueste Modell aus der LUMAWISE-Familie. Das Bauteil entspricht den Spezifikationen des Zhaga-Konsortiums, das von einer Reihe von Unternehmen gegründet wurde, die gemeinsam an der Austauschbarkeit von LED-Lampen arbeiten, um allgemeine LED-Beleuchtungen zu vereinfachen.

Die LUMAWISE LED-Fassungen sind erhältlich für eine Vielzahl von COB-LEDs von Bridgelux, Cree, Citizen, Everlight, Nichicon, OSRAM, Seoul Semiconductor und Sharp. Sie sind zudem vorkonfektioniert in ein- oder zweiteiligen Ausführungen erhältlich.

TE Connectivity sieht fünf einfache Montageschritte vor, um LED-Arrays zu montieren und die Sekundäroptik zu integrieren: Einrasten der COB in den Z50-Sockel, Aufbringen des thermisch leitfähigen Kontaktmaterials, Durchstecken der Drähte in den Z50-Sockel, Verschraubung der Montagesätze mit dem Kühlkörper und Befestigung der Sekundäroptik. Wie der Hersteller mitteilt, verringert die benutzerfreundliche Fassung die Montagekosten, enthält lötfreie Stromsteckverbinder und eine sichere mechanische Befestigung. „Die LED-Einrasthalterung vereinfacht die Installation durch ein Befestigen der LED an der Fassung vor der Montage, und Durchsteck-Drahtanschlüsse zur LED vermeiden zeitaufwendiges Löten“, so die Dokumentation von TE.

Die LED-Fassungen sind mit Sekundäroptiken kompatibel, sodass zahlreiche LED-Designoptionen zur Verfügung stehen. Die neue Serie der Z50-Fassungen (Abb. 1 zeigt die LED-Fassung vom TE-Typ Z50 mit Halterungsclip mit TE-Optik und Mega ZENIGATA LED, LEDIL Optik und einem generischen Kühlkörper) umfasst Produkte für die CXA-Serie von Cree, Nichicon COB, Opto SOLARIQ-Array von OSRAM und Philips LUMILEDS. Diese Fassungen können für Strahler, Deckenbeleuchtungen, Bühnenbeleuchtung, Einbauleuchten und Architekturbeleuchtung verwendet werden.


Abbildung 1: Die LED-Fassungen des Typs Z von TE Connectivity ermöglichen eine rasche, lötfreie Verbindung zu den LED-Arrays und gestatten Designern die Entwicklung Zhaga-konformer Module. (mit Genehmigung von TE Connectivity)

Die Typ-Z50-Fassungen sind in flacher Ausführung und mit oder ohne Optikhalterungen erhältlich. Über die Durchsteckmöglichkeit werden Kontakte hergestellt, die Massivleiter, Sicherungsdrähte und Litzen mit 18 AWG bis 22 AWG unterstützen. Die Fassungen verfügen über einen Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis 105 °C. Sie haben eine UL-gelistete Nennspannung von 300 V und eine Entflammbarkeitsklasse von UL94V-0.

Mit der Einführung seines Kunststoffsubstrat-Verbindungssteckers (PSI) für LED-COB-Arrays macht Molex außerdem weiterhin große Fortschritte bei der Weiterentwicklung der SSL-Beleuchtungstechnik. Ähnlich wie die Fassung von TE Connectivity sind diese COB-Array-Fassungen für eine schnellere und sichere Verbindung ausgelegt. Die anpassbaren Verbindungsstecker erleichtern zudem die Bewältigung von Platzproblemen bei Beleuchtungsdesigns, da sie eine flache Kabelbaum-Schnittstelle aufweisen, die das Array über eine einfache Verbindung zur Fassung oder zum Kunststoffsubstrat mit Strom versorgt.

Der PSI hat eine Gesamtgehäusehöhe von ca. 2,00 mm, sodass sich dieser für platzsparende Designs eignet und gleichzeitig die Substratkosten senkt. Zusätzlich zur flachen Ausführung kann die Optik näher an der LED platziert werden. Die Verwendung des Kabelbaumsystems Molex Pico-EZmate mit seinen elektrischen und mechanischen Funktionen macht das Löten dank einer lötfreien Verbindung überflüssig.

Das PSI-System ist für Anwendungen mit hoher Leistungsdichte und Lichtausbeute konzipiert, z. B. Downlights (Überwachung, Hängeleuchten und lineare Beleuchtung) und Außenbeleuchtung (Fahrbahn- und Parkplatzbeleuchtung sowie Wandleuchten). Nach Angaben von Molex wird eine Vielzahl möglicher PSI-Designs unterstützt, u. a.:

• Rund: 22,50 x 22,50 mm COB-Größe; 36,00 mm Außendurchmesser und 2,0 mm Höhenprofil
• Rechteckig: 22,50 x 22,50 mm COB-Größe; 36,50 x 28,50 mm Außendurchmesser und 2,00 mm Höhenprofil
• Anpassbare Formen, Größen, Montagelochbilder und Verbinder

Molex bietet zudem verschiedene flache Steckleisten- und Buchsensysteme an, die in einen kundenspezifischen PSI integriert werden können.

Und so funktioniert es: Der lötfreie Pico-EZmate-Kabelbaum (Abb. 2) wird an der LED-Array-Fassung ohne spezielle Verfahren oder Werkzeuge befestigt. Dadurch wird der Kontakt mit dem Array minimiert und so das Risiko von Schäden reduziert. Für eine höhere Zuverlässigkeit verfügt das System über eine vertikale Einrastverbindung, eine sichere Verriegelung und vergoldete Kontakte. Der Kabelbaum ist in 3 Drahtstärken und verschiedenen Längen erhältlich.


Abbildung 2: Durch die Verwendung des Kabelbaumsystems Pico-EZmate integriert die PSI-Lösung von Molex die elektrischen und mechanischen Funktionen in das LED-Array. So wird für eine lötfreie Verbindung gesorgt und das Risiko einer Beschädigung beseitigt. (mit Genehmigung von Molex)

Wenn ein Designer nach einer lötfreien Lösung für panelmontierte LED-Anzeigen sucht, wird er bei VCC fündig. Dieses Unternehmen hat lötfreie, panelmontierte LED-Fassungen entwickelt, die außerdem die Montage beschleunigen und vereinfachen. Wie die anderen Lösungen auch, sind für die Buchsen der Serie CNX 440 und CNX 460 keine Montagewerkzeuge erforderlich und es werden einfache Gewindesteckverbinder für verschiedene Platinen-Objektive angeboten.

Die LED-Fassung der CNX 440-Reihe 5 mm kann so konfiguriert werden, dass bis zu 6 bedrahtete, eingelassene, RGB- oder Infrarot-LEDs unterstützt werden, während die LED-Fassung der Reihe CNX 460 10 mm für High-Flux- und Standard-LED-Pakete mit 10 mm (Abb. 3) ausgelegt ist. Nach Angaben von VCC sind diese Buchsen mit allen großen LED-Marken kompatibel. VCC empfiehlt die Objektivausführung CMC 441 und HMC 461 mit Fresnel-Ring für eine erhöhte Helligkeit bei Standardanwendungen und die ObjektivausführungCMS 442 und HMS 462 bei NEMA 4-Anwendungen, die feuchtigkeitsbeständig sein müssen.


Abbildung 3: Die LED-Fassungen VCC CNX 440 und CNX 460 LED für panelmontierte LEDs verfügen über schnelle und lötfreie Verbindungen für verschiedene Platinen-Objektive. Sie können bei vielen Anwendungen eingesetzt werden, darunter in den Bereichen Automobilindustrie, Luftfahrt, Medizin, Industrie, Militär, Bergbau, Transport und Sicherheit. (mit Genehmigung von VCC)

Die Kontrollleuchten der Objektiv-Reihe HMC 460 und HMS 462 passen in ein Montageloch mit einem Durchmesser von 14,29 mm (0,5625 Zoll), während die Reihe CMC 441 und CMS 442 in ein Montageloch mit einem Durchmesser von 7,62 mm (0,300 Zoll) passen. Die Lösung ermöglicht zudem eine schnelle Montage: Schieben Sie die Objektive durch die Platinenöffnung, schieben Sie die Sicherungsscheibe über die Objektivhülse und der Steckverbinder wird an den Objektiven mit einer halben Umdrehung befestigt.

Weitere Merkmale sind Verbindungsstecker, die für zusätzliche Stabilität bei LED-Anschlüssen sorgen, sowie Standard-Anschlusslängen und -Steckleisten für den Anschluss von LEDs an Spannungsquellen. Nach Angaben von VCC kann die Buchse für kundenspezifische Kabelsätze oder Standalone-Montagesätze mit abisolierten Drahtenden oder einem Steckleistenverbinder für einen Leiterplatten-Anschluss verwendet werden.

Fazit: Auch wenn LED-Fassungen bei der Betrachtung von Beleuchtungsdesigns eher vernachlässigt werden, können diese Bauteile dennoch dabei helfen, die Gesamtkosten des Systems zu senken und Leiterplattenplatz einzusparen. Designer sollten nach lötfreien Ausführungen suchen, die Risiken von Schäden verringern und gleichzeitig die Montagezeit verkürzen. Darüber hinaus sollten Zhaga-konforme Produkte für allgemeine Beleuchtungsanwendungen in Betracht gezogen werden, die die Nutzung austauschbarer LED-Lampen ermöglichen. Hersteller von Steckverbindern, u. a. Molex und TE Connectivity, sind Mitglieder dieses Konsortiums von LED-Herstellern.

Weitere Informationen zu den in diesem Artikel beschriebenen Produkten finden Sie über die bereitgestellten Links zu den Produktinformationsseiten auf der DigiKey-Website.