新型 LED 燈座設計簡化組裝作業並降低成本

能效需求持續增長，照明設計人員不斷尋求方法，協助其更容易、更快速在在照明應用中實現 LED 技術。 在產品組合中添加晶片直接封裝 (COB) LED，會遇到額外的設計挑戰。 連接器製造商改善其免焊 LED 燈座設計與系統，藉此協助 LED 照明產業。 一般來說，這些燈座的改良重點在於輕鬆組裝、穩固安裝以及降低成本。

我們將以 TE Connectivity 最新的產品為例。 TE 開發了符合 Zhaga 規範的 LED 燈座，具有免焊和扣入式特點，能讓 LED 照明應用的製造和安裝更加輕鬆且快速。 LUMAWISE Z50 型 LED 燈座是 LUMAWISE 系列的最新設計。 此零件符合 Zhaga 聯盟的規範。該聯盟由一群公司共同合作達成 LED 燈源的互換性，藉此簡化一般 LED 照明應用。

LUMAWISE LED 燈座提供眾多款式，適合 Bridgelux、Cree、Citizen、Everlight、Nichicon、OSRAM、Seoul Semiconductor 和 Sharp 的 COB LED。 此外供貨時已經預先組裝成單件或雙件式配置。

TE Connectivity 提供五個簡易的步驟即可安裝 LED 陣列並且整合第二個光學元件：首先將 COB 扣入 Z50 底座，接著塗抹熱介面材料，將電線接入 Z50 底座，用螺絲將組件固定在散熱器上，最後再裝上第二個光學元件。 根據 TE 的資料，這個容易使用的連接器有助於降低組裝成本，並且提供免焊電源連接以及穩固的機械性安裝。 TE 的書面資料指出：「扣入式 LED 固定功能能在安裝前將 LED 固定於燈座上，藉此簡化安裝作業，並且採用插入式電線連接 LED，因此無需耗時進行焊接。」

LED 燈座相容於第二個光學元件，因此能讓工程師享有多種 LED 設計選項。 新款 Z50 燈座系列（圖 1 顯示 TE Z50 型 LED 燈座搭載 TE 光學元件固定夾以及 Sharp 的 Mega ZENIGATA LED、LEDIL 光學元件 以及一般散熱片）的組成產品包括 Cree 的 CXA 系列、Nichicon COB、OSRAM 的 Opto SOLARIQ 陣列以及 Philips LUMILEDS。 這些燈座可用於聚光燈、嵌燈、舞台照明、洗牆燈以及建築照明。


圖 1：TE Connectivity 的 Z 型 LED 固定器能以免焊方式快速連接 LED 陣列，讓設計人員開發符合 Zhang 規範的模組。 （資料來源：TE Connectivity）

Z50 型燈座提供薄型設計，並可選擇是否附加光學元件。 插入式設計的觸點可支援 18 AWG 至 22 AWG 的實心、保險絲和絞線。 燈座的工作溫度範圍介於 -40°C 至 105°C。 這些產品通過 UL 300 V 標準並具有 UL94V-0 耐燃等級。

Molex 在固態照明 (SSL) 領域持續進展，針對 LED COB 陣列推出塑膠基板互連元件 (PSI)。 這些 COB 陣列燈座如同 TE Connectivity 的燈座，在設計上都可達到更快速、更穩固的連接。 這些可自訂的互連元件亦可克服照明設計中常見的空間限制，採用薄型線束介面簡易連接至燈座或塑膠基板再供電給陣列。

PSI 提供約為 2.0 mm 的薄型整體封裝高度，有助於達到空間有限的設計並降低基板成本。 除了薄型設計外，此方案亦可讓光學元件放置在更靠近 LED 的地方。 採用 Molex 的 Pico-EZmate 線束系統，整合電氣和機械特點，提供免焊連接，因此無需進行焊接。

PSI 系統的目標應用為高密度和高光輸出應用，例如嵌燈（軌道燈、吊燈和線性燈）和區域照明（道路、停車場和外牆燈）。 Molex 表示其產品支援多種高潛力 PSI 設計，包括：

• 圓形：COB 尺寸 22.50 x 22.50 mm；外徑 36.00 mm、高度 2.0 mm
• 矩形：COB 尺寸 22.50 x 22.50 mm；外徑 36.50 x 28.50 mm、高度 2.0 mm
• 可自訂外型、尺寸、安裝孔樣式以及互連方式

Molex 亦提供多種薄型排針座和插座系統，可整合到客製化 PSI 中。

其運作方式是採用免焊 Pico-EZmate 線束（圖 2），無需特殊製程或工具，即可安裝到 LED 陣列燈座。 如此一來即可減少與陣列的接觸，降低受損風險。 為了達到更高可靠度，此系統採用垂直扣入式配接、確閉鎖緊閂鎖以及鍍金觸點。 線束提供三種線規配置和多種長度選項。


圖 2：Molex 的 PSI 方案採用 Pico-EZmate 線束系統將電氣和機械特點整合到 LED 陣列，達到免焊連接，進而降低受損風險。 （資料來源：Molex）

若設計人員想針對面板安裝式 LED 指示燈尋求免焊方案，VCC 開發了免焊式面板安裝 LED 燈座，其設計亦可加速並簡化組裝作業。 CNX 440 和 CNX 460 系列插座與其他方案相似，皆不需要使用工具即可進行組裝，提供簡便的螺紋連接，可用於多種面板鏡片。

CNX 440 系列 5 mm LED 燈座可進行配置，支援高達六個引線式 RGB 隱密型 (UC) 或紅外線 (IR) LED；CNX 460 10 mm LED 燈座的目標應用則為高通量和標準型 10 mm LED 封裝（圖 3）。 VCC 表示這些插座可搭配所有主要的 LED 品牌產品使用。 VCC 建議在標準應用中採用 CMC 441 和 HMC 461 鏡片樣式搭配 Fresnel 環提升亮度，在需要達到防潮效能的 NEMA-4 應用中則採用 CMS 442 和 HMS 462 鏡片樣式。


圖 3：VCC 的 CNX 440 和 CNX 460 LED 燈座適用於面板安裝式 LED，針對多種面板鏡片提供快速且免焊接的連接。 這些產品可用於多種應用，包括汽車、航太、醫療、工業、軍事、採礦、運輸和保全。 （資料來源：VCC）

HMC 460 和 HMS 462 鏡片系列指示燈能插入直徑 0.5625 in (14.29 mm) 的安裝孔，CMC 441 和 CMS 442 則可插入直徑 0.300 in (7.62 mm) 安裝孔。 此方案亦提供快速組裝步驟：將鏡片插入面板開口、將鎖定墊圈滑到鏡片筒上，然後將連接器轉半圈固定在鏡片上。

其他特點包括額外提升 LED 引線可靠度的互連元件、標準引線長度以及連接 LED 至電源的排針座。 根據 VCC 的資料，插座可透過剝線端或 PCB 連接用的排針座連接器用於客製化纜線組件或獨立組件。

總而言之，LED 燈座是設計人員評估照明設計時最後要考量的元件之一。這些元件有助於降低系統整體成本並且縮減板空間。 設計人員應尋求免焊設計，協助減輕受損風險並且加速組裝作業。 此外，也應開始在一般照明應用中考慮採用符合 Zhaga 規範的產品，以便使用可互換的 LED 光源。 連接器製造商，包括 Molex 和 TE Connectivity 皆是 Zhaga 聯盟的成員。

若要深入瞭解此文章所述之零件，請使用本文所示之連結進入 DigiKey 網站的產品資訊頁面。