当今LED照明行业可以通过使用具有高功率密度和小尺寸连接器来实现更高效率、更优性能。哪些连接器特性最支持这些目标?

位于佛罗里达州圣彼得堡的阳光天桥配备了1800盏LED灯

除了一些恶劣应用环境之外，基本上所有产品设计的连接器都优先考虑部件成本而不是特性。然而，尺寸、重量和功率(SWaP)优化现在正成为大多数市场的优先事项。快速、可靠连接的产品在我们生活的各个方面激增。设计工程师认识到连接器在紧凑设计中扮演关键作用，因此投入更多精力为应用选择最好的连接器。但确定哪些连接器最合适具有挑战性。

当今LED照明行业应用可以通过使用高密度和小尺寸连接器来实现更高效率、更优性能。支持自动化制造，承受恶劣环境条件，便于安装，遵守规范，达成设计目标。连接器独特的电气和机械性能至关重要。开发自动焊接、简便安装、性能优异、遵从规范的连接器需要一定的成本。

为了确定LED照明和工业电子产品的最佳连接器，设计工程师应考虑以下特征，并与为此类应用提供全面产品线的连接器供应商合作。

LED照明的电气特性

在深入研究连接器的尺寸、配合和功能之前，应确保其电气特性符合预期。包括额定电压、耐压、额定电流、电流降额、接触电阻、绝缘电阻和额定工作温度等。

额定电压：连接器的额定电压，或称工作电压，是正常运行过程中的最大连续电压，不会产生物理变形或电气故障。连接器的电压额定值是其绝缘材料特性和接触间距要求参数确定。

耐压：耐压是连接器在达到击穿电压或中断电压放电之前能处理的最高电位差电压。连接器在击穿电压附近进行测试，在其耐压电压下，通常在击穿电压的75%左右，应确保表面没有电弧的情况下安全使用。耐压取决于连接器的绝缘材料、间隙距离和爬电距离，较高的耐压表明表面电弧故障的可能性较低。但是，应用环境和操作条件可能会影响这些结果。

额定电流：连接器的额定电流或工作电流是指用安培(A)标称的最大电流，由接触材料、导电元件配合表面的接触电阻和工作温度等参数决定。设计人员应选择符合应用境温度和散热要求的额定电流。

电流降额：通常做法将连接器的额定电流至少降低20%。这样做可以减轻连接器内部的温度上升，并提供一种额外保护，防止瞬态电压或电流峰值超出正常运行，并可能导致灾难性的故障。许多连接器供应商提供当前的降额曲线图，帮助设计师确定一个特定的连接器产品是否满足他们的要求。

KYOCERA AVX的00-9176系列IDC连接器

KYOCERA AVX的00-9176系列IDC连接器，可提供一到三个触点，兼容18-24AWG线，每个触点额定功率可达10A，300VAC，工作温度从-40°C到125°C。

接触电阻：接触电阻定义为两个配合导电元件交叉处的电阻，是由接触材料、接头处的法向力和两个导电元件的表面处理来决定。具有低接触电阻的连接器可以产生更少热量，有助于提高产品的整体性能，可以通过紧密的接头和清洁、无污染和无氧化的表面处理来实现。

绝缘电阻：当通过连接器施加电压时，可测量泄漏电流。泄漏电流的量取决于连接器的绝缘材料、工作温度、环境湿度和环境污染等。

额定工作温度：额定工作温度是保证正常连接工作的最低温度到最高温度的范围。在此温度范围之外工作，连接器可能会导致损坏，包括物理变形，如塑料外壳和绝缘体的熔化，以及由于疲劳、氧化或电镀层损坏而造成的接触损伤。未能在其额定工作温度内操作连接器也会严重影响连接器的性能，并导致连接器过早故障。

LED照明的机械特性

连接器的力学特性也至关重要，特别是在LED照明行业中，对变化公差和环境鲁棒性有严格要求。机械特性包括接触终端系统、线规、拔插力、耐久性和外形尺寸等。

接触终端系统：连接器具有各种接触终端系统，包括压接导线接触点、绝缘位移触点(IDCs)、低插入力和零插入力(LIF和ZIF)弹簧触点以及端子等，每一种都有其独特的优缺点。设计工程师应评估在应用中的各种接触终止系统的有效性，选择最适合设计的系统。

线规：线规通常表示为线对板和线对线连接器适合的线的尺寸范围，它们确定了导线的最大载流能力。设计工程师必须明确其应用安全的线规范围，并考虑到足够的降额要求，确保他们连接器的兼容性。

拔插力：这些特性描述了配合和分离一对连接器所需的力量，并直接受到连接器设计特性影响，包括锁定特性、线规、压接设计和压接质量。连接器的拔插力直接影响其在恶劣环境中的冲击和振动性能。

耐久性：连接器的耐久性是通过它在任何组件磨损到故障点之前可以承受的最大配合周期。如果连接器在其额定值内运行并低于其最大耐久性周期数，也应说明其规定的电气特性。

外形因素：连接器的物理尺寸和形状，或外形因素，是另一个关键的机械特性，特别是在当今更小、更轻的电子设计中。在LED照明中，z轴高度轮廓大的连接器会产生阴影，对亮度输出的质量和清晰度产生负面影响。紧凑和外形更低的连接器还可以帮助节省板空间，集成额外的组件和功能。此外，一些新的形状甚至可以改善连接器的电气特性。例如，AVX的无绝缘子单接触解决方案比相同触点的绝缘版本具有更高的载流能力，因为它们更有效地散热，这也有助于减轻一些LED照明应用中的热可靠性问题。

KYOCERA AVX的STRIPT 70-9296系列连接器

垂直通孔连接器是另一种创新解决方案，特别适合LED照明应用。这些表面安装的板对板连接器可用于连接电源逆变器模块、网格阵列或矩形槽氧化铝或FR4 PCB，特别适合用超低压连接器。一旦使用传统设备焊接，电源逆变器模块可以插入垂直连接器。由这个独特的外形配置有效地消除阴影，总的物理体积最小化，并支持简单、可靠和可重复的制造。垂直表面安装解决方案是开发高可靠性LED照明解决方案的关键。

在LED照明应用中，理想的板对板连接的表面安装垂直通孔连接器的图。

可制造性、可靠性、可用性和成本

除了确保连接器的电气和机械特性满足应用要求外，评估连接器必须遵守相关法规要求，充分证明其部件成本，在整个产品生命周期中可靠执行，并支持可重复制造，减少人工劳动、返工、测试和与这些过程相关的额外成本。

法规要求：许多LED照明应用受益于符合相关指令和法规认证的连接器，包括危险物质限制(RoHS)和化学品注册、评估、授权和限制等。兼容的连接器可以帮助减少与监管测试和批准相关的时间和成本，加快上市时间;使得环境更安全和更清洁、过程控制更严格和提高生产效率。

板附件：虽然手工焊接线附件是便宜的线对板连接解决方案，在低可靠性要求的廉价消费品应用中很流行，但更多的连接器需要效率、可靠性，更严格设计和要求等。此外，连接器可以方便或加速安装，并在恶劣环境下提高连接的耐久性。

设计工程师选择新的连接器解决方案，往往难以识别哪些连接器特性得到最大优化或提高。人工焊接具有固有的人工成本，但可能导致连接器一致性降低、质量下降、不坚固和不可靠的连接。低成本的手工焊接连接不适合高可靠性、恶劣环境的LED照明应用。这个行业通常需要表面安装连接器解决方案，易于组装，而不需要复杂或昂贵的工具。

本表比较了四种不同的线对板解决方案在组装成本、可重复性、可靠性和可修复性方面的优缺点。

无绝缘、单件式poke-home 连接器有一种新颖的形式，为高可靠性、环境恶劣的LED照明应用提供了优异的线对板和板对板解决方案。对于LED行业应用，需要长期可靠性和耐恶劣环境条件，几乎不可能维修、返工或更换，绝缘位移连接器(IDC)提供了最好的解决方案。

AVX的STRIPT 70-9296系列连接器

线束的完整性：手工焊接电线也会有另一个风险：如果电线受到压力或粗糙处理，可能会断裂。当一根电线直接手工焊接到电路板上时，其强度和完整性完全取决于中心芯铜线和焊料，而铜是一种软金属，在受到不当的处理力时容易产生应力裂缝或断裂，这对于较薄的电线来说尤其如此。因此，即使使用手工焊接电线的板或电缆组件在制造过程中处理良好，板级的应力事件仍然会损害电线和连接的完整性，这就是为什么选择连接解决方案避免这些类型的故障至关重要。

IDC是一种特别有效的替代方案，因为它们消除了电线断裂的可能性。例如，KYOCERA AVX的STRIPT 9177-500系列单触点IDC连接器提供与回流焊兼容的表面安装线对板解决方案，并设计为12-18AWG的离散线应用，当导线被压入其中一个IDC时，它会穿过导线的绝缘体，实现具有非常高保持强度的气密连接。

节省成本：连接器的各种设计都围绕减少成本，但重要的是确保节省成本的同时不会牺牲连接器的效率和性能，就像某些接触或电镀材料选择的情况一样。

为了恶劣环境的LED照明应用提供节省空间和成本的高可靠性的连接器，KYOCERA AVX开发了一种新型“裸连接器”技术。这些独特连接器具有低成本的、ul认证的外形;由优质接触材料制造，如镀锡的磷青铜或高导率铜合金，并经过实验室和现场证明，可提供完整的连接器功能、高可靠性、电流处理能力更高和散热更好。这些创新连接器节省了板的空间;可承受恶劣环境条件，包括极端温度、高湿度和剧烈的振动;便于安装、电线终止和维修;并在各种LED照明、医疗、运输和工业电子应用中越来越受欢迎。

KYOCERA AVX的 9176-500 系列连接器

KYOCERA AVX的“裸连接器”被称为STRIPT 连接器，因为这项技术去除了其传统的绝缘外壳。它们有水平、垂直、顶部、反向、堆叠和共面配置，具有线对板绝缘位移接触，水平和垂直poke-home 接触，超低高度板对板压缩接触、板通孔接触，和10,000个循环周期的pogo-pin 板对板接触方式等。

Kyocera AVX无绝缘连接器

易用性：在为LED照明应用选择解决方案时，安装快速、易用和准确是另一个重要的连接器特性。连接器易于使用，包括自动安装过程卷带包装，以及新颖设计，直接连接机制，单件形式因素，符合人体工程学的外壳，视觉配合指南，如对齐符号，自动或单动作锁定机制，以及主动听觉和触觉确认等。

KYOCERA AVX STRIPT 70-9296连接器

AVX的STRIPT 70-9296连接器系列

除了节省空间和成本外，像这样的单件连接器解决方案还通过降低风险提高可制造性和易用性。例如，产品设计工程师必须确保公端和母端连接器都来自同一制造商，并且这两种解决方案都有兼容的零件号，防止潜在的配对和性能问题。在这样的情况下，单件连接器有助于为客户提供更容易的安装过程，并消除从两个不同的公司购买的两个连接器可能产生的可靠性风险。由于单件连接器解决方案直接与导线配合，线规是唯一必须确定的配合规范，如果指定了 STRIPT 连接器，客户也不必在压接或焊接过程上投入时间和劳动力。

AVX的 STRIPT 70-9296 连接器系列

LED照明连接器规范

当选择LED照明行业应用的连接器时，设计工程师应考虑确定的连接器特性，如何提高其设计效率、性能等。尽管传统连接器成本可能更好，但今天先进的连接解决方案提供了一系列特性和优点，在满足苛刻的电气、机械、可制造性、可靠性、成本和可用性要求方面充分证明其优势。