Steckverbinder für Opto-LED-Anwendungen Rasanter Wandel in der Beleuchtungstechnik

In der LED-Leuchtentechnik werden vorwiegend helle oder weiße Kunststoffe verwendet.

In der gesamten Lichttechnik hat die LED für einen enormen Wandel gesorgt. Nahezu alle technischen Bereiche in der Entwicklungs- und Produktionstechnik sind davon berührt worden. Nicht zuletzt tangiert dieser Wandel auch die Steckverbinder-Technologie.

Die Vielfalt von Steckverbindungen ist so häufig wie die Anwendungen, für die sie eingesetzt werden. Daher werden die unterschiedlichsten Ausführungen angeboten. Sei es für die sogenannte weiße Industrie, den Maschinenbau, den Steuerungsbau, die Medizintechnik, die Bahntechnik, seewassergeschützte Ausführungen, den Telekombereich, die Automobiltechnik, das neue Feld der Elektromobilität und viele andere, um nur einen Teil zu nennen. In der LED-Leuchtentechnik werden vorwiegend helle oder weiße Kunststoffe verwendet, um störende Schattenwirkungen durch die sonst eher üblichen schwarzen Isolierkörpergehäuse zu vermeiden.

Einsparpotenziale

Nicht unerhebliche Einsparmöglichkeiten werden durch den deutlich geringeren Energiebedarf, aber auch den mit der LED-Technik einhergehenden deutlich reduzierten Wartungsaufwand erkannt. Dies trifft auf alle Produktionsbereiche ebenso zu wie auf Büros und Verwaltungen. Meistens sind in solchen Fällen die vorhandenen Gehäuse weiter zu verwenden. Auf die LED-Leuchtmitteltechnik sind sie oft leicht umzurüsten, da vielfach identische Anschlusstechniken angeboten werden. Die elektronische Bedarfserkennung für das automatische Ein- und Ausschalten ist dann ebenfalls leicht zu integrieren. Gerade in den Industriezweigen, in denen Tag und Nacht und oft das ganze Jahr die Beleuchtung in Betrieb ist, wirkt sich diese moderne Lichttechnologie schnell positiv messbar auf der Kostenseite aus.

Der verringerte Wartungsaufwand, der deutlich reduzierte Stromverbrauch und die wesentlich längere Lebensdauer der LED-Leuchtmitteltechnik tragen zu erfreulich geringerer Umweltbelastung und zu nicht unerheblichen Gesamtkostenersparnissen in den umgestellten Betrieben bei (Bild 1).

Elektronische Anforderungen

Die elektrische Belastbarkeit ist eine wichtige Voraussetzung bei der Auswahl von Steckverbindungen. Die gängigen Typen im Raster um die 2,54 mm reichen bis zu einem Strombelastungswert von 6 A. Bei kleineren Rastern – 2,0 mm und 1,27 mm – reduziert sich die Strombelastbarkeit bedingt durch die geringeren Kontaktquerschnitte und den geringeren Kontaktabstand auf bis zu 1 A. Variationsmöglichkeiten ergeben sich durch den Einsatz unterschiedlicher Kontaktwerkstoffe. Während der elektrische Leitwert von Zinn-Bronze (CuSn) bei ca. 9 S/m liegt, kommt man bei Messing (CuZn) auf ca. 15 S/m.

Der mechanischen Beanspruchung bekommt eine besondere Bedeutung bei der Auswahl zu. Zinn-Bronze-Legierungen sind durch ihre guten Federeigenschaften wesentlich stabiler gegenüber Biegebeanspruchungen als Messinglegierungen. All diese Eigenschaften kommen den LED-Steckverbindern, sei es Stift- oder Federleisten, für die verschiedenen möglichen Löttechniken entgegen. Für eine automatengerechte Bestückung bieten sich, gerade auch für die SMD-Versionen, die Tape & Reel-Verpackungen (Gurt und Spule), neben den üblichen Stangenmagazinen, an. Darüber hinaus stehen dort, wo es die Typen erfordern, zur automatischen Bestückung entsprechende Bestückungshilfen zur Verfügung.

Kein Schattenspiel

In LED-Leuchten werden vorwiegend helle bis weiße Oberflächen verwendet, um die Lichtreflexion zu erhöhen. Dies gilt nun auch verstärkt für die LED-Steckverbinder. Der üblicherweise bei Steckverbindern verwendete dunkle, meist schwarze Kunststoff, erzeugt in dem abstrahlenden Bereich ein störendes Schattenbild. Ein dunkles Kunststoffgehäuse reflektiert Lichtstrahlen nicht, sondern absorbiert sie. Dies wirkt sich auf den Betrachter sehr störend aus. Daher findet in diesem Segment überwiegend der Einsatz von hellen oder weißen Kunststoffen Verwendung. Störende Schattenwirkungen durch unterschiedliche Lichtabsorption werden damit verhindert (Bild 2).

Anforderungen an Isolierkörperwerkstoffe

Beim Einsatz von Hochleistung-LEDs sind die dabei entstehenden hohen Umgebungstemperaturen nicht zu unterschätzen. Hierfür stehen für die Isolierkörper hochtemperaturbeständige Kunststoffe am Markt zur Verfügung. Dies können auch LCP-Kunststoffe in naturfarbenem, weißem Material sein. Sie bieten neben guten thermischen Eigenschaften darüber hinaus gute Fließeigenschaften, die gerade für dünne Wandstärken von großem Vorteil sind.

Hochleistungskunststoffe zeichnen sich durch eine hohe Dimensionsstabilität, eine hervorragende Wärmeformbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften aus. Der Schmelzbereich von Hochleistungskunststoffen liegt deutlich über 300°C. Sie sind fest, steif, zäh und widerstandsfähig gegenüber Chemikalien. Löttemperaturen um die 260°C mit einer Belastungsdauer von zehn Sekunden werden durch die Reflow-Lötverfahren erreicht und beeinflussen diese Kunststoffe nicht nachteilig.

Bei einem langzeitigen Wärmeeinfluss können Temperaturen bis 200°C erreicht werden. Die Belastungsdauer geht über mehrere tausend Stunden. Solche Belastungen haben Auswirkung auf die Lebensdauer der Kunststoffe. Eine Abnahme der mechanischen Eigenschaften wie Schlagzähigkeit und Bruchdehnung, wird durch den langzeitigen Wärmeeinfluss verstärkt. Um für solche extremen Bedingungen eine hohe Wärmeformbeständigkeit zu erreichen, ist der Einsatz von Verstärkungsstoffen erforderlich. sd

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