LEDs richtig verbinden

Modulare Lösungen zur Wartung von LED-Lichtsystemen

Beleuchtungssysteme mit Glühlampen oder Leuchtstoffröhren haben mittlerweile größtenteils ausgedient. Neue LEDs sind kleiner, langlebiger und Energieeffizienter als die herkömmlichen Produkte. Die Wartung und der Austausch herkömmlicher Leuchtmittel war durch Gewinde oder Rastpins schnell und einfach. Neue LEDs in SMD oder in bedrahteter Ausführung werden meist auf oder in die Platine gelötet, so dass eine feste und nicht so leicht wieder lösbare Verbindung entsteht, was in Anwendungen und Systemen zu Problemen führt. Aber auch hier ist eine leichter und kostengünstiger Austausch von einzelnen Komponenten und Modulen notwenig. Mit Hilfe von Präzisionsbuchsen- und stiften können bedrahtete LEDs, Display- und LED-Module sowie Treiberboards einfach und kostengünstig getauscht, erweitert und gewartet werden.

In allen Bereichen des Alltags finden sich Anwendungen, wie beispielsweise im Haushalt, im Automobil, in der Unterhaltungselektronik, bei Hintergrundbeleuchtungen von Displays, im Bereich öffentlicher Beleuchtungen als  auch im Straßenverkehr bei Signalen und Beschilderungen. Heutzutage wird alles beleuchtet, möglichst bunt, klein, kostengünstig und langlebig soll es sein. Immer kleinere und immer leuchtstärkere LED´s erfüllen dies.

Bei LED-Lichtsystemen spielen Steckverbinder unterschiedliche Rollen je nach Anwendung.  So dienen sie zur modularen Aneinanderreihung von LED-Leuchtstreifen, stellen die elektrischen Verbindung zur LED-Treiberplatine her, oder ermöglichen die Sockelung von LED´s. Es gibt eine Vielzahl von einsetzbaren Steckverbindern, die bei diesen Anwendungen eingesetzt werden können. Diese sind etwa Board-to-Board Verbinder für horizontale und vertikale Lösungen, einzelne Buchsen für die Sockelung von LED´s und Buchsenleisten für Displaymodule. Dazu gibt es spezielle Mehrfachmodule, etwa für 7-Segment Anzeigen und Displays, Doppelmodule als Fassung für LED-Lampen (MR11 und MR16) oder einzelne Stifte und Kontaktbuchsen für die individuelle Lösungen.

In Abbildung 6 werden ebenfalls zwei Leiterplatten horizontal miteinander verbunden, doch in diesem Fall mit einer SMD Brücke, die beidseitig gelötet wird und eine starre Verbindung herstellt.

Für horizontale Verbindungen können auch Federkontakte/Module mit passenden Gegenkontakten eingesetzt werden, siehe Abbildung 7. Diese Verbindung erlaubt ein gewisses Spiel, so dass die Verkettung von LED-Modulen größere Fertigungstoleranzen zulässt. Lösungen dieser Art sind in der Regel etwas teurer, haben aber einen großen Vorteil bei Anwendungen, die Schock oder Vibrationen ausgesetzt sind und starre Steckverbindungen eventuell Schaden nehmen könnten. 

Eine mechanisch sehr stabile Lösung bietet sich mit THT Steckverbindern wie in Abbildung 8 an, gerade wenn die Platine sowieso gemischt bestückt wird.  Die THT Versionen haben Vorteile bei der Handbestückung von Platinen und halten größere Kräfte beim Stecken aus. 

Stecken von LED-Leuchtmittel (MR11 und MR16) mit G4 und G5.3 Stecksockeln

Im Übergang von herkömmlichen Leuchtmitteln zu LED-Lampen waren Halogenlampen sehr populär. Diese haben jedoch aufgrund Ihrer schlechten Energieausbeute heute größtenteils ausgedient. LED´s haben im Vergleich zu klassischen Leuchtmitteln und Halogenlampen einen deutlich niedrigeren Stromverbrauch und Energieverlust, sowie eine viel längere Lebenserwartung. Um Halogenlampen in bestehenden Systemen zu ersetzen wurden LED-Leuchtmittel mit zwei Kontaktstiften entwickelt. So werden zur Kontaktierung entweder einzelne Buchsen benötigt oder fertige Doppelsockel. MR11 Strahler (12V) können sowohl über G4 oder G5.3 Stecksockel verfügen und MR16 Strahler (12V) über G5.3 Stecksockel.

Die Rückseite von Einzelbuchsen oder Sockeln ermöglich ebenfalls unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten. Diese gibt es beispielsweise als THT Einlöt- oder Einpressversion mit offenem oder geschlossenem Boden, mit Lötkelch oder Crimpende zur rückseitigen Kabelmontage oder auch als SMD Version. Der Pinabstand und der Pindurchmesser des Leuchtmittels kann variieren und muss natürlich berücksichtigt werden. Je nachdem welches LED Leuchtmittel gesteckt werden soll, sind diese Punkte zu beachten. Der Pinabstand bei G4 und GY4 Typen liegt bei 4mm, der Pindurchmesser bei 0,65-0,75mm. Die GU4 und GZ4 haben den gleichen Pinabstand, doch Pindurchmesser von 0,95-1,05mm. Bei den G5.3, GU5.3 und GX5.3 Typen beträgt der Pinabstand 5.3mm mit Pindicken von 1,45-1,60mm. Unterschiedliche Versionen von Einzelbuchsen sieht man in den Abbildungen 9 und 16, Sockel für MR11 und MR16 sind in den Abbildungen 10 bis 15 zu sehen.