Flexible LED-Streifen bewahren immer die Fassung

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Mit der historischen Glühlampe haben die heutigen flexiblen LED-Streifen nur noch wenig gemein. Zudem unterliegt die Anschlusstechnik moderner LED-Streifen ganz anderen Anforderungen.

Durch die hohe Lebensdauer von mindestens 50.000 Stunden liegt der Fokus nicht mehr auf einer raschen Austauschbarkeit des Leuchtmittels, sondern auf der Sicherheit sowie auf dem bequemen Anschluss bei der Montage in der Leuchte.

Traditionell erfolgt die Einspeisung der LED-Streifen über das Anlöten von Leitern an die Löt-Pads, die sich an den Trennstellen befinden (siehe Bild 2). Allerdings ist bei diesem Verfahren in der Serienfertigung einiges zu beachten.

Anforderungen an die Anschlusstechnik

Eine wichtige Rolle spielen hier die ESD-Richtlinien. Denn elektrostatische Entladungen sind bei integrierten Schaltkreisen auf Halbleiterbasis – um solche handelt es sich bei den LED-Streifen – eine der häufigsten Ausfallursachen.

Besonders empfindlich sind LEDs, die nur Sperrspannungen von 5 bis 30 V vertragen. Die Sperrspannung bezeichnet die maximale Spannung, die eine LED bei Verpolung oder auch durch eine elektrostatische Entladung verkraftet. Daher ist bereits beim Anlöten von Leitern auf die Löt-Pads auf ESD-Schutz zu achten. Während des Lötprozesses müssen außerdem Lötdauer und Löttemperatur präzise eingehalten werden, um Schäden in den Schaltkreisen zu vermeiden.

Zudem ist eine hohe Fingerfertigkeit erforderlich, um auch RGB-LED-Streifen (sie mischen die Grundfarben Rot, Grün und Blau) mit kleinen Lötspitzen zu verbinden.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS 23/2015 erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Denn die Löt-Pads sind oft nur eineinhalb Millimeter breit und liegen dicht nebeneinander (Bild 3). Hier muss bei manueller Fertigung gründlich und sorgfältig gearbeitet werden, um eine sichere Verbindung herzustellen, die mindestens 50.000 Stunden halten soll.

Sockel und Fassung für LED-Streifen

Helfen würde es den Leuchten-Herstellern, wenn sich – wie bei den konventionellen Leuchtmitteln – auch für die Flex-LED-Streifen eine Art System mit Sockel und Fassung etablieren würde.

Ein derartiges System müsste – wie bereits beschrieben – bequem und sicher bedienbar sowie langlebig sein, und zudem beim Löten nur einen geringen Bauraum beanspruchen. Wie bei den konventionellen Leuchtmitteln sind dabei die geltenden Normen in Betracht zu ziehen.

Gerade die flexible Beschaffenheit der LED-Streifen stellt an ein solches System hohe Anforderungen. Aus Sicht eines Anschlusstechnikers wäre es ideal, wenn sich an jeder potenziellen Trennstelle eine Anschlusslösung befände. Allerdings würde diese Anforderung die Streifen erheblich verteuern. Daher wird eine Lösung benötigt, die direkt an der gerade getrennten Stelle eine Verbindung herstellt.

Für diese Anforderung hat Phoenix Contact ein Direktsteck-System entwickelt, das sich so gut wie möglich an ein Sockel-/Fassung-System anlehnt. Als Sockel oder Anschlussfläche bei den LED-Streifen fungiert dabei der Bereich auf der Leiterplatte, der für die Löt-Pads vorgesehen ist (siehe Bild 3).

In diesem Bereich definiert dann der Streifenhersteller die Geometrie der Löt-Pads – in der Praxis finden sich hier je nach Streifentyp zahlreiche unterschiedliche Geometrien. Auch die Anzahl der Anschlüsse variiert. So genügen für Weißlicht meist schon zwei Anschluss-Pads für einen Plus-/Minus-Anschluss.

Die RGB-LED-Streifen, die durch das Mischen der Grundfarben Rot, Grün und Blau im Prinzip jede Farbe erzeugen können, benötigen vier Anschluss-Pads (RGB+). Je nach Design und Auslegung des Leuchtstreifens unterscheiden sich auch die Streifenbreiten. Zurzeit werden häufig 8 und 10 mm breite Streifen verwendet, für die jeweils vier mögliche Kontakt-Pads vorzusehen sind (siehe Bild 3).

Direktstecksystem als Fassung bringt Vorteile

Nachdem die Sockelseite definiert ist, dient – um bei der Glühlampen-Analogie zu bleiben – ein Direktstecksystem als Fassung. Das Stecksystem, das kaum breiter ist als der Streifen selbst, ermöglicht den Anschluss des flexiblen LED-Streifens an seiner Sockel- oder Anschlussseite. Der Streifen wird einfach in den geöffneten Steckverbinder eingeschoben. Beim Schließen des Steckers wirken die eingebauten Kontakte auf die Kontakt-Pads, damit ist der LED-Streifen angeschlossen. An den Steckverbinder sind zwei oder vier farblich codierte Schaltleitungen angeschlagen, die dann direkt an die Energieversorgung angeschlossen werden.

Mit dem vorgestellten System erfolgt der Anschluss bequem und sicher. Hersteller flexibler LED-Streifen, die ihren Kunden eine hohe Anschlussqualität bieten möchten, achten deshalb bei ihren neuen Entwicklungen und Designs darauf, dass die Kontaktflächen für einen Steckverbinder geeignet sind. Diese Lösung wird die rasche Verbreitung der flexiblen LED-Streifen noch beschleunigen.

* Lukas Muth arbeitet im Produktmarketing Combicon bei Phoenix Contact in Blomberg.

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