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Mit den Steckverbindern der PTF-Serie lassen sich Flexible LED-Streifen bequem und sicher anschließen.

Mit den Steckverbindern der PTF-Serie lassen sich Flexible LED-Streifen bequem und sicher anschließen.Phoenix Contact

Das aktuelle Angebot an flexiblen LED-Streifen ist vielfältig und reicht von simpler Billigware bis zu professionellen Produkten. Die Kunst liegt darin, jede einzelne Lichtquelle auf dem Band mit der selben Helligkeit und Lichtfarbe erstrahlen zu lassen, um einen einheitlichen Effekt zu erzielen. Die Grenzen hierfür sind sehr eng, da das menschliche Auge schon sehr kleine Unterschiede erkennt. Die Fertigung der einzelnen Leuchtdioden ist allerdings sehr aufwändig und unterliegt kleinen Schwankungen: Jede LED besitzt daher eine spezifische Helligkeit und einen spezifischen Farbton.

Automatische Systeme prüfen jede Leuchtdiode und führen eine Klasseneinteilung durch – das sogenannte Binning. So entstehen bei der LED-Fertigung zahlreiche Klassen (Bins) mit Leuchtdioden, die unterschiedliche Helligkeiten und Wellenlängen aufweisen. Jeder LED-Streifen-Hersteller kann sich nun Leuchtdioden beschaffen, die genau die gewünschte Helligkeit und den benötigten Farbton besitzen. Am teuersten ist dabei Ware aus einem einzelnen Bin – daher legen sich die LED-Streifen-Hersteller meistens auf mehrere Bins fest, die so nahe beieinanderliegen, dass ihre Farbabweichungen mit dem bloßen Auge kaum auszumachen sind.

Streifen statt Röhren

Hersteller hochwertiger LED-Streifen achten darauf, dass die Farbabweichungen der Leuchtdioden untereinander so gering wie möglich sind. Diese LED-Streifen eignen sich dann auch für den professionellen Einsatz. Hochwertige Produkte erreichen heute bereits um die 100 lm/W und reichen damit an konventionelle Leuchtstoffröhren heran.

Auf einen Blick

Seit flexible LED-Stripes ein Qualitätsniveau erreicht haben, durch das sie sich für professionelle Leuchten eignen, ist die Branche auf der Suche nach einer passenden Anschlusstechnik. Die Kunst dabei ist, keinen Zusatzaufwand auf dem LED-Streifen zu erzeugen, und dennoch eine sichere und einfach zu benutzende Verbindungslösung bereitzustellen. Phoenix Contact adressiert mit der PTF-Serie genau diese Anwendungen.

Folglich sind flexible LED-Streifen als Leuchtmittel in vielen Anwendungsbereichen auf dem Vormarsch. Ein ausgefeiltes Wärmemanagement und neue LED-Generationen erhöhen die Lebensdauer dieser Lichtsysteme. Neue Ansätze bei der Lichtsteuerung und der Farbgebung tragen zusätzlich zur Verbreitung der Streifen bei. Vieles spricht dafür, dass den LED-Streifen eine steile Karriere bevorsteht. Manche Experten sprechen bereits vom Leuchtmittel, das von der Rolle kommt.

Aufbau und Einsatz

So einfach die Anwendung der LED-Streifen ist, so komplex ist jedoch ihre Herstellung. Lichtdesigner und Elektroniker legen die Parameter fest, nach denen sie gefertigt werden. Am Ende steht der fertige Streifen, der auf der Unterseite mit einer selbstklebenden Schicht versehen und in mehrere Segmente aufgeteilt ist. An diesen Segmenten lassen sie sich trennen oder ablängen. Die empfindlichen flexiblen LED-Stripes werden meist in Längen zwischen 5 und 10 m auf Spulen sicher transportiert. Vor dem Einbau schneidet der Anwender die benötigte Länge in den markierten Bereichen ab und klebt den Streifen beispielsweise in eine Leuchte. Nach der Montage etwaiger Blenden und Halterungen ist die Leuchte nahezu fertiggestellt, aber noch nicht funktionsfähig. Was jetzt noch fehlt, ist die Spannungsversorgung.

Die hohe Flexibilität der Stripes stellt hohe Anforderungen an die Anschlusstechnik. LED-Leuchtmittel auf konventionellen starren Leiterplatten haben es da einfacher. Ihre Baulänge ist definiert und die Anschlusstechnik ist meist in den Fertigungsprozess integriert.

Steckverbinder einfacher bedienen

Bei den flexiblen, quasi endlosen LED-Streifen wäre es unwirtschaftlich, an jeder möglichen Trennstelle auch eine Anschlussklemme zu setzen. Daher verfügen die Stripes an der vorgesehenen Trennstelle über Anschluss-Pads für die elektrische Versorgung und Ansteuerung. Auf diese Pads kontaktiert dann der Anwender die Stromversorgung. Meist kommen manuelle Lötverfahren oder Steckverbinder zum Einsatz. Beide Verfahren haben Vor- und Nachteile (siehe Tabelle). Erfahrungen aus der Praxis zeigen, dass die Steckverbinder schneller und einfacher zu bedienen sind.

Dass sich bisher kein praxistaugliches Stecksystem durchsetzen konnte, liegt wohl an zwei Problemen: Bestehende An­schluss­ele­mente genügen nicht den Anforderungen professioneller Anwender und es fehlt ein Standard, der Größe und Lage der Anschluss-Pads auf den flexiblen LED-Streifen definiert. In diesem Dilemma sind die Anwender auf sich gestellt und erfinden ihre eigenen Anschlusslösungen mit den beschriebenen Vor- und Nachteilen. Die Anforderungen an ein allgemein anwendbares Stecksystem sind hingegen hochkomplex. Zu berücksichtigen sind die Baugröße, die Verbindung zur Klemmstelle, die übertragbare elektrische Leistung in die LED-Streifen sowie eine einfache Handhabung.

Baugröße und Eigenschaften

Der Leuchtenhersteller verbaut die sehr flachen und flexiblen LED-Streifen in flachen Gehäusen, in denen Baubreite und Bauhöhe beschränkt sind. Ebenso ist die Baulänge zu beachten, denn die Länge der Kontaktflächen auf dem Streifen ist ebenfalls limitiert. Ein Blick in die aktuellen Kataloge vieler Hersteller und Anwender von LED-Streifen zeigt moderne Streifen mit einer Leistungsaufnahme bis zu 40 oder 50 W/m. Es gilt nun, diese Leistung bei einer zulässigen Spannung von 24 V den Systemen zuzuführen. Eine hohe Stromtragfähigkeit der Anschlusssysteme ist daher eine wichtige Randbedingung.

Bild 1: Steckverbinder mit fest angeschlagenen Leitern sind ideal als Einspeisung für einen LED-RGB-Streifen.

Bild 1: Steckverbinder mit fest angeschlagenen Leitern sind ideal als Einspeisung für einen LED-RGB-Streifen.Phoenix Contact

Zuverlässigkeit gefordert

Außerdem müssen die Anschlusselemente zuverlässig sein; viele Stecksysteme erreichen aber nur einen geringen Festsitz auf der flexiblen Leiterplatte. Sobald auch nur geringe Kräfte auf die Verbindung wirken, kann dies die Kontaktierung aufheben und der LED-Streifen wird dunkel. Die IEC 60838-2-2 (besondere Anforderungen / Verbinder für LED-Module) gibt die elektrische Verbindung vor und legt Prüfkriterien für die Anschlusstechnik fest. Die Handhabung und Betätigung der Anschlusselemente muss einfach und schnell sein. Für all diese Kriterien hat Phoenix Contact die Steckverbinder der PTF-Serie entwickelt (Bild 1). Der Anschluss der Steckverbinder ist in drei Schritten erledigt (Bild 2):

Bild 2: Flexible LED-Streifen lassen sich mit Steckverbindern der PTF-Serie bequem in drei Schritten anschließen: 1. Trennen, 2. in Anschlusselement einschieben, 3. Anschlusselement schließen.

Bild 2: Flexible LED-Streifen lassen sich mit Steckverbindern der PTF-Serie bequem in drei Schritten anschließen: 1. Trennen, 2. in Anschlusselement einschieben, 3. Anschlusselement schließen.Phoenix Contact

  • Flexiblen LED-Streifen an der vorgegebenen Stelle trennen,
  • LED-Streifen in das Anschlusselement einschieben und
  • Anschlusselement schließen.

Schon ist die Kontaktierung abgeschlossen. Auf diese Weise lassen sich flexible LED-Leiterplatten schnell und einfach anschließen, und zwar mit den kleinsten Außenmaßen für 8-mm-LED-Streifen. Das Anlöten der Anschlusslitzen auf die vorgegebenen Kontaktflächen entfällt, und der integrierte Verriegelungsmechanismus sorgt für einen sicheren Halt auf der Platine.

Profi-Lösung

Bild 3: Anschluss für einen 8 mm breiten Streifen. Bei einer  Länge von nur 4 mm kann man die Anschlussgeometrie einfach in die LED-Streifen integrieren.

Bild 3: Anschluss für einen 8 mm breiten Streifen. Bei einer Länge von nur 4 mm kann man die Anschlussgeometrie einfach in die LED-Streifen integrieren.Phoenix Contact

Neben dem Löten gibt es jetzt die Möglichkeit, professionelle Steckverbinder zu nutzen, die auch in einer Installationsumgebung einfach zu handhaben sind. Anwender müssen jedoch darauf achten, dass die Anschlussgeometrie der flexiblen LED-Streifen jeweils zu den Anschlusselementen passt.

Die PTF-Anschlusstechnik von Phoenix Contact basiert auf einer einfachen Geometrie der Anschluss-Pads. Mit einer Länge von nur 4 mm lässt sich diese Geometrie bei den meisten LED-Streifen verwirklichen (Bild 3). Für die Hersteller flexibler LED-Stripes empfiehlt es sich, ihre Anschluss-Pads zu standardisieren: das würde die weitere Marktdurchdringung beschleunigen. Es ist kaum vorstellbar, dass sich die Glühbirne im letzten Jahrhundert so rasch verbreitet hätte, wenn es kein einfaches und standardisiertes Anschlusssystem gegeben hätte.

Anschlusselemente der PTF-Serie

  • Breite: 9,2 mm
  • Bauhöhe (geschlossen): 4,2 mm
  • Bis 4 Pole
  • Stromstärke pro Bauelement: maximal 10 A
  • Zulässige Spannung: 24 V
  • Geeignet für 8 mm breite LED-Streifen
  • Farbcodierte AWG-Leiter
  • Einfache Bedienung
  • Fixierung der Anschlusselemente auf der Leiterplatte
    beim ­Anschließen
  • Akkreditiert nach UL 1977
  • Angelehnt an IEC 60838-2-2
  • Erhältlich als Einspeisung oder Board-to-Board-Verbinder

Lukas Muth

arbeitet im Produktmarketing Device Connectors bei Phoenix Contact in Blomberg.

(lei)

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