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共生共進:連接器與LED照明生態(tài)共存

  

       相關(guān)部門統(tǒng)計,2014年國內(nèi)LED行業(yè)總產(chǎn)值達到3450億元,相較2013年產(chǎn)值同比增長達30%,而在今年1至5月,我國LED照明產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模達到1793億元,較上年同期增長22.7%,照明市場已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)地以LED照明為主導持續(xù)發(fā)展。此外,LED技術(shù)的突飛猛進也讓人們發(fā)現(xiàn)了更廣闊的市場空間,LED汽車照明、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、可穿戴設(shè)備、智能照明等新興照明領(lǐng)域有力帶動了應用市場的迅速增長。如此驚人的發(fā)展速度和龐大的市場同時帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,LED連接器是照明器具設(shè)計中最不起眼的組件,但是它們的選擇可能對燈具散熱、工作效率以及LED燈架固定等方面造成重大影響。在LED照明不斷發(fā)展的背景下,連接器也被賦予了新的要求。


白熾燈等傳統(tǒng)照明通常是通過傳統(tǒng)的螺旋式插座供電,隨著較新的CFL和LED燈泡的出現(xiàn),照明連接器也隨之發(fā)展變化。Molex公司固態(tài)照明業(yè)務部產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理Dave Rios在連接器世界網(wǎng)記者采訪時表示,在采用LED固態(tài)照明后,電子設(shè)備都需要使用電路板,從而增加了對微型化的線對板(WTB)連接器的需求!耙话銇碚f,在采用多個LED的設(shè)備中,需要將多塊板連接到一個單獨的電源,這就需要使用板對板(BTB)連接器!盌ave Rios說。


除此之外,街道照明、體育用場照明、數(shù)字招牌、室內(nèi)照明、建筑照明、緊急照明等照明領(lǐng)域?qū)ED照明提出的新的要求,世界各地目前都在逐漸淘汰非常耗電的白熾燈泡,轉(zhuǎn)而使用能源效率更高的熒光和LED(發(fā)光二極管)照明,更小的燈光需要可調(diào)亮度的電子鎮(zhèn)流器,同時這些照明必須要承受復雜環(huán)境下的侵蝕、振動、污染、溫度變化、鹽霧、濕度等,而且還必須壽命長,易于維護。這也造成了對連接器易用性、低外形和低成本的更高要求,也推動了對表面安裝電線收集式或刺入型連接器的需求。“從技術(shù)上來說,WTB和BTB連接器都需要極小的螺距。為了適應更復雜的環(huán)境,這類連接器一般采用傳統(tǒng)的壓刺式、IDT甚至是防潑濺或防水設(shè)計!盌ave Rios說道。


無焊連接助力LED照明普及

雖然從表面看來,LED的發(fā)展帶動了連接器需求,但就目前照明市場發(fā)展情況來看,產(chǎn)品價格仍舊是制約LED產(chǎn)品推廣的一個重要因素。因此很多國內(nèi)的照明企業(yè)為了節(jié)省生產(chǎn)成本往往使用低成本連接器甚至不用連接器,采取直接焊接的方式來生產(chǎn)。而采取直接焊接方式生產(chǎn)的燈具,一旦光源損壞將不能只換光源而需要將整個燈具都換掉。在這種情況的推動下,更高端的無焊連接技術(shù)應運而生,無焊連接技術(shù)就是在加壓條件下,使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結(jié)合,無焊連接電源線可以降低操作過度、焊接熱和焊接工藝不一致造成COB損壞和刮擦的風險。無焊生產(chǎn)技術(shù)還可以免除檢查冷焊點的需求,并且不會產(chǎn)生操作人員培訓和焊點檢查而帶來的人工成本。


無焊生產(chǎn)技術(shù)的出現(xiàn)似乎意味著在照明連接中不再需要連接器,也曾一度讓連接器廠家驚呼連接器將在LED照明領(lǐng)域?qū)⒋蠓s水,但得意精密的田秀成向連接器世界記者表示并非如此。他認為:“無焊連接也是連接器一種連接形式,焊板工藝會減少,但封裝會增多!边@一說法得到了歐普照明的照明電子研發(fā)高級經(jīng)理江笑驊贊同:“從燈具來看,傳統(tǒng)的插拔件可能會受到影響,但同時表接的連接器這種需求就可能會提上去,其實是此消彼長的狀態(tài)!


Molex公司固態(tài)照明業(yè)務部產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理Dave Rios對此表示:“無焊技術(shù)并不意味著LED照明行業(yè)會減少對連接器的使用。無焊生產(chǎn)可以為業(yè)內(nèi)創(chuàng)新性連接器解決方案開辟新的使用途徑,無需再采用人工密集型并且難以統(tǒng)一的手工焊接工藝,從而簡化LED的安裝工序。將電線直接焊接到LED陣列上極其耗費時間,而這一過程可對可靠性造成問題。Molex所設(shè)計的非焊接預接線系統(tǒng)高度更低,并且具有出色的電線到燈座的保持力。”



Molex SlimRay™預布線式 LED 芯片基板 (COB) 陣列光源燈座


他表示Molex SlimRay™ 預布線 LED COB 陣列燈座之類的新型產(chǎn)品,正是無焊連接技術(shù)的產(chǎn)物,它成功避免了直接焊接帶來的風險,同時簡化了LED的安裝工序,降低燈具的制造成本。言下之意,無焊連接技術(shù)不僅促進了照明連接器新的連接方案的誕生,對LED的推廣和普及也有重大意義。


COB技術(shù)倒逼連接器推出無焊燈座

同時, 近年來COB(板上芯片)LED發(fā)展迅猛,這種技術(shù)使連接器市場發(fā)生了改變。


COB技術(shù)是將LED裸芯片用導電或非導電膠粘附在PCB上,然后進行引線鍵合實現(xiàn)其電氣連接,并用膠把芯片和鍵合引線包封。這種封裝方式整合和簡化了封裝企業(yè)和顯示屏制造企業(yè)的生產(chǎn)流程,生產(chǎn)過程更易于組織和管控,產(chǎn)品的點間距可以更小、可靠性成倍增加、成本更接近平民化。據(jù)了解,COB封裝的球泡燈已經(jīng)占據(jù)了LED燈泡40%左右的市場。領(lǐng)先的COB模塊供應商,包括普瑞、西鐵城、科銳、歐司朗、飛利浦、夏普都已紛紛推出多個系列產(chǎn)品。


為了降低燈泡成本和內(nèi)部空間,一般來說照明廠商還會繼續(xù)對大批量、低成本的小型LED COB進行焊接處理。然而,中高端COB的用戶日益希望保護LED陣列免受操作過度和焊接工藝中發(fā)熱的影響。在考慮到相應的物料清單成本以及長期可靠性所實現(xiàn)的價值后,人們往往會認為在燈座上的開支是非常合理。


Bridgelux LED Array Holder


而為了平衡產(chǎn)品成本、空間和可靠性,連接器廠商推出了相應的產(chǎn)品滿足照明廠商的需求。Bridgelux的Vero®就是這類產(chǎn)品的一個良好范例。通過采用塑料基板互連(PSI)技術(shù),Molex將“燈座”和電線連接器端口集成到了 COB 組件當中,從而實現(xiàn)了 Bridgelux® Vero® 系統(tǒng)。這就為行業(yè)提供了外形最纖薄的互連解決方案,高度甚至低于2.0毫米。這里使用了Pico-EZmate™線束以確保整個連接處與LED陣列表面保持齊平。這一方法為線束提供了端口,將燈座集成到陣列當中,從而簡化了燈具的設(shè)計。


除了Molex之外,連接器制造商如BJB、IDEAL INDUSTRIES、TE也都已經(jīng)解決了這個問題,推出了一系列的低外形的無焊LED陣列插座,即LED無焊燈座。這些新型連接器集成了機械支撐、散熱、光學附件、電氣互連等多種連接器特性。


而對COB芯片和模組的集成會不會導致連接器減少這一問題,TCL照明研發(fā)經(jīng)理鐘少強認為,兩者之間并沒有必然的聯(lián)系,首先連接器在光源上的應用占比很少,不排除有為了節(jié)省成本而不采用連接器的照明企業(yè),但同時也有些高端的企業(yè)還是愿意裝連接器,這只是個別企業(yè)之間的選擇,并不是必然趨勢?梢,提高LED陣列的集成度并不一定會使連接器市場萎縮,相反,這會倒逼連接器行業(yè)在技術(shù)上實現(xiàn)創(chuàng)新。


燈具自動化生產(chǎn)——連接器新契機

從燈具方面看,連接器的應用也與燈具的自動化生產(chǎn)相輔相成。LED照明屬于勞動密集型行業(yè),在裝配燈具的時候,需要用到大量人工,但是近年來一直受招工難、人員不穩(wěn)定的困擾。燈具中用到的連接器很多,從電源到燈板,AC輸入連到電源都會用到連接器,不同的燈具用到的連接器也千差萬別,但連接器的應用使得傳統(tǒng)裝配工藝得以改善,燈具上搭配快捷穩(wěn)定的連接器能夠快速適應自動化生產(chǎn),減少人工。



三雄極光的研發(fā)經(jīng)理王強對連接器世界網(wǎng)記者說:“在深圳,普通人工至少要6000塊一個月,但是燈具上裝配了連接器可以方便自動化生產(chǎn),減少人工,現(xiàn)在很多照明企業(yè)都在考慮采用連接器了,有些前兩年沒有使用的企業(yè),隨著人工越來越貴,人越來越難招,很多都倒閉了!蓖鯊姳硎荆斯べM用的增加讓企業(yè)不斷引進自動化設(shè)備進行自動化生產(chǎn),為了配合自動化生產(chǎn),燈具制造工藝上會需要更多簡易可靠的連接器!耙郧叭斯ぱb配都只是用公母插頭,現(xiàn)在配合自動生產(chǎn)需要用到表接貼裝技術(shù),會需要更多的新型連接器,在燈具上使用連接器的目的就是簡化裝配工藝,減少人工方面的操作!彼f。


利用自動化生產(chǎn)線取代人工,解決當前勞工短缺、節(jié)省勞工成本,就需要高效穩(wěn)定的自動化生產(chǎn)線,這要求LED照明燈具產(chǎn)品的制程工藝更簡便、更適合機器人操作。多樣的連接器能夠能夠滿足現(xiàn)今多元化LED照明燈具產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝,甚至面對往后各種新的工藝制程皆可快速、有效對應,最大限度提高自動化裝配線的生產(chǎn)率,勢必將成為未來的趨勢。


智能照明大勢所趨 連接器水漲船高



隨著智能家居的推廣,智能照明應運而生:樓道中的紅外感應燈,家中的聲控燈,還有隨著周遭光線改變亮度的LED,這些照明都通過紅外線感應、溫度傳感器、聲音傳感器等感應器進行信號控制。連接器的作用就是穩(wěn)定迅速地傳輸電流及信號,在面對復雜的應用場景依然能夠長久、穩(wěn)定、高效率地工作。


關(guān)于連接器在智能照明中的作用,TE工業(yè)部亞太區(qū)照明產(chǎn)品經(jīng)理江洪濤先生就曾舉例說明:高速公路上的燈具若需要減少能耗,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保,就需要減少路燈的使用,傳統(tǒng)方法要通過非常復雜的監(jiān)控才能統(tǒng)計出某個時間的車流量,而通過連接器就能夠幫助每盞路燈實現(xiàn)智能化。當汽車經(jīng)過時,第一盞路燈點亮后把信號傳遞給第二盞路燈,然后第一盞路燈自動熄滅,如此智能循環(huán)的信號傳遞能夠有效利用光源又能實現(xiàn)節(jié)能。同時,整個連接過程方便可靠,但如果丟失某一個信號的傳輸,則會導致整個系統(tǒng)癱瘓。他表示,在這個過程中,連接器的作用就是能夠確保整個系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性和一致性,保證整個信號傳輸過程中信號不會丟失。


Molex公司固態(tài)照明業(yè)務部產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理Dave Rios表示,智能照明的互連解決方案將需要結(jié)合多種協(xié)議,實現(xiàn)與不同傳感器,往往是無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)連接,然而在PoE(以太網(wǎng)供電)之類的眾多有線連接應用中也會產(chǎn)生同樣的需求。


TCL照明研發(fā)經(jīng)理鐘少強也很肯定連接器在智能照明中的應用將會越來越多,他表示,智能照明必然會讓連接的端子多一些,對連接器的需求必然會增加。三雄極光研發(fā)經(jīng)理王強也認為LED智能市場的開拓能夠使得連接器企業(yè)獲利。他說:“主要還是看哪種智能化,因為目前LED的價格已經(jīng)去到很低的程度,照明智能化一旦起來,整體價格就會往上走,自然會帶動連接器利潤的提升!


隨著照明行業(yè)智能化的發(fā)展,連接器在智能照明的滲透也在加深。目前智能化的調(diào)控已經(jīng)不能滿足市場的需求。未來在智能照明中,連接器將扮演更加重要、更加多方面的角色,借助連接器與燈具產(chǎn)品的生態(tài)型共生,智能照明將能在未來實現(xiàn)完整可靠的智能生態(tài)!


從無焊連接技術(shù)促使LED照明成本下降,到COB技術(shù)倒逼連接器集成新的連接方案以及燈具自動化生產(chǎn)工藝與連接器相輔相成,連接器和LED照明是共生共進的關(guān)系。據(jù)Navigant Research最新數(shù)據(jù)顯示,從2015年到2024年全球LED照明系統(tǒng)總收入將達2160億美元,到2024年LED燈和模塊的單位出貨量將以19%的復合年增長率增長。未來LED照明將是飛快成長的階段,LED照明連接器也將在此階段爆出龐大需求量,隨著智能照明的不斷演進,連接器未來在各組件中集成更多功能,連接器和LED照明的關(guān)系將更加牢不可分。


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