共生共進:連接器與LED照明生態共存
相關部門統計,2014年國內LED行業總產值達到3450億元,相較2013年產值同比增長達30%,而在今年1至5月,我國LED照明產業整體規模達到1793億元,較上年同期增長22.7%,照明市場已經不可逆轉地以LED照明為主導持續發展。此外,LED技術的突飛猛進也讓人們發現了更廣闊的市場空間,LED汽車照明、醫療、農業、可穿戴設備、智能照明等新興照明領域有力帶動了應用市場的迅速增長。如此驚人的發展速度和龐大的市場同時帶動了相關產業鏈的發展,LED連接器是照明器具設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照明不斷發展的背景下,連接器也被賦予了新的要求。
白熾燈等傳統照明通常是通過傳統的螺旋式插座供電,隨著較新的CFL和LED燈泡的出現,照明連接器也隨之發展變化。Molex公司固態照明業務部產品開發經理Dave Rios在連接器世界網記者采訪時表示,在采用LED固態照明后,電子設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。”Dave Rios說。
除此之外,街道照明、體育用場照明、數字招牌、室內照明、建筑照明、緊急照明等照明領域對LED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,轉而使用能源效率更高的熒光和LED(發光二極管)照明,更小的燈光需要可調亮度的電子鎮流器,同時這些照明必須要承受復雜環境下的侵蝕、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!皬募夹g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境,這類連接器一般采用傳統的壓刺式、IDT甚至是防潑濺或防水設計!盌ave Rios說道。
無焊連接助力LED照明普及
雖然從表面看來,LED的發展帶動了連接器需求,但就目前照明市場發展情況來看,產品價格仍舊是制約LED產品推廣的一個重要因素。因此很多國內的照明企業為了節省生產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。而采取直接焊接方式生產的燈具,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應運而生,無焊連接技術就是在加壓條件下,使兩工件在固態下實現原子間結合,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。無焊生產技術還可以免除檢查冷焊點的需求,并且不會產生操作人員培訓和焊點檢查而帶來的人工成本。
無焊生產技術的出現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照明領域將大幅縮水,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高級經理江笑驊贊同:“從燈具來看,傳統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!
Molex公司固態照明業務部產品開發經理Dave Rios對此表示:“無焊技術并不意味著LED照明行業會減少對連接器的使用。無焊生產可以為業內創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所設計的非焊接預接線系統高度更低,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品,正是無焊連接技術的產物,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技術倒逼連接器推出無焊燈座
同時, 近年來COB(板上芯片)LED發展迅猛,這種技術使連接器市場發生了改變。
COB技術是將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和顯示屏制造企業的生產流程,生產過程更易于組織和管控,產品的點間距可以更小、可靠性成倍增加、成本更接近平民化。據了解,COB封裝的球泡燈已經占據了LED燈泡40%左右的市場。領先的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品。
為了降低燈泡成本和內部空間,一般來說照明廠商還會繼續對大批量、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
而為了平衡產品成本、空間和可靠性,連接器廠商推出了相應的產品滿足照明廠商的需求。Bridgelux的Vero®就是這類產品的一個良好范例。通過采用塑料基板互連(PSI)技術,Molex將“燈座”和電線連接器端口集成到了 COB 組件當中,從而實現了 Bridgelux® Vero® 系統。這就為行業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計。
除了Molex之外,連接器制造商如BJB、IDEAL INDUSTRIES、TE也都已經解決了這個問題,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照明研發經理鐘少強認為,兩者之間并沒有必然的聯系,首先連接器在光源上的應用占比很少,不排除有為了節省成本而不采用連接器的照明企業,但同時也有些高端的企業還是愿意裝連接器,這只是個別企業之間的選擇,并不是必然趨勢。可見,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在技術上實現創新。
燈具自動化生產——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相輔相成。LED照明屬于勞動密集型行業,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裝配工藝得以改善,燈具上搭配快捷穩定的連接器能夠快速適應自動化生產,減少人工。
三雄極光的研發經理王強對連接器世界網記者說:“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,減少人工,現在很多照明企業都在考慮采用連接器了,有些前兩年沒有使用的企業,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用的增加讓企業不斷引進自動化設備進行自動化生產,為了配合自動化生產,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,現在配合自動生產需要用到表接貼裝技術,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。”他說。
利用自動化生產線取代人工,解決當前勞工短缺、節省勞工成本,就需要高效穩定的自動化生產線,這要求LED照明燈具產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今多元化LED照明燈具產品的生產工藝,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、穩定、高效率地工作。
關于連接器在智能照明中的作用,TE工業部亞太區照明產品經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,實現節能環保,就需要減少路燈的使用,傳統方法要通過非常復雜的監控才能統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智能化。當汽車經過時,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,如此智能循環的信號傳遞能夠有效利用光源又能實現節能。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的安全性、穩定性、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公司固態照明業務部產品開發經理Dave Rios表示,智能照明的互連解決方案將需要結合多種協議,實現與不同傳感器,往往是無線傳感器的網絡連接,然而在PoE(以太網供電)之類的眾多有線連接應用中也會產生同樣的需求。
TCL照明研發經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。三雄極光研發經理王強也認為LED智能市場的開拓能夠使得連接器企業獲利。他說:“主要還是看哪種智能化,因為目前LED的價格已經去到很低的程度,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!
隨著照明行業智能化的發展,連接器在智能照明的滲透也在加深。目前智能化的調控已經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品的生態型共生,智能照明將能在未來實現完整可靠的智能生態!
從無焊連接技術促使LED照明成本下降,到COB技術倒逼連接器集成新的連接方案以及燈具自動化生產工藝與連接器相輔相成,連接器和LED照明是共生共進的關系。據Navigant Research最新數據顯示,從2015年到2024年全球LED照明系統總收入將達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照明的關系將更加牢不可分。
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