LED照明連接器設(shè)計(jì)如何創(chuàng)新？KYOCERA AVX的秘訣都藏在細(xì)節(jié)里……

任何產(chǎn)品只要是拿到市場上去銷售，就要有能夠打動人心的“賣點(diǎn)”。對于電子元器件，“創(chuàng)新”是一個(gè)非常討人喜歡的賣點(diǎn)，有了這個(gè)標(biāo)簽就意味著產(chǎn)品在某些方面有過人的特性，能夠?yàn)橛脩魩眍~外的價(jià)值。不過，如何做產(chǎn)品的創(chuàng)新，也就是如何選擇創(chuàng)新的突破口，里面很有學(xué)問。對于連接器這種在傳統(tǒng)意義上更新迭代比較慢的產(chǎn)品，找到這種創(chuàng)新的突破口似乎更難。

如果讓你去設(shè)計(jì)一款連接器，你會如何選擇創(chuàng)新的切入點(diǎn)呢？

一種最直接的想法可能就是，圍繞著一個(gè)或者幾個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo)做優(yōu)化，將其做到極致，比如信號傳輸速度、額定電流、插芯密度、IP防護(hù)等級、工作溫度、外形尺寸等。如果這些數(shù)字作為硬指標(biāo)寫在Datasheet上，可圈可點(diǎn)，肯定很搶眼。

不過，這種追求極致的方法并非是創(chuàng)新的唯一路徑，還有一個(gè)創(chuàng)新的思路就是從實(shí)際的應(yīng)用需求入手做文章，通過一些巧妙的優(yōu)化，解決實(shí)際應(yīng)用中可制造性、可靠性和安全性等難題，這種創(chuàng)新與那些“硬指標(biāo)”相比可能沒有那么醒目，但能夠?yàn)橛脩魩淼墨@得感卻更為實(shí)在，而且這種創(chuàng)新同樣需要顛覆傳統(tǒng)的洞察力和技術(shù)實(shí)力。

創(chuàng)新的一件式線對板互連

具體到我們今天要重點(diǎn)討論的LED智能照明和家用電器中的線對板互連，在設(shè)計(jì)開發(fā)一款創(chuàng)新的連接器時(shí)，除了常規(guī)的電氣和機(jī)械特性，通常還需要從應(yīng)用層面考慮下面這些因素：

物料成本

也就是實(shí)現(xiàn)互連所需的成本，其中既包括物料的硬件成本，也包括與物料相關(guān)的供應(yīng)鏈管理成本。

可重復(fù)性

這主要是指在連接器裝配過程中，是否可以獲得一致穩(wěn)定的互連品質(zhì)。可重復(fù)性差，往往會帶來不可控的額外成本。

可靠性

這很好理解，就是要在多樣化的環(huán)境以及整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，確保穩(wěn)定可靠的電氣連接特性。

可維修性

在現(xiàn)場維修過程中，是否可以方便地完成連接器裝配和配接操作，減少對于專業(yè)工具和操作人員技能的依賴，也是一個(gè)不能忽視的因素。

小型化

盡可能緊湊的外形，這是LED照明和家電應(yīng)用乃至更廣泛的領(lǐng)域中普遍的追求。

以往實(shí)現(xiàn)LED照明應(yīng)用互連，常見的方案有兩種：一是手工焊接，二是使用兩件式的連接器。

手工焊接方式由于不需要額外的硬件組件，因此在物料成本上的優(yōu)勢非常明顯，占板面積也很小，但與此同時(shí)，手工焊接操作在可重復(fù)性、可維修性、可靠性等方面會存在很多不可控的因素，因此并不是一個(gè)優(yōu)選方案。

兩件式的連接器，顧名思義，就是將連接器的插頭和插座通過焊接或壓接等工藝裝配在PCB和線纜上，然后通過兩者的配接實(shí)現(xiàn)電氣互連。與手工焊接這種硬連線的方式相比，其在靈活性和配接的可重復(fù)性上提升了一大步，但成本也更高，同時(shí)由于連接器裝配所需的焊接或壓接工藝仍然是一個(gè)“技術(shù)活兒”，公、母接頭之間也難免存在潛在的配接不穩(wěn)定的問題（比如受外力影響），因此在可維修性和可靠性方面，顯然也不是最優(yōu)解。而且，由于互連中要使用相互配套的兩個(gè)連接組件（插頭和插座），這在供應(yīng)鏈和庫存管理方面也會造成額外的負(fù)擔(dān)。

既然上述兩種傳統(tǒng)解決方案都不完美，這就為創(chuàng)新提供了空間。KYOCERA AVX在傳統(tǒng)方案基礎(chǔ)上通過優(yōu)化，推出了創(chuàng)新的一件式互連解決方案。這種方案的特別之處在于，只需要一個(gè)安裝在PCB上的連接器接頭，而導(dǎo)線則是直接與其配接。顯而易見，這樣的互連架構(gòu)更簡單高效、更經(jīng)濟(jì)，也更可靠。

圖1：線對板互連方案特性比較

（圖源：KYOCERA AVX）

從圖1可以看出，KYOCERA AVX推出的一件式線對板互連解決方案包括兩種：Poke-Home連接器和IDC連接器，接下來我們將從幾款具體的產(chǎn)品入手，讓大家通過詳細(xì)的介紹，深入了解一下這些創(chuàng)新連接器的玄妙之處。

Poke-Home：經(jīng)濟(jì)便捷的互連

Poke-Home連接器為少量、分立的導(dǎo)線與PCB互連提供了一種高度可靠的解決方案。其配接方式很簡單：首先將線纜端頭的絕緣層剝掉，然后直接將裸露的導(dǎo)線插入安裝在PCB上的連接器即可。Poke-Home連接器導(dǎo)線導(dǎo)管和末端的止動器可確保導(dǎo)線正確插入和定位；鈹青銅材料的雙梁式觸點(diǎn)能夠提供足夠的保持壓力以及極低的接觸電阻，最大限度地確保安全可靠、高性能的電氣連接。

圖2：Poke-Home水平連接器示例

（圖源：KYOCERA AVX）

KYOCERAAVX的9296-400系列水平Poke-Home連接器，就是這種快速、可靠線對板連接的典范：該產(chǎn)品采用緊湊的SMT封裝，間距4mm，高度3mm，提供1至6線位配置，支持24AWG至18AWG的實(shí)心線和絞線或跳線引腳；其雙彈簧梁盒式觸點(diǎn)，可最大限度地提高機(jī)械穩(wěn)定性和電線保持力，可選的可視窗口使得操作人員可以對導(dǎo)線是否完全插入進(jìn)行視覺驗(yàn)證。9296-400系列還通過了UL認(rèn)證，可以說為LED照明應(yīng)用提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的互連解決方案。

圖3：水平Poke-Home連接器

（圖源：KYOCERA AVX）

與兩件式的方案相比，Poke-Home水平連接器本身已經(jīng)具有了更為緊湊的外形。如果在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中，當(dāng)PCB的空間更為局促，則可以考慮使用KYOCERA AVX的00-9296標(biāo)準(zhǔn)垂直頂部插入連接器。該連接器提供1至6線位的配置，其核心是經(jīng)過業(yè)界驗(yàn)證的雙齒、3mm高彈簧力盒式觸點(diǎn)，18AWG至26AWG線規(guī)的導(dǎo)線可直接從PCB頂部垂直插入到連接器中實(shí)現(xiàn)配接；如果想要移除或更換導(dǎo)線，只需扭轉(zhuǎn)/擰松線纜。

總之，KYOCERA AVX的水平Poke-Home連接器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了更低的成本、更小的外形；無需壓接操作，使用更便捷；可以支持各種線規(guī)的導(dǎo)線；并提供了符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的可靠性，因此與傳統(tǒng)的方案相比確實(shí)更具新意，也更適合LED智能照明和其他家用電器應(yīng)用的要求。

IDC連接器：實(shí)現(xiàn)可靠的氣密連接

在KYOCERA AVX的一件式連接器方案中，如果說Poke-Home連接器在經(jīng)濟(jì)性、易用性上獨(dú)樹一幟，那么IDC連接器則在可靠性上更勝一籌。

IDC是“絕緣位移連接器”的簡稱，這種互連方法是通過將絕緣導(dǎo)線插入銳化金屬梁的槽中進(jìn)行連接，在這個(gè)過程中梁的銳邊刺破絕緣層，在導(dǎo)線和梁之間形成剛性金屬接觸。也就是說，使用IDC連接器，無需配接、焊接或壓接等操作，即可實(shí)現(xiàn)可靠的氣密連接，而且與壓接工藝相比，在規(guī)模化的布線和端接方面也更具效率和成本優(yōu)勢。

從另一個(gè)方面看，銅線是一種軟金屬，當(dāng)焊接等裝配操作不當(dāng)時(shí)，很容易出現(xiàn)應(yīng)力裂紋或斷裂，越細(xì)越薄的導(dǎo)線對于這種應(yīng)力也越敏感。而IDC連接恰好也能消除這種可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

KYOCERAAVX的9176-800薄型IDC連接器是這類創(chuàng)新型互連方案的代表作。第一眼看到這款連接器，突出的感覺就是“薄”，其將Z軸高度在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)版本IDC連接器的基礎(chǔ)上降低了1.0mm，總體積減少了50％，可以在空間敏感性應(yīng)用中支持22AWG至26AWG分立式線纜的連接，并提供1至4線位配置。

9176-800薄型IDC連接器采用高導(dǎo)電率的磷青銅材料作為觸點(diǎn)；可以對IDC連接器進(jìn)行灌膠或注塑成型，以封裝電子模塊并提供更好的IP防護(hù)；此外，KYOCERA AVX還提供符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)顏色的適用于單根線纜連接的1p版本，以便實(shí)現(xiàn)無錯(cuò)誤的線纜端接。上述這些特性，使得這款I(lǐng)DC連接器能夠在可靠性和易用性上為用戶帶來更多的價(jià)值，除了適合于單個(gè)的線對板連接，也適合于將多塊PCB通過菊花鏈互連成一個(gè)整體。

圖5：9176-800薄型IDC連接器

（圖源：KYOCERA AVX）

“裸露”的連接器：更小尺寸，更低成本

看了上面這幾款KYOCERA AVX的一件式線對板連接器，你一定對其綜合的優(yōu)勢印象深刻。不過，KYOCERA AVX的創(chuàng)新并未止步于此。

盡管Poke-Home和IDC連接器在“壓縮”外形和降低成本方面已經(jīng)做了不少優(yōu)化，但是對于一些特殊應(yīng)用來說這還不夠。比如在LED照明應(yīng)用中，連接器的外輪廓（特別是其高度）還是會在照明范圍內(nèi)造成一定程度的陰影，要避免這種情況就需要連接器的尺寸盡可能小。

對此，KYOCERA AVX開發(fā)出了一種獨(dú)特的“無外殼Stript”連接器。具體來講，這種連接器移除了傳統(tǒng)連接器的外殼，只留下了“裸露”的觸點(diǎn)，但仍然能夠提供完整的電氣連接功能，并支持高可靠性和UL認(rèn)證。與帶有導(dǎo)體和絕緣體的常規(guī)連接器相比，這些“裸露”的連接器在縮小尺寸、優(yōu)化成本、提供更好的散熱性能等方面，顯然又向前邁了一大步！

圖6：“裸露”的IDC連接器實(shí)現(xiàn)菊花鏈互連的案例

（圖源：KYOCERA AVX）

在KYOCERA AVX開發(fā)的“裸露”觸點(diǎn)連接器產(chǎn)品線中，70-9296 Vertical系列是基于Poke-Home連接的單一垂直解決方案，其具有頂部和底部插入觸點(diǎn)，支持24AWG至18AWG的實(shí)心和絞合線纜，額定電流高達(dá)12A。由于采用了雙梁式觸點(diǎn)，該連接器可提供出色的機(jī)械穩(wěn)定性和線纜保持力，可為FR4和金屬基板PCB電路板提供經(jīng)濟(jì)、緊湊的頂部和底部線對板連接。

圖7：70-9296單一垂直Poke-Home觸點(diǎn)

（圖源：KYOCERA AVX）

在IDC連接方面，KYOCERA AVX也有相應(yīng)的產(chǎn)品線布局，比如9176-500氣密式分立線纜IDC連接器。該產(chǎn)品可支持24AWG至18AWG線纜，絕緣直徑范圍為1.1mm至2.1mm；由于其采用雙梁式觸點(diǎn)，可支持10A額定電流；較大的SMT焊接底座，可在PCB上為連接器提供更佳的穩(wěn)定性。此外，9176-500系列還配有可選的鎖定式絕緣帽，以應(yīng)對劇烈振動應(yīng)用中的挑戰(zhàn)，提供更高的可靠性，非常適合于汽車照明應(yīng)用。

而且，上述這些KYOCERA AVX無外殼的觸點(diǎn)連接器，都采用卷帶包裝，可用于自動SMT貼裝工藝，這就為規(guī)模化應(yīng)用和裝配帶來了便利性。

圖8：9176-500氣密式分立線纜IDC連接器

（圖源：KYOCERA AVX）

創(chuàng)新的擴(kuò)展：優(yōu)化的板對板連接器

值得一提的是，KYOCERA AVX在LED照明和家用電器線對板互連方案領(lǐng)域的創(chuàng)新，也擴(kuò)展到了其他產(chǎn)品組合中，比如板對板連接器。如果仔細(xì)觀察，無論在設(shè)計(jì)思路還是在具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，我們都能在KYOCERA AVX豐富的板對板連接器身上找到創(chuàng)新帶來的驚喜。

比如，針對LED固態(tài)照明市場，KYOCERAAVX開發(fā)出了9159系列IDC連接器（如圖9）——包括14-9159插頭線束和24-9159插座線束——提供便捷而可靠的共面板對板互連，以創(chuàng)建LED照明模塊之間端到端的堆疊連接，即使暴露于惡劣的應(yīng)用環(huán)境中也能夠確保可靠的電氣互連。該系列IDC連接器支持22AWG至24AWG的線纜，每個(gè)鈹青銅觸點(diǎn)能夠承載高達(dá)5A的電流；此外，該連接器還可提供2至6線位的多種配置，外殼可提供直通式（菊花鏈應(yīng)用）和線頭端接選項(xiàng)，以滿足不同應(yīng)用所需。

除了共面板對板連接，KYOCERA AVX還專門開發(fā)出了00-9159垂直卡緣板對板連接器（如圖10），這是一種一體式的板對板連接器，可以將小型的垂直子卡（厚度0.8mm或1.6mm）從主板頂側(cè)垂直插入連接器實(shí)現(xiàn)互連，以替代傳統(tǒng)上使用的更昂貴的兩件式連接器方案。鍍金的觸點(diǎn)、每觸點(diǎn)2A的額定電流、出色的可靠性和信號完整性等設(shè)計(jì)，確保了00-9159優(yōu)秀的電氣連接性能。這種互連方案非常適合于LED照明模塊中電源子板的接入，以及其他設(shè)計(jì)功能的擴(kuò)展。

從上面兩款KYOCERA AVX板對板連接器產(chǎn)品身上，我們可以看到它們的一些共性——無論是適用于垂直、平行和共面哪種應(yīng)用，這些連接器都是通過設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新去彌補(bǔ)應(yīng)用上的“空白”，盡可能讓每一個(gè)應(yīng)用場景都有合適的互連方案與之對應(yīng)。

本文小結(jié)

相較于其他電子元器件，連接器的技術(shù)迭代速度并不快，而越是這樣的產(chǎn)品，鎖定其創(chuàng)新的著力點(diǎn)越不容易。而從KYOCERA AVX的一系列連接器產(chǎn)品中，我們可以看到，從實(shí)際的應(yīng)用出發(fā)，圍繞著解決應(yīng)用痛點(diǎn)去創(chuàng)新，是一個(gè)不錯(cuò)的途徑。

正是通過這樣的創(chuàng)新之路，KYOCERA AVX在我們面前呈現(xiàn)出了眾多專為LED照明和家用電器應(yīng)用而打造的連接器產(chǎn)品，不斷地打破傳統(tǒng)方案的束縛，探索出獨(dú)特的解決之道。細(xì)細(xì)觀察這些連接器產(chǎn)品，你也能從中領(lǐng)悟出更多的技術(shù)訣竅。

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審核編輯黃宇