常用接线端子在灯具行业中的应用比较

引言

电连接器件,俗称接线端子或接插件,是一种基础元器件,用于实现电信号的传递和控制,在电子、机械、汽车、航空等行业中应用广泛,发挥着重要作用。而LED灯具行业中虽没有像汽车行业一样普遍应用接线端子,但它也是不可或缺的一个部件。如果接线端子选型得当,那么在灯具产品研发、生产过程中能带来很大便利。目前业内一些低端的灯具产品中,使用接线端子比较少,基本上直接焊接电线连接电路,这种做法往往存在焊接不牢、线脱落等安全隐患,同时也容易造成电连接信号质量不稳定、可靠性低等问题。在高端灯具产品中,虽说利用了接线端子,但选用的质量不好,也存在很多问题。

虽然应用在灯具中的电连接器相比汽车行业的简单,但在实际产品研发和大规模生产中,经常出现电连接器的质量问题,是困扰制造企业的一大难题。下面就实际灯具制造过程中所用到的较有代表性的接线端子进行优劣分析,以供参考。

1常用接线端子优劣分析

1.1免螺丝压扣式接线端子

免螺丝压扣式接线端子,其工作原理是按压住弹片开关(插销),使内部弹片开口,如图1开口区域,端子及电线线芯能直接插入,松开插销,弹片反弹回去,定住电线线芯,从而电线和弹片(针)接触导电,如图1所示。这种结构简单,可以实现快速接线。缺点是几次插拔电线后,插销容易失效,因为这件材质一般是塑料,强度比较低,直接顶压弹片多次,容易失效,导致按压不动弹片。而在制造工厂流水线组装插线时,往往电源线没插入到位,不能及时发现,弹片没有卡住电源线,导致在客户现场发现接触不良。究其原因是,插销没按到底,导致弹片开口不够大,电源线不能顺利进入到弹片里边,就不能被弹片卡住。

1.2螺丝锁附型接线端子

1.2.1螺丝锁附型升降式接线端子

螺丝锁附型升降式接线端子,如图2所示,内部结构是弹片(插针)固定在塑胶外壳内腔中,弹片上边和框线框下边形成容置腔,放置电源线芯,螺丝可使框线框上下升降,通过缩小容置腔,夹紧电源线芯,接触导通。在实际生产中,一般不会确认框线框是否在正确位置,所以有些框线框位置偏离正确位置,如图2所示,导致电源线可能插入到框线框下边缘外围,没插入到容置腔里,螺丝锁到顶,却无法夹紧电源线,导致接触不良、松脱等。此外,电源线径和框线框内径不匹配,即电源线径偏小,导致螺丝锁紧时,电源线径偏一侧,没被螺丝底部压到,所以压不紧线,导致接触不良、松脱等问题。

1.2.2螺丝锁附型弹片式接线端子

螺丝锁附型弹片式接线端子,如图3所示,内部结构一般是弹片上边卡紧在塑胶壳内腔和框线框之间,定住,螺丝持续旋转升降中,弹片下边被螺丝底部持续作用,弹片下边变形倾斜、张大角度,这样和框线框下边缘的空间逐渐被缩小,夹紧电源线,接触导通。与螺丝锁附型升降式接线端子的差别主要是弹片下边缘变形接触电源线,而框线框和插针一体,是固定不动的。与升降式接线端子相比,其优势是降低了电源线插入到框线框外围的可能性。虽说可避免免螺丝压扣式接线端子的弊端(塑料插销容易失效),采用金属螺丝顶压,但在实际生产中效果不尽人意,主要是弹片尺寸和螺丝升降高度不匹配,螺丝拧到极限,发现还没夹紧电源线,再者选择的材料弹性不够或者偏软,夹不紧电源线,容易被拉扯、脱落,这和厂家逐利以及竞争压力有关。弹片材料一般建议采用不锈钢或弹簧钢为主,弹性和刚度较有保证。

1.3笼式弹簧连接式接线端子

笼式弹簧连接式接线端子,顾名思义,内部结构形状类似一个笼子,利用弹簧夹持原理,使电线被两弹片夹紧,从而接触导通。如图4所示,内部弹片2和针脚PIN1和PIN2是冲压成型的一体弹片,它露出的PIN焊接到PCB上,同时内部两端卡在基座上,使之固定。当端子内部没有电线插入时,端子状态如右视图所示,弹片1开口在弹片2的背面(上方),即进线孔底部是被弹片1(此部分没有孔)堵住的。当电线通过进线孔插入端子内部前,需先将把手逆时针扳到极限(约90。,依右视图方向)时,弹片1在把手另一端的挤压下,绕圆柱转动变形,使得弹片1开口往基座底边方向移动,最终状态如左视图所示,把手定住弹片1,这时电线可穿过弹片1开口,把手往回扳,弹片1回弹复位,直至如右视图所示,即电线被弹片1开口处边缘和弹片2夹紧,从而接触导通。图5是将基座隐含之后的三维视图,可以更直观地理解此端子的工作原理。

因为弹片1或弹片2的宽度全覆盖进线孔口,所以即使线芯被顶偏,只要被卡住,就不会出现接触不良的问题。因为弹片开口倾斜方向和进线方向相同,所以反向拉扯线芯,只会越拉越紧,线芯自然不脱落。

2可靠性测试验证

以下是某一品牌的笼式弹簧连接式接线端子试验数据。弹片材料选择高合金镍铬弹簧钢。

按照IEC/EN60068-2-6标准进行的振动试验,使用最高2000Hz的频率、最大20g的不同大小加速度以及最大振幅20mm的不同大小振幅,均能通过。

按照IEC/EN60068-2-27或IEC/EN61373标准试验,笼式弹簧可以承受X、y、Z方向达加速度100g的冲击,而不会有任何损害。

按照IEC/EN60947-7-1标准规定的瞬时电流承载能力,即在1s内每平方毫米截面积通过120A电流,而该品牌其中一款数据是22200A,可以说是非常出色的。

气密测试,包括耐候性、盐雾试验等,都符合IEC/EN标准要求。

电磁兼容性试验,也都符合安规要求,可承受高达3kV的电子脉冲。

从这些试验数据可看出,该结构端子在抗振动、抗冲击方面都比一般的端子有优势,而且能承载较高的电流。

3结语

目前市面上的接线端子结构形式还有很多,弹片类型居多,非弹片的也有,在此不一一列举。总的来说,接线端子的选型除了电气性能需要满足产品要求外,还需要着重从以下几点分析:

首先,分析该接线端子的结构形式是否可靠。目前优选笼式弹簧连接结构,如后续业内有新技术出现,再来分析。

其次,确认弹片的材料是否可靠。弹片材料的好坏是影响接线端子品质可靠与否的关键。

最后,衡量生产厂家的知名度、产品口碑等,从侧面把握产品的品质。