Research on Without Tin Welding Connection Method of Light Cube Making
董兵 DONG Bing；张文斌 ZHANG Wen-bin；陈坤红 CHEN Kun-hong；陈芬芬 CHEN Fen-fen
（广东轻工职业技术学院，广州 510300）
（Guangdong Industry Polytechnic，Guangzhou 510300，China）
摘要：本文介绍了光立方体制作无锡焊连接方法，通过对五种类型的发光二极管专用接插件内部结构和特定的功能的分析，实现积木式光立方体组合制作，避免了因采用电烙铁焊接连接发光二极管的虚焊、堆焊、更换困难等问题。
Abstract: This paper introduces the without tin welding connection method for light cubes. Through the analysis of the internal structure and specific functions of the five types of LED-specific connectors, it realizes the combination making of light cube of building blocks and avoids the problems of diode soldering, surfacing and replacement difficulties due to the use of soldering iron to connect the light.
关键词：光立方；接插件；发光二极管；焊接
Key words: light cube；connectors；light-emitting diodes；welding
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）29-0185-02
0 引言
随着电子科技领域的高速发展，用发光二极管制作的各种光立方吸引着广大电子科技爱好者，光立方体给我们带来视觉上的美感以及生活的乐趣。但目前光立方体均采用手工锡焊的方式对多种类型发光二极管连接，由于手工锡焊存在的焊接工艺问题，一旦在测试过程中出现光立方体内的某个发光二极管损坏，需要用电烙铁将旁边大发光二极管管脚发光二极管拆焊下后才能更换，给光立方的制作和调试带来不更。本文提出光立方体制作无锡焊连接的方法，研究一组制作光立方体的发光二极管专用接插件，在设计和制作发光二极管组成的立方体时无需焊接，只需通过发光二极管专用接插件直接将发光二极管之间的管脚接插，实现类似塔积木一样的光立方组合，省时省力，便于更换，且设计制作出的光立方体行列整齐，层面美观，通透性好，可以通过不同的空间组合结构形成不同体积的光立方体，不用焊锡焊接，解决了焊接时间过长容易损坏发光二极管，焊接排列不整齐，焊点大小不一，虚焊接造成接触不良，不易更换发光二极管的难题。
1 光立方体制作无锡焊连接整体结构
光立方体制作无锡焊连接整体结构示意图如图1所示。由多个发光二极管和五种类型的发光二极管专用接插件组成。
其中构成光立方体的发光二极管可以有多种类型，如两管脚单色发光二极管，三管脚双色发光二极管，四管脚三色发光二极管等，尤其是四管脚三色发光二极管制作光立方体时，焊接和更换更加困难。
发光二极管专用接插件用于将不同类型的发光二极管通过插件的物理连接取代现有的管脚间的锡焊，根据光立方的整体要求和发光二极管管脚结构，发光二极管专用接插件共有L字型、I字型、μ字型、T字型以及Z字型五种，每一种发光二极管专用接插件分别与发光二极管不同方向的管脚接插，形成光立方的层或面。L字型发光二极管接插件用于最外围发光二极管的管脚与同层左或右边的发光二极管的管脚相连，构成稳定的光立方结构；I字型发光二极管专用接插件用于延长发光二极管之间的距离，接插相邻发光二极管的管脚；μ字型发光二极管接插件用于发光二极管管脚连接上一层发光二极管的管脚以及下一层发光二极管的管脚；T字型发光二极管专用接插件用于发光二极管管脚与左右两边的发光二极管管脚相连，用于层控的安装和连接；Z字型发光二极管专用接插件用于最顶层发光二极管的管脚接插下一层发光二极管的三种管脚，形成上下层的结构组合。
2 各类型发光二极管专用插件内部结构设计
光立方体制作无锡焊连接主要是通过五种不能类型的发光二极管专用插件与各种类型的发光二极管连接形成。每一种发光二极管专用接插件分别通过向上、向下和水平方向的针座与发光二极管管脚接插，通过不同方式的空间组合，组合成光立方层和面的空间结构；发光二极管专用接插件的针座内部设置有圆筒形金属制成的空心漏斗形紧锁装置，所述空心漏斗形紧锁装置呈上大下小的漏斗形针座，从收小的漏斗底部处对称向上一半处开有四个呈分裂状的缝隙。当发光二极管的管脚插入空心漏斗形紧锁装置，由于分裂状缝隙产生的张力，可卡住插进来的发光二极管管脚，从而固定光立方体整体结构。
2.1 发光二极管I字型专用接插件
发光二极管I字型专用接插件由两发光二极管管脚喇叭型插口，空心漏斗形紧锁装置，大空心圆柱，小空心圆柱，和I字型圆柱形实心支撑组成，上下对称成镜像针座，组合成I字型接插件。
喇叭型插口呈喇叭型，其底部半径小于空心漏斗形紧锁装置上部半径，用于挡住和卡紧空心漏斗形紧锁装置上部，防止发光二极管管脚拔出去时，由于受力带动空心漏斗形紧锁装置一起拔出，防止空心漏斗形紧锁装置松动，同时喇叭的形态也便于发光二极管管脚较容易插进去。
空心漏斗形紧锁装置呈内空漏斗形，空心漏斗形紧锁装置上半发光二极管管脚内侧光滑，下半发光二极管管脚内侧由对称的四个缝隙分裂成四片。当发光二极管的管脚插入空心漏斗形紧锁装置，由于分裂状缝隙产生的张力，可卡住插进来的发光二极管管脚，防止发光二极管管脚松动，得以固定光立方体整体结构。
大空心圆柱，呈空心圆柱型，用于保护空心漏斗形紧锁装置，其次空心圆柱的圆筒与空心漏斗形紧锁装置下半发光二极管管脚留有一定的空隙，便于空心漏斗形紧锁装置下半发光二极管管脚分裂的四个铁片有向外扩张的空间。
小空心圆柱呈空心圆柱型，空心圆柱的内围半径等于发光二极管的管脚半径大小，使发光二极管管脚插进并通过空心漏斗形紧锁装置之后还有一定的长度固定管脚，使发光二极管管脚更加稳定。
I字型圆柱形实心支撑为圆柱形实心支撑，用于连接对称的头尾发光二极管管脚，即增强了接插件强度，又起到对发光二极管管脚的限位作用。
2.2 发光二极管L字型专用接插件
发光二极管L字型专用接插件组成与发光二极管L字型专用接插件相似，所不同的是L字型圆柱形实心支撑呈90度互相垂直针座，用于连接呈90度的互相垂直方向发光二极管管脚。
2.3 发光二极管Z字型专用接插件
发光二极管Z字型专用接插件组成与发光二极管L字型专用接插件相似，所不同的是Z字型圆柱形实心支撑呈右上方和左下方互相平行针座，用于连接呈互相平行方向发光二极管管脚。
2.4 发光二极管T字型专用接插件
发光二极管T字型专用接插件组成与发光二极管L字型专用接插件相似，所不同的是T字型圆柱形实心支撑呈竖直方向和水平方向呈90度互相垂直针座，用于连接呈竖直方向和水平方向呈90度互相垂直方向的发光二极管管脚。
2.5 发光二极管μ字型专用接插件
发光二极管μ字型专用接插件组成与发光二极管T字型专用接插件相似，所不同的是μ字型圆柱形实心支撑呈上方发光二极管管脚互相平行，下方发光二极管管脚和左上方发光二极管管脚对称呈镜像针座，用于连接对称的头尾发光二极管管脚和平等方向的发光二极管管脚。
3 结论
光立方体制作无锡焊连接方法采用发光二极管专用接插件与发光二极管管脚接插，无需使用锡焊接技术焊接，只需通过五种类型的发光二极管专用接插件直接将发光二极管的管脚相互连接，即可实现类似塔积木一样的光立方体的组合制作。该光立方体制作包括有五种类型的发光二极管专用接插件，每一种发光二极管专用接插件都有特定的功能，分别与不同方向的管脚接插，实现了发光二极管管脚之间连接稳固并且互不冲突。通过制作光立方的发光二极管专用接插件的技术研究，使接插件直接与发光二极管管脚相接插，能稳固连接，避免了因采用电烙铁焊接连接发光二极管的虚焊、堆焊、更换困难等问题；通过制作光立方的发光二极管专用接插件的连接，能够任意延长发光二极管脚的长度，解决了在制作光立方时因发光二极管管脚长度有限制作困难的问题；通过制作光立方的发光二极管专用接插件的插接式连接，在测试光立方的过程中出现某个发光二极管损坏时，无需将损坏发光二极管周边大发光二极管管脚的发光二极管拆焊下后更换，直接通过接插件的拆装即可完成对任何一个发光二极管的更换，省时省力。
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