Как правильно перепаять светодиод

Как правильно перепаять светодиод

Лампочки со светодиодами потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания. Также они служат гораздо дольше, поэтому владельцы домов и квартир постепенно переходят на экономичное освещение. Но несмотря на продолжительный срок службы, LED-лампочки постепенно могут выходить из строя из-за перегорания установленных внутри светодиодов.

Когда один из чипов портится, это не повод выбрасывать лампочку, её можно починить. Для этого понадобится тестер, чтобы определить поломку, затем можно заменить испорченный элемент или соединить цепь. В последнем случае ремонт негативно отразится на сроке службы лампы, она станет светить тусклее. Поэтому лучше заменить чип на другой. Для этого нужно знать, как паять светодиоды.

Как устроена светодиодная лента

Гибкая основа ленты служит печатной платой с токоведущими нитями для SMD светодиодов. На лицевой поверхности расположен диодный блок. Он сгруппирован по три элемента, включающие диод и ограничительный резистор.

Каждый блок отделяет разметка в виде рисунка ножниц. На этом месте светодиодная лента перерезается, если надо ее укоротить или повернуть при прокладке в другую сторону. Светодиодный блок имеет токоведущие контакты для припаивания проводов или установки соединительных коннекторов.

С тыльной стороны нанесен клеящий слой, закрытый защитной пленкой. Во время монтажа лента просто приклеивается к алюминиевому профилю или на любую чистую поверхность.

Работает лента от постоянного тока напряжением 12 или 24 вольта. Источником служит блок питания. Бывают ленты, рассчитанные на напряжение 36 и 48 вольт, но в быту они редко используются.

Для светодиодных лент применяют одноцветные и трехцветные SMD диоды. Самый распространенный – первый вариант с одним кристаллом. Диоды светятся белым, синим, красным или другим цветом.

Второй вариант – это лампочки с тремя кристаллами. Один RGB диод способен светиться, например, красным, синим и зеленым цветом. Переключение свечения осуществляется контроллером.

Продаются светодиодные ленты рулонами длиной по 5 м. На каждый 1 м может быть припаяно 30, 60 и более лампочек. Для защиты от влаги и механических повреждений производят изделия с силиконовым покрытием.

Пайка в заводских условиях

В заводских условиях используются другие технологии пайки, позволяющие одновременно спаять несколько плат. Специальный робот устанавливает необходимые элементы на основание, на рабочую сторону которого методом шелкографии нанесена паяльная паста. Она содержит припой и флюс, при нагреве они переходят в другую фазу и выполняют свои задачи. Флюс обезжиривает контакты и обеспечивает смачивание, а припой под действием капиллярного эффекта затекает в зазоры соединений и обеспечивает прочное соединение SMD элементов.

Процесс происходит в специальной печи, где плата выдерживается определенное время. Длительность контакта и режим нагрева подбираются таким образом, чтобы не вредить SMD светодиодам. Процедура происходит достаточно быстро и обеспечивает пайку элементов в промышленных объемах.

Важно! Повторить такую технологию в домашних условиях не получится, поскольку необходимо обладать полным комплектом оборудования и материалов. Поэтому для любителей важно освоить процесс ручной пайки SMD светодиодов с использованием обычных инструментов и материалов.

Берем светодиоды на чипах Epistar и «звездочки» — охлаждающие площадки из фольгированного алюминия

При помощи зубочистки наносим пасту на место пайки и прижимаем туда светодиоды

Греем с обратной стороны термофеном (можно утюгом или газом). Получаем готовые светодиоды на «звездочках» с очень хорошим тепловым контактом

Весь процесс можно посмотреть на видео

Проверяем тепловой контакт при помощи тепловизора

  1. У светодиода припаяны только выводы. Термопасты нет.
  2. Светодиод припаян паяльником с КПТ-8
  3. Светодиод припаян тепмофеном с MCN-300

Распределение тепла при описываемом методе пайке гораздо более равномерное, нагревание более медленное, а остывание, наоборот, быстрее, чем при других методах пайки. Подробнее о результатах моих исследований можно узнать в этой статье

Если вы неопытный в пайке, тем более светодиодов, то рекомендуем пользоваться все-таки феном. Шанс перегреть диод резко понижается. Кроме этого паяльник можно подобрать не тот. Максимальная температура нагрева жала должна быть 300 °C.

Конечно, можно купить паяльник с регулируемой температурой. Но это дополнительная трата денег. Впрочем, радиолюбителей со стажем нередко встречаются такие модели паяльника.

Для закрепления материала советуем посмотреть еще одну видео-инструкцию, уже конкретно по пайке феном:

Что такое диодные полоски?

Обычные светодиоды имеют стеклянную колбу около 5 мм диаметром и ножки-выводы. Длинная ножка означает плюсовой вывод, короткая – минусовой. Если во время пайки их перепутать местами, не произойдет ничего страшного. Просто диод не загорит. Перед пайкой все диоды устанавливаются на свои места, точки пайки обрабатываются флюсом, обычным оловом и паяльником производится пайка, остатки ножек откусываются. Остается осуществить пробный пуск системы, подсоединив ее к батарее. Если все работает, можно устанавливать светодиодную систему на задуманное место.

Схема разреза светодиодной ленты.

Для простоты использования светодиоды выпускаются в виде целых лент, которые можно разрезать и соединять друг с другом. Они используются для декоративной подсветки различных сооружений и светильников. Резать ленту можно только в строго отведенных для этого местах, указанных на ленте. Расстояние между разрезами может быть следующим:

  • 2,5 см;
  • 5 см;
  • 10 см.

Пайка ленты со светодиодами производится обычным паяльником мощностью 40 Вт. В качестве флюса часто применяется специальный флюс в виде геля. Концы проводов должны быть перед пайкой хорошо залужены вместе с контактными площадками на ленте. Для пайки используют обычный припой ПОС. Существуют специальные устройства для соединения отрезков ленты без пайки – коннекторы.

Осталось все сведения свести в единую инструкцию, состоящую из нескольких пунктов:

  1. Для пайки нужно приготовить светодиоды, припой ПОС, флюс, паяльник, кусачки, пинцет, губку.
  2. Длинный вывод светодиода означает «+», короткий – «-».
  3. Светодиоды установить на заранее продуманные места на монтажной плате, которая может быть как самодельная, так и заводского изготовления.
  4. Слишком длинные выводы откусываются кусачками.
  5. Провода лучше использовать сечением до 0,75 мм.
  6. Паяльник включается для разогрева в сеть, его жало очищается влажной губкой.
  7. Место пайки прогревается паяльником в течение 2-3 секунд.
  8. Через несколько секунд припой остынет, пайка произведена.

Паяльник лучше использовать мощностью 40 Вт. Флюс годится марки ЛТИ-120. Его можно заменить раствором канифоли в спирте. Часто помогает таблетка аспирина. Единственный ее недостаток – очень едкий и неприятный запах. Из приборов неплохо иметь цифровой тестер.

Установить самостоятельно несколько светодиодов разного цвета в какой-либо прибор вполне может любой домашний мастер.

Особо сложных инструментов для выполнения работ не требуется. Следует лишь вспомнить некоторые знания из области физики и научиться пользоваться паяльником. Поможет в этом несколько упражнений на отработанных деталях и проволоке. Очень скоро вы поймете, что паять светодиоды – это просто!

Ошибки и основные принцип пайки

Некоторые умельцы утверждают, что паять такие элементы своими руками очень сложно и довольно неудобно. На самом деле, аналогичные работы с ТН-компонентами проводить намного труднее. И вообще эти два вида деталей применяются в различных областях электроники. Однако многие совершают определенные ошибки при пайке SMD-компонентов в домашних условиях.

Читайте также  Ключ звездочка

SMD-компоненты

Главной проблемой, с которой сталкиваются любители, является выбор тонкого жала на паяльник. Это связано с существованием мнения о том, что при паянии обычным паяльником можно заляпать оловом ножки SMD-контактов. В итоге процесс паяния проходит долго и мучительно. Такое суждение нельзя считать верным, так как в этих процессах существенную роль играет капиллярный эффект, поверхностное натяжение, а также сила смачивания. Игнорирование этих дополнительных хитростей усложняет выполнение работы своими руками.

Пайка SMD-компонентов

Чтобы правильно паять SMD-компоненты, необходимо придерживаться определенных действий. Для начала прикладывают жало паяльника к ножкам взятого элемента. Вследствие этого начинает расти температура и плавиться олово, которое в итоге полностью обтекает ножку данного компонента. Этот процесс называется силой смачивания. В это же мгновение происходит затекание олова под ножку, что объясняется капиллярным эффектом. Вместе со смачиванием ножки происходит аналогичное действие на самой плате. В итоге получается равномерно залитая связка платы с ножками.

Контакта припоя с соседними ножками не происходит из-за того, что начинает действовать сила натяжения, формирующая отдельные капли олова. Очевидно, что описанные процессы протекают сами по себе, лишь с небольшим участием паяльщика, который только разогревает паяльником ножки детали. При работе с очень маленькими элементами возможно их прилипание к жалу паяльника. Чтобы этого не произошло, обе стороны припаивают по отдельности.

Способы пайки светодиодных лент

Организовать освещение в интерьере можно с помощью множества вариантов, в частности светодиодной лентой. Светодиодная лента считается наиболее современным элементом дополнительного или основного освещения. Её использование предполагает широкие возможности в дизайне помещения, а также большой выбор цвета свечения. Для осуществления данного источника света важно знать, как паять светодиодную ленту. Есть как ленточный вариант, так и отдельные планки светодиодной ленты.

Разновидности светодиодных лент

От выбора зависят и последующие компоненты, такие как блок питания, провода для подключения, контроллеры. Поэтому перед тем как паять smd светодиоды, важно определится с выбором ленты. Есть следующие варианты, которые классифицируются по типу:

  • Светодиоды 3528.
  • Светодиоды 5050.
  • Цветные светодиоды RGB.

Также они разделяются на модели по направленности света.

  1. С торцевым свечением.
  2. С фронтальным свечением.
  • Негерметичные, открытого типа – без применения защиты диодов.
  • С защитой: односторонней, двухсторонней.

Что нужно иметь для пайки

Для того чтобы спаять светодиодную ленту следует обзавестись необходимым оборудованием, расходными материалами и знанием как паять smd. Среди материалов необходимо иметь следующее:

  1. Провода для соединения лучше использовать с разноцветной изоляции, чтобы потом не было путаницы. Определить сечение можно исходя из длины ленты и её потребляемых характеристик ваттметр. На метр длины необходимо сечение от 0.2 мм.
  2. Светодиодную ленту требуемой длины. Укорачивается она строго в обозначенных для этого местах.
  3. Вещества для обработки поверхности, что улучшит прилипания припоя и обеспечит защиту от воздействия внешней среды. Для этих целей подойдут следующие типы флюсов: канифоль, СКФ, ЛТИ.
  4. Для соединения контактов и проводов требуется припой. Можно использовать оловянно-свинцовые припои.
  5. Для герметичности соединений нужен силикон, однако, герметизация нужна только защищённым светодиодным лентам.
  6. Трубки для термоусадки, которые уменьшаются при нагревании и обжимают места соединения контактов.

В качестве оборудования потребуется:

  • Паяльник, мощность которого не выше 40 Вт. Температура при пайке должна быть 260-300 градусов.
  • Клещи для зачистки проводов. Вместо них можно использовать обычный канцелярский нож.
  • Строительный фен или зажигалка.

Что важно знать перед пайкой

Ленты могут иметь 2 или 4 группы контактов. Когда контактов 2 – это одноцветная лента, а на контактах имеется плюс и минус. Если на ней 4 контакта – лента RGB, на которой может происходить смена цвета с помощью промежуточного контроллера G, R, B.

Следующим этапом будет выбор подключения, если лент будет несколько. Последовательное соединение в данном случае будет не самым подходящим способом, потому что образуется падение напряжение на всей длине, что спровоцирует сокращение срока службы диодов. Рекомендуется подключать участки светодиодной ленты параллельным подключением, в случаях, когда длина более 5 метров. Если планируется установка диммера, то он должен быть установлен до блока питания. Некоторые блоки питания имеют встроенный диммер.

Подготовка к пайке

Следует припаивать по такому же принципу, как и остальные электроприборы. Главное не переусердствовать с нагревом. Процесс можно разделить на несколько этапов:

  1. Замеряется требуемая длина ленты, после чего отрезается нужный кусок по специально предусмотренным местам для этого. Шаг таких мест, в среднем, 5 – 10 см. Резать можно ножницами, стараясь не повредить диоды.
  2. Концы проводов зачищаются на 1 мм со стороны блока питания, на 2 см со стороны ленты.
  3. Поверхность, на которую планируется монтаж, обезжиривается и высушивается, после чего с ленты снимается защитная плёнка и её можно приклеивать.

Как происходит пайка

Пайка светодиода ничем не отличается от других паек мелких деталей, потому как припаять светодиод можно тем же принципом. Перед тем как начать паяние следует залуживать контакты с помощью канифоли и олова. Лужение не должно быть более 3-5 секунд, иначе возможен перегрев. Когда провода и контактные площадки залужены, следует паяльником немного расплавить олово на конце провода и площадке. Не стоит паять более 5-7 секунд, иначе может произойти перегрев. После того как всё стало единой каплей, следует прижать провод к площадке и держать до полного застывания олова. Нельзя чтобы олово попало на соседнюю площадку, так как это образует замыкание. Таким образом, следует припаять провода к оставшимся контактам. Когда все провода подключены, требуется проверить работоспособность, подключив её к питанию. Если всё исправно, то место соединения изолируется термоусадочной трубкой и проверяется вновь.

Когда происходит пайка защищённой ленты, то зона контактов предварительно зачищается от эпоксидной или силиконовой оболочки. Когда соединение готово, следует надеть на основу защитную заглушку. Если требуется повышенная изоляция, следует нанести несколько слоёв силикона.

Следует знать, что:

  • Следует проводить качественную изоляцию участка, так как в противном случае может потребоваться перепаять соединения.
  • Когда 1 контакт запаян, не следует сразу же начинать пайку следующего. Это будет провоцировать перегрев, так как схема ещё не успела остыть.
  • Максимальный радиус изгиба светодиодной ленты должен составлять не более 2 см.
  • Для более удобной пайки можно использовать маленькие наконечники гильзы. Это не только улучшит контакт, но и сделает соединение более прочным.
  • Для того чтобы знать как выпаять smd светодиод, следует подогревать его снизу и на контактах, при этом главное не перегреть его. Это связано с тем, что если понять, как паять smd, становится ясно, что он припаян снизу. Не рекомендуется выпаивать светодиоды из ленты, так как это лишает изделие гарантии.

Вывод

Разобраться, как паять светодиодную ленту – несложно. Для этого следует бережно и аккуратно относится к светодиодной ленте и диодам, соблюдая элементарные правила, описанные в статье. Метр данного источника освещения способен производить больше люменов, чем предусмотрено в лампе высокой мощности, но лампочка смотрится менее красиво.

Читайте также  Столярка своими руками

Светодиодная лента состоит из гибкой платы, выполненной в виде ленты, групп светодиодов и проводников, соединяющих эти группы. Отсюда следует то, что разделяться на куски она может только в местах стыковки групп. Данные места отмечаются специальной линией и символом ножниц, именно в них светодиодная лента режется на куски.

Спаиваем в месте разреза «по ножницам»

Спаять или соединить светодиодную ленту коннектором (без пайки), разрезанную по «ножницам» не составит труда. Для этого достаточно следовать простому алгоритму:

  1. Зачистить ножиком и облудить при помощи паяльника контактные площадки (проводники) светодиодной ленты.
  2. Если производится пайка двух лент, то зачистить контакты второй. Если пайка осуществляется к блоку питания при помощи проводов, то их также нужно тщательно зачистить и облудить.
  3. При помощи маломощного паяльника 20-40 Вт нанести припой на соединяемые части.
  4. Спаять соединяемые части между собой при помощи проводов или встык. Начинающим рекомендую второй подход – просто и надежно!
  5. Проверить качество пайки (как это сделать сказано ниже в статье)
  6. Изолировать при помощи изоленты и термоусадки.

Для справки стоит отметить, в зависимости от типа светодиодной ленты, она имеет разное количество и наименование проводников. Цветная RGB лента: «R», «G», «B», «+». Одноцветная: «+», «-».

Спаивать между собой нужно только одноименные, например плюс с плюсом, R к R!

Спаиваем в ошибочном месте разреза

Что делать, если разрез сделан в другом месте? Ленту не получиться соединить при помощи коннектора, но и выкидывать ее не стоит, на помощь в этом случае придет пайка. Давайте разберемся, как спаять светодиодную ленту в таком случае.

  1. Зачистить дорожки самой светодиодной ленты таким образом, чтобы были видны контактные дорожки, проходящие внутри светодиодной ленты.
  2. Зачистить вторую часть ленты.
  3. При помощи паяльника и припоя наносим припой на контактные дорожки обоих отрезков лент.
  4. Тут есть два варианта. Спаять светодиодные ленты между собой при помощи кусочков проводов либо просто встык между собой. Первый способ проще – рекомендую его начинающим.
  5. Проверить качество пайки.
  6. Изолировать контактные площадки термоусадкой либо изолентой.

По завершению работы стоит проверить качество пайки светодиодной ленты. Для этого необходимо пошевелить провода, потянуть соединенные места на разрыв с небольшим усилием. Если при всем этом место спайки не подвергается деформации, то Вы все сделали правильно.

Для закрепления полученной информации рекомендуем посмотреть интересное видео, автор которого показывает на примере все, что мы рассказали. Интересный момент демонстрируется начиная с 5 минуты видео — пайка крупным планом.

Подводя итог, делаем вывод, что пайка светодиодной ленты – простой процесс, не требующий каких-то дорогих инструментов и серьезных навыков. Для людей умеющих паять, данный процесс вовсе не вызовет вопросов, а вот для тех, кто в первый раз держит паяльник в руках, будет чему поучиться. Желаем успехов в этом не хитром и интересном процессе. Если у Вас возникли какие-то вопросы, пишите в комментариях, мы ответим.