Как паять smd светодиоды на печатную плату. Пайка светодиодной ленты — ошибки и правила. Коннекторы, когда без них нельзя? Необходимые материалы и инструменты

Пайка светодиодов паяльником используется в исключительно редких случаях:

• при макетировании новых устройств во время проектных работ;
• при индивидуальном или мелкосерийном производстве новых изделий;
• при ремонте аппаратуры и устройств, в которой использованы светодиоды.

Термин пайка означает способ неразборного соединения двух или более контактирующих деталей из металла или с металлизированной поверхностью. Осуществляют ее заполнением промежутка между деталями легкоплавким металлом, который называют припоем. Перед пайкой поверхность металла должна быть очищена от окислов, масла, грязи и т. п. Чистят механически щеткой, ножом, жалом паяльника. Ее дополняют химической чисткой флюсом для пайки светодиодов . Он может быть, например, раствором канифоли в спирте, в виде геля или пасты из флюса с микрошариками припоя и др.

В качестве припоев используются легкоплавкие, т. е. с невысокой температурой плавления сплавы олова, свинца, серебра, кадмия и др.

Если для удержания деталей прочности материала припоя недостаточно, то соединяемые поверхности облуживают тонким слоем припоя, механически соединяют и пропаивают. Провода скручивают, выводы в металлизированных отверстиях загибают, корпуса светодиодов и др. элементов приклеивают к плате.

При массовом изготовлении светодиодных устройств – лент, ламп, линеек, модулей и пр. используют механизированные и автоматизированные способы пайки – групповыми паяльниками, с помощью паяльной станции, окунанием в ванночку с припоем, волной расплавленного припоя, горячим воздухом и др.

Процедура пайки светодиодов

Процедуру пайки мощных светодиодов можно разделить на два этапа:

• пайка самого корпуса светодиода к алюминиевой плате-радиатору;
• пайка выводов светодиода к контактным площадкам.

Корпус паяют нанесением паяльной пасты для пайки светодиодов , например, Mechanic MCN-300, состоящей из шариков размером 45 – 25 мкм припоя (63 части олова, 37 – свинца) и флюс-пасты.

Перед пайкой светодиодов на алюминиевую плату в домашних условиях наносят пасту на место пайки и на дно корпуса светодиода и прижимают. Устанавливают плату на утюг с терморегулятором и постепенно нагревают до расплавления пасты. Греть можно строительным феном, или на газовой или электрической плите. Температура пайки светодиодов не должна быть более 200 – 215℃. Время пайки не более 3 – 5 сек. Двигать плату можно только после её остывания.

Второй этап – пайка выводных площадок на корпусе, планарных и торцевых выводов.

Так же паяют . Работают паяльником с тонким узким жалом. Помещают пасту в зазор между контактами и разогревают паяльником. Время и температура те же.

Совет. До первой пайки светодиодов на плату своими руками потренируйтесь на неисправных деталях и платах. Перегрев контактных площадок и печатных дорожек на исправных может привести к их отслоению. Потом придется ставить проволочные перемычки или даже выбросить плату.

SMD светодиоды представляют собой чипы, которые установлены на плате методом поверхностного монтажа. Чипами выступают светодиодные кристаллы, генерирующие цвет.

В этой статье мы рассмотрим процесс припаивания SMD светодиодов.

Различные характеристики SMD светодиодов могут отличаться.

Размер светодиодов указывается в четырехзначном числе на плате. Первые две цифры определяют длину светодиода, а следующие две определяют его ширину. К примеру, для типа 5050 ширина и длина составят 5 мм на 5 мм.

SMD светодиоды могут быть одноцветными, двухцветными и многоцветными. Многоцветные могут собираться по схеме RGB . Устройство SMD ленты так же может быть одноцветным или собранным по схеме RGB .

У разных SMD светодиодов различная яркость. К примеру, светодиод 5050 в 3 раза ярче, чем у 3528 и т.д. Яркость светодиодов напрямую зависит от силы тока, которая протекает через кристалл и от конфигурации чипа. Наиболее яркие светодиоды характеризуются большим допустимым током.

SMD светодиоды, как в одноцветные, так и RGB можно паять в домашних условиях. Светодиоды имеют медные соединительные площадки, так что проблем с этим не возникнет.

Рассмотрим припайку наиболее распространенного светодиода SMD 5050.

Рассматриваемый светодиод имеет 3 кристалла, которые, в свою очередь, могут быть одного цвета или же 3 разных. Светодиод SMD 5050 имеет срез на верхушке это минус светодиода, так что все, что нам остается, это рассчитать сопротивление и подобрать резисторы.

Чтобы подключить RGB к блоку питания и контролеру, можно спаять провода, либо использовать контакторы. Все, что нужно учесть, это маркировку проводов, чтобы вывод одного цвета паять с соответствующим выводом контроллера.

Сверхяркие светодиоды, которые устанавливаются на подложке так же можно паять в домашних условиях. Их следует паять на специальной пластине-радиаторе, необходимой для отвода тепла. Для этого Вам, по мимо обычного набора для пайки так же потребуется термопаста.

Поскольку светодиоды боятся перегрева, паять их максимально следует быстро.

Появились желание и необходимость перейти на более компактные схемы, нежели собранные на обычной макетке. Перед тем, как основательно закупаться текстолитом, элементами и микросхемами для поверхностного монтажа, решил попробовать, а смогу ли я собрать такую мелочь. На просторах Алиэкспресс нашелся отличный «тренажер» за очень разумные деньги. Если у вас есть опыт пайки, большого смысла читать обзор нет

Набор представляет из себя светоэффект бегущие огни, скорость регулируется переменным резистором.
Приехало все в стандартном пупырчатом конверте, в зиппакете

Внешний вид набора

Помимо набора я пользовался припоем ПОС-61, флюсом RMA-223, пинцетом, паяльником.

Расходники

Если по припою никаких особых впечатлений быть не может, то по поводу флюса у меня есть что сказать.
Мне он показался излишне жирным, что ли. В общем, его достаточно сложно отмыть спиртом в компании с зубной щеткой, и я не вполне уверен, что под микросхемами не остались его остатки. Однако флюс рабочий и от пайки им у меня хорошие впечатления, особенно пока я не взялся за отмывку платы))). К плюсам добавлю, что флюс нейтральный и, в отличии от той же паяльной кислоты, его незначительные остатки не способны нанести вред компонентам. Так что флюсу зачет, а мои претензии к отмывке носят больше субъективный характер, до этого я пользовался водосмываемым флюсом ФТС и мне он казался проще в обращении.
К тому же у любого флюсгеля, по сравнению с жидким, есть очень удобный плюс, после его нанесения деталь можно «прилепить» к плате на гель и выровнять. Не ахти какое крепление, но случайно задеть плату или наклонить уже не страшно. Далее прижимаем элемент пинцетом и паяем. Пробовал несколько способов паять smd рассыпуху (резисторы, конденсаторы), самым удобным оказалось залудить одну контактную площадку, припаять ряд элементов с одной стороны, а уже потом пройтись по второй части. Причем форма жала оказалась не особенно и важна, подойдет практически любое, даже самое толстое.

Паяльник

Вот эти здоровым жалом я в итоге и пользовался… Им оказалось очень удобно поправлять криво вставшие элементы, поскольку его величины хватает, чтобы разогреть обе точки пайки, а потом мне было лень его сменить.

У микросхем похожая схема, сначала фиксируем одну ножку, затем паяем все остальное, фен не понравился категорически, часто сдувает компоненты, мне им сложно пользоваться. Отпаивать микросхемы феном - да, припаивать - нет.
Более крупные элементы, такие как ножки питания (как на этой плате) или радиаторы, толстые провода советую паять паяльной кислотой, она творит чудеса. Если же на проводах лак (например аудио, ради интереса можете разобрать старые наушники и попробовать припаять) его проще всего обжигать горелкой-зажигалкой, залудить кислотой и спокойно паять. Есть более удобный способ - использовать таблетку аспирина как флюс, на подобии канифоли - лак снимается на ура и провод имеет более аккуратный внешний вид. Здесь я проводами не пользовался, собрал «как есть».


Возможно кому-то будет удобнее паять не на столе, а зафиксировать плату в держателях

Держатели

третья рука, на крокодилах надета термоусадка, чтобы не царапать текстолит, и плата при этом держится в разы лучше


PCB Holder

Кому интересно, я добавил видео работы платы. Постарался как можно крупнее сфотографировать итог и название микросхем. Кстати, все заработало с первого раза, за пол бакса попробовать свои силы, флюсы, припои или обновить навык - самое то.

Еще пара фото

При монтаже светодиодной ленты один из вопросов, требующих решения, это способ подключения к ней проводов. Один из методов – пайка. Несмотря на сложность этого способа по сравнению с соединением коннекторами, она отличается повышенной надежностью и является самым распространенным способом подключения.

Устройство светодиодной ленты

Светодиодная лента представляет собой печатную плату в виде гибкой полосы. На ней нанесены две (в цветных лентах RGB – четыре) токопроводящие полоски, между которыми находятся светодиоды, и может быть герметичной (покрытой слоем силикона для защиты от влаги).

Полосу можно разрезать на участки по три светодиода. Места разреза обозначаются пунктиром или рисунком ножниц. В этих местах на токопроводящих полосках есть контактные площадки для спайки.

Эти ленты используют питание 12 вольт и используются для подсветки приборных панелей, моддинга системных блоков, ремонта ЖК экранов и других целей.

С помощью преобразователя, повышающего напряжение, их можно подключить к батарейке или выходу USB компьютера.

Что потребуется для пайки

Пайка светодиодных лент

Для того чтобы припаять проводники к светодиодной полосе нужны:

• провода;
• паяльник;
• припой оловянно-свинцовый (ПОС) с температурой плавления 183 – 265 градусов;
• термоусадочная трубка диаметром 12 мм;
• канифоль или другой нейтральный флюс.

Провода должны быть мягкими. Жесткие многожильные провода могут оторваться от места пайки и повредить контактную площадку. Это приведет к тому, что придется отрезать поврежденный участок и начать спаивать все заново. Поэтому сечение должно быть не более 0,35 – 0,5мм2. Если необходим толстый проводник, то его соединяют с тонким, длиной 10 – 15см, скруткой или пайкой.

Паяльник нужен мощностью 15 – 25Вт. Мощный паяльник может перегреть место пайки, и контактная площадка отклеится от основания.

Термоусадочная трубка нужна для фиксации проводников. После остывания она прижимает провода к основанию, становится жесткой и укрепляет место подключения.

Канифоль может быть в виде куска или спиртового раствора. Раствор канифоли наносится кисточкой.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Задать вопрос эксперту

Внимание! Использовать кислоту нельзя! Это может привести к коррозии и разрушению проводов, токопроводящих полосок или к короткому замыканию.

Предварительные работы

Перед тем как припаивать провода к светодиодной ленте, нужно:

1. отрезать кусок светодиодной полосы необходимой длины;
2. если проводники слишком большого сечения или уже проложены, то дополнительно нужны отрезки меньшего сечения;
3. отрезать кусочки термоусадочной трубки длиной 1,5 – 2 см;
4. если светодиодная полоса покрыта слоем силикона, то его необходимо удалить над контактными площадками. Сделать это можно при помощи острого ножа.

Процесс спайки

Спайка проводов к полосе со светодиодами производится в несколько этапов:

1. зачистить контактные площадки;
2. залудить их;
3. отрезать проводки необходимой длины;
4. зачистить концы на длину 5 мм и залудить их;
5. последовательно припаять каждый проводник к токоведущим полоскам;
6. надеть отрезок термоусадочной трубки так, чтобы закрыть место пайки, но оставить открытым ближайший к нему светодиод;
7. прогреть трубку феном.

Пайка ленты покрытой силиконом

Светодиодная лента, покрытая силиконом

Если полоса со светодиодами покрыта слоем силикона, то его необходимо удалить острым ножом.

При этом необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить токоведущие полоски.

Пайка проводов под углом

Если необходимо подключить проводники к светодиодной полосе сбоку, под прямым углом, то залуженные концы необходимо загнуть. Один из проводов можно не загибать, а припаять сбоку.

Внимание! Загибать припаянные провода нельзя – они могут стать жестче из-за пропитки канифолью и припоем и при изгибании повредить ленту.

Подключение двух отрезков полосы друг к другу под углом производится аналогично, только проводники необходимо брать разной длины – 1 и 3 см.

Способы соединения двух отрезков светодиодной ленты

Есть три способа соединения между собой двух отрезков полосы со светодиодами.

Соединение паяльником лент без проводов

В этом случае необходимо:

1. при необходимости зачистить контактные площадки тех концов, которые необходимо спаять между собой;
2. залудить зачищенные площадки;
3. зафиксировать залуженные концы так, чтобы полоса выглядела как целая;
4. нанести паяльником достаточное количество припоя и соединить токоведущие полоски между собой;
5. отрезать кусочек термоусадочной трубки такой длины, чтобы она закрывала место подключения, но оставляла открытыми светодиоды;
6. надеть на место спайки кусочек термоусадочной трубки и прогреть ее феном.

Соединение с проводами

Соединение двух отрезков выполняется так же, как и подключение к ленте, только проводки отрезаются длиной 2 – 3 см.

Спаиваем в ошибочном месте разреза

Если полоса была разрезана неправильно, то ее можно спаять заново. Это выполняется так же, как и при спаивании вместе двух отдельных кусков лент.

Ремонт светодиодной ленты

В полосе светодиоды собраны в группы по три штуки. Если вышел из строя один из светодиодов, то этот участок также подлежит замене. Для этого поврежденный кусок вырезают, а на его место вставляют другой, от такой же полосы.

Если спаять эти участки сложно, то используются соединительные коннекторы.

Способы соединения: паечный и коннекторный

Есть два вида между собой и с кабелем:

• пайкой;
• коннекторами.

Соединение пайкой

При подключении проводов пайкой, они припаиваются оловянно-свинцовым припоем. Проводники при этом используются сечением до 0,5 мм2.

Соединение коннекторами

Кроме спайки, подключение производится с помощью коннекторов. Это современный способ подключения.

Виды соединительных коннекторов

Соединительные коннекторы выпускаются разных видов, на все случаи монтажа:

• С проводами. Такими устройствами присоединяют провода к светодиодной ленте.
• Соединительные. С их помощью подключают два отрезка светодиодной полосы друг к другу.
• Угловые и в форме буквы «Т». Предназначены для соединения углом или в виде буквы «Т» соответственно.

Все виды коннекторов выпускаются как для монохромных лент, с двумя контактами, так и для лент RGB, с четырьмя.

У каждого способа есть достоинства и недостатки.

Плюсы и минусы пайки

Обеспечивает надежный контакт, который не окисляется и не греется.

Однако у паяного соединения меньшая механическая прочность. Частично эту проблему решает использование термоусадочной трубки.

Пайка – процесс более длительный, чем подключение с помощью коннекторов, и при выполнении большого количества операций, это займет много времени.

Кроме того, паять удобно на столе, а при необходимости выполнить подключение или ремонт ленты под шкафом или в потолочном плинтусе это может оказаться невозможным.

Плюсы и минусы коннекторного соединения

У соединения с помощью коннекторов есть преимущества — быстро, удобно, такие соединения обладают механической прочностью.

Есть только один недостаток – место подключения может окислиться, особенно в сырых помещениях, или перегреться. В этом случае контакт пропадет и светодиоды погаснут. Поэтому паяный контакт надежнее коннекторного.

Ошибки при пайке

Ошибки пайки светодиодных лент

Во время процесса пайки возможны ошибки, влияющие на результат:

• использование кислоты вместо канифоли – может привести к разрушению проводников, токоведущих полосок или к короткому замыканию;
• паяльник мощностью больше 25 Вт – возможен перегрев контактных площадок и отклеивание от основания с последующим обрывом;
• провода сечением больше 0,5 мм2 или жесткие (или одножильные) – могут оторваться от припоя или оборвать токоведущую полоску.

В сети есть много видео о том, как своими руками спаять светодиодную ленту.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

При правильном выполнении всех операций пайка проводов обеспечит надежный контакт и работу светодиодной ленты.

📋 Пройдите тест и проверьте ваши знания

Светодиоды давно заняли свое место в наших квартирах. Без них нельзя представить себе радиоэлектронную технику, некоторые современные игрушки для детей. Целые ленты, собранные из светодиодов в производственных условиях, украшают предметы мебели, автомобильную и мототехнику. Они горят разными цветами, очень долго служат, привлекают внимание домашних мастеров своими характеристиками.

У каждого дома есть светодиоды, но не каждый знает как правильно их припаять.

Многих интересует вопрос о возможности самостоятельно паять схемы, включающие светодиоды разных типов. Такая схема может быть выполнена своими руками.

Вспомним школьный курс физики

Для того, чтобы припаять схемы, включающие светодиоды, понадобится паяльник.

Для начала необходимо приготовить тестер, паяльник и калькулятор. Следует запомнить такую простую вещь: нельзя направлять луч, идущий от светодиода, в глаза человека. А теперь наступила пора немного вспомнить физику:

• буквой «U» на электрических схемах обозначается напряжение, измеряемое в вольтах (В);
• ток обозначается буквой «I», измеряется в амперах (А);
• электрическое сопротивление деталей и проводников обозначается символом «R» и измеряется в омах (Ом);
• все эти данные входят в формулу, характеризующую закон Ома: U = R * I;
• буквой «Р» обозначают мощность, измеряемую в ваттах (Вт);
• мощность можно рассчитать по формуле: P = U * I.

Вернуться к оглавлению

Как включить светодиод?

Светодиоды подключаются в сеть с напряжением 9 и 12 В.

Чаще всего светодиоды включаются в сеть с напряжением 9 и 12 В. Наиболее распространенные приборы рассчитаны на потребляемый ток 20 мА (0,02 А). В идеальном варианте они подключаются через стабилизаторы тока, которые стоят значительно больше светодиодов. Для питания светодиодов красного и желтого свечения обычно требуется напряжение 2,0 В; белого, зеленого и синего – 3,0 В.

Практическое задание: имеется в наличии батарея на 12 В и несколько светодиодов на 2,0 В и 0,02 А. Самое простое – на каждый диод подать напряжение 2,0 В. Для этого лишние 10 В нужно погасить с помощью резистора, который часто называют сопротивлением. Формула закона Ома: U = R * I. Находим величину сопротивления: R = U/I. Получается: R = 10,0/0,02 = 500 Ом.

Чтобы сопротивление не сгорело от лишнего тепла, нужно рассчитать его мощность: Р = 10,0 * 0,02 А = 0,2 Вт. Лучше и надежнее брать сопротивления несколько большей емкости, но помнить, что при увеличении мощности увеличиваются его габаритные размеры. Теперь можно подключать светодиод к батарее через резистор, соблюдая полярность деталей.

Вернуться к оглавлению

Как паять светодиоды?

Для пайки светодиодов понадобится флюс для алюминия.

Подобным образом можно подключать несколько диодов последовательно. При этом рекомендуется подбирать светодиоды с одинаковыми параметрами. Цепочки светодиодов различного цвета можно устанавливать и подключать к самым разным системам. Проще это сделать на автомототранспортном средстве. Только нужно помнить, что напряжение в сети автомобиля обычно бывает не 12, а 14-14,5 В. Кроме того, оно не всегда отличается постоянством, помех тоже хватает. Для подавления помех необходимо использовать стабилизаторы напряжения. Собрать их можно на основе микросхем К142ЕН8А, КРЕН8А для сети 9 В. Для 12 В годятся К142ЕН8Б и КРЕН8Б.

Для пайки подойдет небольшой паяльник, жало которого может нагреваться до 260 градусов. Процесс пайки не должен превышать 3-5 секунд на каждую точку. Большую помощь окажет медицинский пинцет. Чтобы пайка была быстрой и качественной, нужно использовать специальный флюс для алюминия, обычный оловянно-свинцовый припой.

Если у вас нет опыта пайки, следует немного поучиться этому делу. Для пробных упражнений подойдут провода различного сечения. С концов проводов снимается изоляция. Свежие провода обычно не покрыты окислами, их можно сразу лудить. Для этого небольшое количество припоя берут на жало разогретого паяльника, касаются канифоли и водят жалом по оголенным частям проводов. Припой растекается по проводу тонкой пленкой.

Если по некоторым причинам лужение затруднено, нужно провод положить на таблетку аспирина и прогреть 3-5 секунд паяльником. После этой процедуры даже провод со следами явного окисления отлично покрывается оловом. Упражняться полезно до того момента, пока провода не получится залудить качественно и быстро. После этого нужно научиться лудить многожильные концы, которые чаще всего приходится расплетать, чтобы удалить с них следы окисления, затем смачивать на таблетке аспирина.

Теперь пайка светодиодов должна происходить легко и быстро.

Вернуться к оглавлению

Пайка SMD светодиодов

SMD светодиоды – это безвыводные устройства, которые припаиваются специальными контактными площадками.

SMD светодиоды представляют собой безвыводные устройства. Они не имеют традиционных ножек для припаивания. Припаиваются они специальными контактными площадками, расположенными на корпусе прибора. Делать это можно маломощным паяльником 10-12 Вт. Лучше всего иметь для этой работы специальное жало, которое на конце имеет разветвление. Другой выход – навить на стандартное жало медный провод диаметром 1 мм. Концы провода будут выполнять роль разветвления.

При необходимости эту насадку можно снимать с жала, чтобы потом использовать еще раз. Концы намотанного провода сводят и разводят в зависимости от размеров светодиода.

Вернуться к оглавлению

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.

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 . Поможет в этом несколько упражнений на отработанных деталях и проволоке. Очень скоро вы поймете, что паять светодиоды – это просто!