Как устроена светодиодная лента, разновидности деталей и способы их пайки

Главное отличие от других ламп в том, что светодиоды имеют плюсовой и минусовой контакт (анод и катод). При пайке диода в цепи важно это учитывать.

Также нужно понимать, что бывают DIP и SMD светодиоды.

Плюсовой контакт в DIP определяется достаточно просто. Стоит внимательно взглянуть внутрь колбы. Плюсовой вывод – анод – меньше минусового. На рисунке плюс – слева.

Есть и второй способ – посмотрите на длину ножки. У положительного вывода она длиннее.

Третий способ – мультиметром. Черная клемма прибора – минусовая, красная – плюсовая. Ставим на прозвон:

Последний способ подходит для обоих типов.

Это, пожалуй, главное, что стоит знать о строении светодиода. Если интересна теория, рекомендуем посмотреть видео:

Особенности пайки

Сложностей в пайке светодиодов DIP типа обычно не возникает. Зная простые правила пайки, ошибиться сложно:

Пайка светодиодов – это в принципе несложно. Небольшие проблемы, как правильно припаять диод, появляются при работе с SMD типом. Дело в том, что эти диоды не имеют токоведущих ножек, вместо них – площадки контактов. И, как правило, SMD паяются в платы или в лентах.

Что необходимо для работы

Для самостоятельной пайки приготовьте необходимый минимум:

• Паяльник не более 60 ВТ или термовоздушный паяльный фен.
• Канифоль или специальная паста для пайки (подробней в главе «выбор пасты для пайки).
• Оловянно-свинцовый припой.

Вспоминаем курс школьной физики

Для того чтобы паять светодиоды (например, типа SMD), необходимо знать, что обозначают некоторые знаки, нанесенные на схемы. А именно:

• «U». Это буквой на всех электрических схемах обозначают напряжение. Оно измеряется в В (вольтах);
• «I». Под этим обозначением кроется ток. Он измеряется в А (амперах);
• «R». Такая буква означает электрическое сопротивление элементов схемы. Этот показатель измеряется в Ом (омах).

Все перечисленные выше значения отражают закон Ома, который описывается следующей формулой:

Кроме этого необходимо понимать, что под буквой «Р» находится мощность, которая измеряется в Вт (ваттах). Мощность определяется по следующей формуле:

Расшифровку этих значений необходимо обязательно знать для того, чтобы правильно припаять светодиоды в любые схемы и платы.

Каким образом подключаются диоды

Прежде чем приступать к пайке светодиодов (например, типа SMD), необходимо знать, каким образом они подключаются к схеме или последовательно друг к другу (если речь идет о светодиодных лентах).

Обратите внимание! Светодиоды, чаще всего, подключатся в сеть с напряжением в 12 или 9 В. Но обычно приборы рассчитаны на уровень потребляемого тока в 0,02 А (20 мА).

Идеальным вариантом для светодиодов является подключение их через стабилизатор тока. При этом следует помнить, что такие стабилизаторы обойдутся несколько дороже, чем единичные светодиоды (например, типа SMD). Это нужно учитывать, при самостоятельной сборке радиоэлектрических приборов.

Для того чтобы запитать светодиоды желтого и красного свечения, зачастую необходимо напряжение в 2,0 В. В то же время для питания светодиодов синего, зеленого и белого цветов — 3,0 В.
Разобраться в этом вопросе поможет следующий пример:

• в наличии имеется батарея на 12 В, а также светодиоды на 0,02 А и 2,0 В;
• самым простым решением здесь будет подача напряжения в 2,0 В на каждый диод;
• при этом лишние 10 В необходимо будет погасить при помощи резистора. Его еще часто называют сопротивлением;
• используя закон Ома, вычисляем величину сопротивления (R = U/I). В результате получаем R = 10,0/0,02 = 500 Ом;
• также, чтобы уберечь сопротивление от лишнего тепла, необходимо провести расчеты его мощности. В результате получится Р = 10,0 * 0,02 А = 0,2 Вт.

Для большей надежности необходимо брать сопротивление немного большей емкости.
Обратите внимание! При увеличении мощности сопротивления естественным образом увеличатся его габаритные размеры.
Зная вышеприведенные аспекты, вы сможете правильно подключить светодиоды к батарее, используя для этого резистор. Главное здесь точно соблюдать полярность используемых деталей.

Основные принципы пайки и распространенные ошибки

Процесс пайки SMD светодиодов состоит в нанесении тонкого слоя припоя (легкоплавкого оловянно-свинцового сплава с различными добавками) одновременно на контакты присоединяемой детали и токоведущих дорожек печатной платы. Используются физические процессы:

• смачивание металлов расплавом;
• капиллярное пропитывание мелких зазоров между
  контактами, обеспечивающее соединение как в механическом, так и в электрическом
  отношении.

Для того, чтобы паять диоды SMD, необходимо использовать специальный паяльник с малой мощностью и ограничивать время контакта ЛЕД прибора с горячим рабочим органом. Специалисты рекомендуют не превышать 3-5 секунд. Распространенной ошибкой является использование паяльников с тонким жалом. Это снижает эффективность теплопередачи и не позволяет качественно нагреть контакты и дорожки печатной платы.

Опытные люди рекомендуют пользоваться нормальным жалом, сточенным под углом. Большая масса обеспечит быстрый прогрев площадок и расплав припоя, исключая перегрев светодиода. Жидкий припой под действием эффектов смачивания и капиллярного впитывания затекает в мельчайшие зазоры между ножками элемента и дорожкой печатной платы, после чего горячий паяльник убирают в сторону. Припой застывает и создает монолитный участок прочного соединения деталей.

Вторая ошибка, приводящая к выходу светодиода из строя — перегрев. Чрезмерно долгое прикосновение паяльника к ножкам ЛЕД элемента приводит к повышению температуры излучающего кристалла. Если постоянно не контролировать длительность прикосновения жала к детали, избежать чрезмерного нагрева не удастся.

Выбор пасты для пайки

Качество любого флюса выражается в том, что при пайке он не выгорает, только едва испаряется, а продукты его разложения легко удаляются растворителем. Лучший флюс – специальные пасты. Мы выбрали топовые наименования, исходя из опыта знакомых мастеров:

• Interflux 2005 и 8300
• Kingbo RMA-218
• Amtech RMA-223
• Флюс-гель Rexant BGA и SMD

Температура пайки

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.

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

Пайка smd светодиодов

Всего два основных вида пайки. Посмотрите данное видео, чтобы определиться с окончательным набором инструментов:

Дополнительно могут понадобиться:

• Регулируемая подставка.
• Пинцет.
• Ножницы.
• Бокорезы.
• Кисточка для флюса.

Как выпаять светодиод из ленты

Другая сложность при пайке SMD типа – это замена старого элемента на новый в светодиодной ленте. Решается простым способом:

1. Перед тем как отпаять диоды, закрепите ленту, чтобы не попасть паяльником на токопроводящие дорожки.
2. Осторожно плавьте олово вокруг контактов и просовывайте под диод лезвие. Приподнимаем сначала с одной стороны, потом с другой, пока диод не будет свободен.

Как выпаять светодиод из LED-лампочки

Вместо лампочек накаливания или энергосберегающих ламп в патрон светодиод не вставишь, нужен как бы посредник. Им является корпус лампы, в котором на плате расположены сразу несколько кристаллов.

Для удобства рекомендуется плотно намотать медную проволоку на жало, сечением не больше 4 мм.

Пинцетом или иголкой отодвигаем кристалл вниз, параллельно контактам.

Как припаять резистор к светодиоду

Если в вашей схеме не предусмотрено ограничение тока так называемым драйвером, то можно по-старинке воспользоваться резисторами.

Каждому светодиоду в идеале нужен отдельный резистор. Это если диодов немного. Если их, например, сотня, как в некоторых гирляндах, или пусть даже пару десятков, придется приобрести драйвер.

Если сталкиваетесь с понятиями «резистор» и «драйвер» впервые, мы подобрали наглядные инструкции:

Резистор нужно подключать в схеме после питания и до светодиода. Паяется он просто. В главе «Особенности пайки» мы оставили видео, как паять любой контакт (см.выше). Никаких особенностей здесь нет. Единственное, в чем можно сомневаться – это выбор флюса, то есть вещества, которое очищает поверхность контакта от оксидной и/или жировой пленки. Как вариант – специальная паста.

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.

Ремонт LED-лампочки: пошаговое руководство

Прежде, чем заняться разбором осветительного прибора отметим, что в большинстве случаев его основание и плафон выполнены из пластика, причем довольно вязкого, что обеспечит вам определенную безопасность при разборке — ничто не разобьется и не треснет. Но осторожность в работе нужно проявлять.

Итак, у вас имеется две вышедшие из строя LED-лампочки одного типа. Обе придется осторожно разобрать.

Снятие плафона с лампочки

Начать следует с отделения плафона от корпуса. Для этого возьмите короткий нож желательно не очень острый, чтобы не сделать лишних надрезов на пластике. Прилагая небольшие усилия, вставьте кончик в щель между плафоном и корпусом с наклоном к плафону. Пройдитесь так по периметру соединения несколько раз, постепенно углубляясь. Чтобы не пораниться, можете делать это в х/б перчатках с резиновыми вкраплениями.

Как только лезвие ножа войдет в щель достаточно глубоко, отделите плафон от основания. Теперь перед вами алюминиевая платформа со светодиодами и двумя подпаянными к ней проводами.

На плате они обычно помечены плюсом и минусом. А один из проводов — плюсовой, имеет красную маркировку. Это необходимо запомнить, чтобы потом правильно подпаять все на прежние места.

Отсоединение контактов от платы со светодиодами

Для того, чтобы было удобней отсоединять провода от платы, ее желательно закрепить в держателе или попросить напарника. У вас в руках будет с одной стороны пинцет, в другой — паяльник.

Заранее подцепите отпаиваемый провод пинцетом и коснитесь контакта жалом паяльника, предварительно смочив его канифолью. Отделив один провод, проделайте такую же операцию со вторым. Аккуратно выпрямите их и снимите плату со светодиодами с алюминиевого основания.

Извлечение сгоревшего светодиода

Как вы уже заметили, плата размещалась на алюминиевом основании, но надежный тепловой контакт с ним обеспечивала белая термопаста. Ее желательно оставить и на основании и с тыльной стороны светодиодной платы. Зачистить нужно лишь место на тыльной стороне под сгоревшим светодиодом. Его легко определить по черной отметине на желтом теле элемента.

Закрепите пластину со светодиодами в держателе (или привлеките напарника), так, чтобы было достаточно места для подхода жала паяльника или газовой горелки.

Возьмите в левую руку пинцет, а в правую горелку. Поднесите пламя горелки на 2-3 с к тыльной стороне платы и в это время возьмите кончиками пинцета светодиод. Он должен легко отсоединиться. Первый этап сделан и нерабочий светодиод отпаян от платы.

Теперь повторите все предыдущие шаги, но с другой лампочкой-донором, чтобы снять нее рабочий светодиод.

Установка нового светодиода на плату

Еще раз закрепите пластину со светодиодами ремонтируемой лампочки в держателе (или привлеките напарника), так, чтобы было достаточно места для подхода жала паяльника или газовой горелки. Желательно, чтобы плата располагалась горизонтально.

Разместите на контактах платы, где будет установлен новый светодиод капельки флюса с припоем или просто аккуратно намажьте, например, зубочисткой контакты кислотой для пайки. После этого, разместите новый светодиод контактами, расположенными снизу, к соответствующим подготовленным местам на плате.

Важно! При размещении светодиода на плате необходимо учитывать его полярность. Большая площадка контакта — это минус.

Поднесите к тыльной стороне платы пламя горелки на 3-4 с, чуть прижмите светодиод сверху, чтобы он, при расплавлении припоя, надежно припаялся к плате.

Протрите ваткой со спиртом места контактов у нового светодиода, чтобы и избежать дальнейшего окисления и коррозии контактов платы.

Возвращение светодиодной платы на основание и ее подключение

Чтобы вернуть теплопроводный слой на тыльной стороне платы в исходное состояние, аккуратно размажьте пасту с соседних зон пластины. Установите плату на алюминиевое основание, продев в отверстие провода и слегка придавите пластину для плотного контакта.

Припаяйте провода к контактам светодиодной платы соблюдая полярность, для удобства, закрепив предварительно в держателе или, если его нет, попросите подержать ее напарника, например, плоскогубцами.

Теперь самое время проверить работу обновленной лампы. Вкрутите ее в плафон, например, настольного светильника. Если все заработало, то можно приклеивать плафон.

Если лампочка не зажглась, значит есть проблемы с другим светодиодом, или с дросселем, расположенным в основании. Прозвонить светодиоды можно не отпаивая от базы, подав на соседнюю пару около 8 вольт (например, через маломощный блок питания с таким же постоянным напряжением или с помощью батарейки Крона с напряжением 9 вольт). Потребляемая мощность каждого светодиода составляет, как правило, 1 Вт.

Если все светодиоды в порядке, то возможно вышел из строя драйвер — своего рода блок питания для светодиодов, установленный под алюминиевой крышкой ближе к цоколю. Его можно также попробовать взять от лампочки донора.

Приклейка плафона

После испытаний и подтверждения работоспособности отремонтированной лампочки можно смело приклеивать на место ее плафон. Для этого аккуратно намажьте внутреннюю поверхность торца основания и плотно прижмите сферический плафон, подержите так пару минут и затем отложите собранную LED-лампочку в укромное место, чтобы дать клею затвердеть. Некоторые рекомендуют использовать силиконовый клей, чтобы было легче вскрывать лампочку для повторного ремонта.

Итак, вы смогли починить светодиодную лампочку своими руками, и у вас остались в запасе еще 6 светодиодов, с помощью которых есть возможность починить и другие устройства в будущем.

 

Источники: https://LampaSveta.com/masterskaya/kak-payat-svetodiody, https://svetilnik.info/svetodiody/pajka-svetodiodov-smd.html%20, https://1posvetu.ru/montazh-i-nastrojka/kak-payat-svetodiody.html%20, https://ichip.ru/sovety/remont/kak-pochinit-led-lampochku-samostoyatelno-poshagovaya-instrukciya-425912