Как паять светодиодную ленту: советы от профессионала

Что и где паять?

Любая светодиодная лента состоит из групп, включенных параллельно между собой светоизлучающих диодов. Разрезается лента строго в определенных местах между этими группами. Как правило, места возможных разрезов обозначаются пунктиром или значком ножниц.

Определившись с длиной отрезка, с одной из его сторон выбирают контактные площадки, к которым будут припаивать провода. Контакты в виде печатных проводников расположены с обеих сторон от линии разреза, имеют круглую форму и надпись: в одноцветных изделиях – « » и «-», в многоцветных – «R», «G», «B», «–». Перед началом пайки контакты необходимо слегка зачистить до появления блеска.

Если на светодиодную ленту нанесён защитный слой силикона (IP67-IP68), перед пайкой его удаляют канцелярским ножом, чтобы получить доступ к контактам для пайки.

В каком месте паять

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.

Готовим паяльник

Паяльник в нашем деле – основной инструмент. От качества его изготовления и подготовки к работе зависит результат спайки. Перед началом, рекомендую жало паяльника почистить от гари при помощи надфиля. Обязательно прогреть до рабочей температуры и залудить жало.

Не стоит перегревать паяльник. Во время работы необходимо отключать его от сети питания на 5 минут, каждые 15-20 минут работы.

Если лента имеет силиконовое покрытие

Для наружного монтажа удобно использовать ленту с силиконовым покрытием. Процесс пайки проводников к такой ленте почти не отличается, но перед началом работы надо удалить силикон на участке с контактными площадками с помощью ножа, а дальше светодиодную ленту можно спаять обычным порядком.

При необходимости по окончании работы место разделки можно загерметизировать прозрачным силиконовым герметиком, но использовать надо только нейтральный состав. Кислотный может вызвать коррозию проводников и комплектующих.

Как и зачем соединять отрезки led-ленты

Светодиодная лента продается в рулонах. Полная бухта нужна не всегда, обычно требуются небольшие отрезки полотна, запитанные от одного источника напряжения. Цельное полотно можно резать – но только в специально обозначенных местах. Смонтировав куски ленты по месту, их надо соединить последовательно, или запитывать каждый отрезок своим кабелем от своего источника питания, что нецелесообразно экономически и не добавляет надежности в систему.

Соединить полотна можно отрезками провода – каждые два куска ленты подключаются друг к другу двумя проводами с учетом полярности. Если лента типа RGB или RGBW, то надо соблюдать соответствие соединения проводников на обоих концах полотен. Сечение проводов должно быть рассчитано на полный ток всех отрезков полотна.

Если под рукой нет таблицы, можно воспользоваться правилом – 1 кв.мм. сечения медного проводника позволяет пропускать ток 10 А. Это значение намного завышено, на самом деле допустимый ток через такое сечение минимум в два раза ниже (в зависимости от способа прокладки).

Но здесь нет риска ошибиться в меньшую сторону, а именно это может привести к неприятным последствиям. К тому же при открытой прокладке сечение проводника должно не только обеспечить пропускную способность по току, но и обладать достаточной механической прочностью, поэтому толщину провода в этих случаях завышают.

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.

Когда коннекторы нужны

Чтобы быстро соединить ленту с проводами или два куска между собой без пайки используют коннекторы. Соединительные элементы подбирают соответствующей ширины. Самый распространенный размер – 8 и 10 мм. Количество контактов в коннекторе и на светодиодной ленте должно соответствовать.

Коннекторы делятся на три вида:

• прямые элементы для сращивания двух кусков лент;
• для соединения двух кусков под углом 90°;
• для соединения проводами, чтобы получить произвольный угол.

По типу подключения коннекторы бывают:

• прижимные;
• с защелкой;
• прокалывающие.

Потребность в коннекторе возникает при отсутствии паяльника или для временного соединения.

Недостатки соединительных коннекторов

Коннектор удобен для быстрого соединения и не требует дополнительной изоляции. Однако в точке соединения токоведущих контактов уменьшается сечение. Во время длительной работы происходит нагрев.

Контакты подгорают, ухудшая проводимость тока. От нагрева страдают светодиоды, расположенные рядом с коннектором. Детали выходят из строя или снижается яркость свечения.

Отсутствие пайки сопровождается окислением контактов. Медь от воздействия кислорода зеленеет. Ток слабее проходит через контакты. Диоды начинают притухать, мигать, а со временем перестают гореть.

Ошибки при пайке

Допущенные ошибки пайки и соединения приведут к миганию светодиодов, а также выходу лампочек из строя. Плохое соединение получится, если ставить коннектор на токоведущие контакты ленты, подвергавшиеся перед этим пайке. Проблема связана с разной толщиной наплавления олова.

Пайка паяльником, перегретым до температуры выше 300 °C, сжигает внутри ленты токоведущие нити. Не допускается вместо флюса использование кислоты. Агрессивный раствор аналогично разъедает контакты.

Большинство дешевых китайских лент имеют контакты из сомнительных сплавов. Даже при соблюдении правил пайки результат будет отрицательным. От подобных изделий лучше отказаться.

Пайка или соединитель

Для этой цели очень удобными кажутся коннекторы. Они позволяют быстро и без использования дополнительных инструментов соединить два куска ленты между собой. В реале не все так хорошо, как на первый взгляд:

• при использовании соединительных аксессуаров площадь пятна контакта невелика;
• этот способ не дает гарантии плотного прижатия контактирующих площадок.

Оба этих фактора ведут к повышенному переходному сопротивлению в месте соединения. Токи, потребляемые лентой, велики, и могут составлять до нескольких ампер. Это ведет к перегреву места контакта, прогоранию и полной потере электрического соединения. В худшем варианте – к пожару.

К тому же открытый медный контакт склонен к окислению, а это ведет к еще большей потере проводимости, нагреву, еще большему окислению и так далее по кругу. С учетом того, что на одно соединение приходится 4 источника ненадежности (2 провода с двух сторон каждый), выбор хорошего мастера однозначен – только пайка.

Пайка ленты покрытой силиконом

Защитное покрытие из силикона скрывает под собой токоведущие контакты. Чтобы к ним добраться выполняют зачистку острым ножом.

Если придется паять провода к ленте с защитой IP68, то после всей процедуры оголенный край заталкивают внутрь защитной оболочки. Пустоту заливают жидким силиконом на глубину 10 мм и ставят заглушку, продев сквозь технические отверстия токоведущие жилы.

Пайка проводов под углом

Когда светодиодная подсветка выполнена из нескольких параллельных полос, для их спаривания провода к каждому куску ленты лучше припаять под углом 90°. Причем минус и плюс фиксируют на контактах двух соседний диодных блоках.

На свечение диодов такое подключение не влияет, зато провода располагаются без накладки. У RGB ленты под углом припаивают 4 провода.

Полярность диодов

Когда требуется самостоятельно спаять схему на печатной плате, надо определить полярность светодиодов, иначе они не будут светить. Находят плюс и минус тремя способами.

Зрительное определение. На корпусе мощных SMD светодиодов стоят обозначения «–» и « » или цветная маркировка. Индикаторные диоды в виде лампочки определяют по токоведущим ножкам.

У новой детали минус длиннее плюса. А если посмотреть через прозрачную колбу на кристалл, то минусовая ножка будет отходить от его низа – подставки.

Определение свечением при подключении к аккумулятору. Для простого эксперимента светодиод соединяют последовательно с резистором сопротивлением от 680 Ом.

Вторую токоведущую ножку диода и выход сопротивления подключают к аккумулятору 12 вольт. Зная плюс и минус батареи, определяют полярность светодиода, когда появится свечение.

Измерение мультиметром. Тестер переводят в режим измерения сопротивления и щупами касаются концов токоведущих ножек.

Если плюсовой провод красного цвета правильно попал на плюс диода, а черный провод на минус, мультиметр покажет сопротивление примерно 1,7 кОм. При неправильной полярности на тестере ничего не отобразится.

Из всех вариантов самым безопасным считается определение полярности мультиметром.

Порядок работ

При соединении коннектором подбирают элемент, соответствующий по ширине светодиодной ленты и количеству контактов. Если есть силиконовое покрытие, его удаляют острым ножом.

Открывают крышечку коннектора, вставляют один конец ленты так, чтобы контакты совпали с токоведущими площадками. Крышечку прочно сжимают пальцами до легкого щелчка. Аналогичную процедуру повторяют со вторым концом ленты.

Чтобы на парных контактах припаять провода к светодиодным лентам выполняют следующие действия:

• конец провода зачищают от изоляции длиной 5 мм;
• оголенные медные жилы сгибают под углом 90 °C;
• с помощью флюса и припоя лудят токоведущие парные контакты, а также оголенные концы медных жил;
• луженый конец жилы прикладывают к токоведущему контакту и быстрым прикосновением паяльника наплавляют на соединение олово;
• аналогично надо припаивать ко второму контакту провод.

У RGB ленты 4 контакта расположены близко друг к другу. Провода разумно припаять по два штуки на соседних модулях, чтобы не получилось замыкание.

Правила соединения

Куски светодиодной ленты соединяют, соблюдая полярность. Изделие с одноцветными лампочками имеет 2 контакта. На RGB ленте присутствует 4 контакта. Провод используют сечением 0,75–0,8 мм в разноцветной изоляции, чтобы не спутать полюса.

Сращивание более 5 м не рекомендуется. Из-за падения напряжения дальние светодиоды будут светиться не на полную мощность.

Для пайки проводов используют паяльник мощностью 25–60 Вт. Максимальная температура нагрева жала – 300 °C. Потребуется флюс, тонкий припой и канифоль. Без паяльника соединение выполняют коннекторами.

Процесс спайки светодиодной ленты с проводами

На проводах выбранной длины с одной стороны удаляют изоляцию, примерно на 5 мм, и слегка царапают медные жилки для удаления оксидной плёнки. Затем плоскогубцами аккуратно скручивают жилки между собой, чтобы избежать их расслоения во время лужения и пайки.

Подготовленный проводок окунают во флюс или прислоняют к кусочку канифоли. Разогретым и залуженным жалом паяльника цепляют кусочек олова (можно с запасом) и прикладывают к зачищенному проводку на 3-5 секунд. Для лучшего взаимодействия провод медленно вращают, прижимая одновременно к жалу и канифоли. После затвердевания луженый наконечник укорачивают до длины около 3 мм.

Контакты светодиодной ленты лудят следующим образом. Жалом паяльника захватывают маленькую каплю припоя, на мгновение окунают его в канифоль и на пару секунд прислоняют к одной из контактных площадок. В результате на месте медного пятачка должна образоваться полусфера из припоя.

Когда все соединительные части залужены, пришло время спаять светодиодную ленту с электрическими проводами. Для удобства её фиксируют с помощью груза к столу или устанавливают в универсальный монтажный держатель. На жале паяльника оставляют минимальное количество олова, окунают его во флюс и на пару секунд прислоняют к спаиваемым поверхностям. Луженая часть провода должна скрыться в полусфере припоя. Аналогичная операция пайки повторяют с остальными проводниками.

Для надёжного контакта достаточно того припоя, который нанесен в процессе лужения. Только так удастся избежать лишних наплывов и замыкания контактных площадок между собой.

Если хорошо разогретым паяльником не удаётся качественно припаять провода к светодиодной ленте в течение 3-4 секунд, то следует отказаться от используемого припоя. Тугоплавкие сплавы на основе олова не пригодны для работы с тонкими проводниками, приклеенными к гибкой ленте. При длительном контакте произойдёт перегрев и отслоение контактной площадки.

Заключающий этап состоит из проверки надежности работы и изоляции припаянных проводов к светодиодной ленте с помощью термоусадочной трубки. Пайка проверяется визуально, а затем путем подключения питания к светодиодной ленте. Если все в порядке, контактные площадки чистятся от лишнего флюса с помощью тряпочки или ватки, смоченной в спирте (в случае использования нейтрального флюса, этот пункт можно пропустить).

Разновидности деталей и способы их пайки

Обычный индикаторный светодиод для печатных плат состоит из стеклянной колбы с токоведущими ножками и напоминает маленькую лампочку.

Пайку осуществляют паяльником мощностью до 60 Вт с температурой нагрева жала 260 °C. Сначала провода или контакты платы лудят припоем с канифолью.

Аналогичное действие выполняют с токоведущими ножками светодиода. Когда все будет готово, с помощью флюса и олова осуществляют пайку. Время нагрева каждой точки не должно превышать 5 секунд.

SMD светодиоды, обычно применяемые для освещения, не имеют токоведущих ножек. Вместо них на корпусе детали расположены контактные площадки.

Пайка осуществляется паяльником мощностью 12 Вт с двойным разветвлением жала.

Соединение внахлест без проводов

Чтобы правильно соединить два куска внахлест, концы светодиодной ленты отрезают впритык к токоведущим контактам. С тыльной стороны одного куска счищают клеящий слой. Контакты смазывают флюсом, лудят оловом до появления серебристой пленки.

Два куска ленты стыкуют внахлест, соблюдая полярность. Контакты прогревают паяльником не более 5 секунд. За это время олово создаст прочное соединение.