Светодиодную ленту можно соединить двумя способами: либо с помощью коннекторов — специальных соединителей с подпружиненными контактами, либо с помощью пайки. Коннекторы, безусловно, удобны при монтаже светодиодной ленты, но в ряде случаев они не могут обеспечить долговечный и надёжный контакт. К таким случаям относится воздействие вредных факторов окружающей среды, таких как повышенная влажность и температура. Контакты соединенные с помощью пайки, в свою очередь, практически не страдают от этих факторов. Тем не менее у пайки есть также недостатки, соединение получается хрупким и при воздействии вибрации может разрушаться.
Но если говорить о соединении светодиодной ленты, то зачастую она не подвергается воздействию вибрации, поэтому её лучше паять.
У людей, которые знакомы с паяльником на уровне «умею залудить и спаять провода» пайка проводов к светодиодной ленте вызывает затруднения: провод не припаивается, либо соединение просто разваливается. И связано это с трудностями, которые возникают при лужении контактных площадок ленты. Тем же, кто уверенно орудует паяльником, эти затруднения непонятны. Цель этой статьи — показать, как и чем можно припаять ленту и особенности этого процесса.
Материалы и оборудование
Для пайки нам понадобятся:
· Паяльник.
· Припой.
· Флюс.
· Провода.
Пройдемся по этому списку сверху вниз. Паяльники бывают разными, как по мощности так и по форме, размерам и материалу, из которого изготовлено жало. Само же жало в любом паяльнике можно заменить, либо оно фиксируется болтом, либо кожухом, как в жалах типа Hako 900m (самые распространенные жала на китайских паяльниках).
Жала различают двух видов — медные и несгораемые. Отличия заключаются в том, что медное жало нужно чистить и лудить их рабочую часть. Несгораемые жала периодически лудить не нужно, достаточно содержать их в чистоте. Несгораемые жала нельзя точить или зачищать, то есть подвергать механической обработки, дело в том, что поверхность таких жал покрыта слоем материала, по которому хорошо растекается припой. Я не химик и не материаловед, поэтому разбираться какое именно покрытие у таких жал мне просто неинтересно.
Тем не менее, даже несгораемые жала рано или поздно сгорают, они перестают удерживать припой и паять ими становится невозможно. Медные жала могут повторно зачищаться и лудиться до тех пор, пока полностью не выгорят и не сточатся. Форму медного жала можно сделать любую, и переточить их как вам удобно. Лично я предпочитаю использовать именно медные жала, ими как-то привычнее.
Паяльники могут отличаться конструктивно и по мощности, для бытового нечастого использования хорошо подходят отечественные паяльники типа ЭПСН (как советские, так и современные). Чтобы припаять проводок к плате или заменить пару деталей, припаять провода к светодиодной ленте — подойдет паяльник мощностью около 25-40 ватт со средним жалом, толщиной около 2-х спичек. Для пайки проводов и скруток лучше выбрать изделие мощностью 40-60 ватт с толстым жалом, толщиной с мизинец. Паяльники мощностью 100 и более ватт используются для лужения толстых проводников (десятки мм²), для запаивания каких-либо поверхностей, типа радиаторов.
Мощность определяет в большей степени скорость нагрева и возможность поддержания температуры при пайке, но эти две вещи сильно зависят и от толщины жала. Дело в том, что когда вы касаетесь жалом спаиваемого соединения, тепло от жала переносится на выводы элементов, которые соединяются, на дорожки печатной платы и т.д.
Если спаиваются габаритные теплоёмкие детали, то температура жала быстро снизится и не будет способно прогреть поверхности до температуры необходимой, для плавления и растекания припоя. В результате соединение либо не получается вообще, либо получается ненадежным (т.н. холодная пайка). В этом случае необходимо либо повышать температуру жала, если есть такая функция у вашего паяльника, либо использовать массивное жало с большой теплоёмкостью, которое будет способно передать столько тепла поверхностям, сколько нужно для надежного соединения.
Короче говоря, чем более крупные элементы вы паяете – тем мощнее нужен паяльник и тем толще и тяжелее нужно жало.
Припои также бывают разные, в общем случае припой — это сплав олова и свинца, в частных случаях в припое могут содержаться и другие материалы, например, серебро. Самый подходящий для пайти радиоэлектронных компонентов и проводов – это ПОС-61, в нём содержится 61% олова и 39% свинца, температура его плавления 183°C. Другие припои отличаются по температуре плавления, например, ПОС-40 (40% олова) плавится при температуре 238 градусов. Так различают тугоплавкие и легкоплавкие припои. Есть и совсем низкотемпературные сплавы, как РОЗЕ, например, он плавится при температуре в 94°C
Итак, как отмечалось выше, использовать для пайки светодиодной ленты рациональнее всего распространенный ПОС-61. Многие припои зарубежных производителей, в том числе и из Китая, имеют другую маркировку, но обычно на этикетке указывается состав, ищите тот у которого указано Sn-60% (олово), Pb-40% (свинец) или около того, он будет приблизительно таким же, как ПОС-61.
И еще один нюанс, который нужно знать о припое. В современном мире они поставляются чаще всего в виде проволоки свитой в спирали, либо на катушке (как показано на иллюстрациях выше) бывают разного диаметра. По выбору диаметра особых рекомендаций нет, каждый выбирает как ему удобнее. Но вот проволока может быть как просто из припоя, так и в виде трубки с флюсом внутри. На фотографии катушки ПОС-61 вы могли заметить на этикетке пометку «с канифолью». То есть флюс, в этом случае канифоль, уже содержится в припое, при пайке тогда можно не использовать дополнительный флюс, но бывает так, что всё же лучше использовать.
Флюс нужен для удаления окислов с соединяемых поверхностях. Если поверхности сильно окислены, то прежде чем приступать к пайке лучше эти окислы предварительно удалить вручную. Флюс удалит оставшиеся тонкие оксидные пленки и различные диэлектрические включения с поверхности. Флюсы также бывают разными – активными и пассивными. Активные лучше удаляют окислы с поверхности, но после пайки их необходимо смывать, чтобы избежать разрушения контактов.
Активный – понятие растяжимое, флюсы бывают разной степени активности. Смывать можно спиртом или другими специальными средствами, можно даже водой с мылом. Самый известный пример, это высокоактивный флюс, так называемая «паяльная» кислота, то есть травленная соляная кислота.
Самый распространенный вариант пассивного флюса – та самая канифоль. Пассивные флюсы можно не смывать после пайки.
Канифоль
Сейчас в продаже можно найти много разных флюсов, в виде жидкостей (популярный ЛТИ-120 или СКФ – спиртоканифольный флюс), в виде паст и гелей, как F2000 и ей подобные зелёные и желтые пасты, или RMA-223 и NC-559, некоторые из них не требуют смывки после пайки (пассивные и неразрушающие соединения), некоторые производитель рекомендует удалять с места соединения (активные).
Удалять флюс с плат и других соединений удобно зубной щеткой и спиртом, или средствами в виде спрея.
Пайка светодиодной ленты
На этом предлагаю закончить затянувшийся ликбез по пайке и материалам для неё и перейти непосредственно к теме статьи — как припаять провода к светодиодной ленте или соединить два куска ленты между собой.
Начнем с того, что жало вашего паяльника должно быть хорошо залужено, его кончик равномерно покрыт припоем и блестеть. Если это не так, то если у вас несгораемое жало – его следует очистить горячим об целлюлозную смоченную губку, а если не поможет, то заменить. Если медное – нагреть, зачистить напильником, окунуть в канифоль и намазать на него припой.
После этого нужно подготовить контактные площадки светодиодной ленты, залудив их. Для этого я предварительно снял силиконовый защитный слой с ленты и зачистил контактные площадки до блеска, на фото ниже вы видите результат лужения 5 разными припоями (канифоль, ППВ101, F2000, ЛТИ-120, NC-559). Субъективно я считаю, что лучше всего с задачей справляется ЛТИ-120 (при этом он недорогой), ППВ101 (оставляет много грязи после себя) и относительно дорогой NC-559. Как вели себя каждый из этих флюсов вы увидите в видеоролике в конце статьи.
После того как залужены контактные площадки на ленте нужно залудить провода, которые вы будете к ним припаивать. Для этого снимаем изоляцию с проводов, если нужно зачищаем жилы до характерного блеска и набираем припой на кончик паяльника и прижимаем им провод к канифоли, если вы используете не канифоль, то просто покройте провод флюсом, и жалом нанесите припой.
Теперь нужно припаять провода к ленте. На всех этапах работы паяльник должен быть хорошо прогретым и хорошо плавить припой. При пайке проводов к контактной площадке, главное не держать паяльник слишком долго – прикоснулись проводом к контакту, прижали его паяльником, как только заметили, что припой стал сильнее блестеть, он расплавился, сразу же убирайте паяльник. Времени это занимает не больше секунды. Перед тем как припаивать провода рекомендуется повторно нанести немного флюса на контакты ленты.
Если нужно спаять ленты встык, но без промежутка, то нужно залудить контакты лент наложить их друг на друга с небольшим смещением так, чтобы из-под верхней ленты виднелись контакты нижней ленты, после чего пропаять их. Такое соединение может разрушиться от вибрации, поэтому не будет лишним запаять туда проволочки. Хотя справедливости ради стоит отметить, что в дешевых китайских лентах бывает, что такие соединения сделаны чуть ли не через каждые полметра. Видимо, китайцы их спаивают из обрезков или отходов производства.
На этом закончим разговор о соединении светодиодных лент, также прикладываю видео, для большей наглядности вышесказанного.
Алексей Бартош специально для ЭТМ