Led-ленты пайка или коннекторы, способы соединения, инструмент и материалы

При эксплуатации светодиодной ленты нередко возникают затрудненные моменты: необходимость удлинить или укоротить светодиодную плату, стыковка в месте поворота контура освещения и соединения участков.

Для соединения участков платы используются специально предназначенные устройства (соединительные провода, коннекторы) или проверенный, надежный способ – пайка.

Глоссарий

Led-лента, СДЛ – светодиодная лента.

RGB-лента – разноцветная светодиодная лента.

LED элемент, кристалл, СД – светодиод (диод).

Резистор – элемент электрической схемы, ограничивающий рабочий электрический ток.

Диэлектрик – материал не проводящий электрический ток.

Паяльник – инструмент, предназначенный для пайки и лужения при его нагреве.

Жало – наконечник паяльника, которым наноситься припой.

Полюс – определенная сторона (направленность) постоянного источника тока, «плюс» и «минус».

Стриппер – ручной инструмент для очистки кабеля от изоляции.

Канифоль, флюс – вещество, очищающее поверхность от окисления.

Припой – вещество, применяемое для пайки.

Залудить – процесс покрытия рабочей поверхности тонким слоем припоя.

Коннектор – устройство для соединения участков светодиодной ленты между собой, без припоя.

Что и где паять в led-ленте

Светодиодная лента (СДЛ) – это светоизлучающая электрическая конструкция в виде гибкой печатной платы (ленты) с равномерно нанесенными на неё источниками света – светодиодами (LED) и ограничителями электрического тока – резисторами (сопротивлениями).

Когда нужна пайка? Пример: при контурной подсветке потолка необходимо проложить СДЛ под прямым углом. Несмотря на гибкость платы, идеально прямой угол получиться только при соединении её двух частей. Поэтому её разрезают на 2 части в специально обозначенном для этого месте, чтобы не разорвать схему подключения кристаллов.

После этого приступают к работе по соединению СДЛ. Сложность процесса пайки зависит от типа (одноцветная, многоцветная) вида (открытая, герметичная) ленты, количества токоведущих дорожек, использования дополнительных устройств.

Инструмент и материалы для пайки

• Паяльник или паяльная станция, мощность которых не должна превышать 40 Вт.

При наличии у паяльника режима регулировки температуры она не должна превышать 300 ⁰С, т.к. может произойти перегрев рабочих площадок и их поломка (отслаивание токоведущих частей от платы).

Для работы выбираются средние или тонкие насадки (жало).

• Соединительные провода.

Сечение кабеля зависит от мощности потребляемой 1 метром СДЛ. Минимальное значение составляет 0,2 кв. мм. на 1 метр. Как правило, сечение составляет от 0,35 до 0,75 кв. мм.

С целью сохранения правильной полярности при соединении двух лент, выбираются проводники с разноцветной изоляционной оболочкой. Это поможет не ошибиться при подключении полюсов.

Применяют тонкие медные кабели. Их «мягкость» гарантирует более надежное соединение с рабочим контактом.

Для соединения жесткого многожильного кабеля с контактной площадкой диодной платы также используется «мягкий медный переходник» длиной от 10 до 15 см.

• Канифоль и/или флюс для очистки токоведущих частей от окиси. Канифоль как в твердом, так и в жидком виде привередлив в работе. Поэтому лучше выбрать нейтральный гель-флюс, не требующий смывания. В качестве природного аналога можно использовать сосновую и/или еловую смолу.

• Стриппер или канцелярский нож для зачистки кабеля от изоляционных материалов.

• Зубочистка для нанесения состава канифоли/флюса.
• Припой. Распространен в работе оловянно-свинцовый припой
  ПОС-60 с содержанием олова 60%, свинца – 40%.

• Изоляционный материал для защиты места припоя: силикон, термоусадочная трубка или клей. Используется для плат, покрытых силиконовой оболочкой.

• Соединяемые участки светодиодной платы.

Предварительные работы

1. Подготовка рабочей поверхности (специальный коврик для пайки, фанера, доска, картон). Лист газеты или бумаги слишком тонкий и легко прожигается, их использовать не стоит.

2. Подготовка места для установки паяльника, например, старое блюдце.
3. При необходимости разрезать СДЛ на требуемые участки в специально обозначенном на плате месте (значок ножниц).
4. Зачистка контактов (пятаки), к которым будет припаиваться второй участок платы или соединительные провода.

Для этого предварительно снимается защитный силиконовый слой (при его наличии), далее при помощи деревянной спички или обычного канцелярского ластика легкими поверхностными штрихами зачищаются пятаки. В случае сильного загрязнения можно использовать мелкую наждачную бумагу или спиртовой раствор.

Зачистка от элементов окиси проводится до появления металлического блеска, важно не повредить конструкцию коммутационной группы.

5. Закрепить участки СДЛ к рабочей поверхности. Для этого можно использовать специальный прибор «третья рука» или просто придавить их нерабочие концы тяжелыми предметами.

6. Зачистка жала паяльника от гари. Можно использовать те же материалы, что и для зачистки пятаков или специальные губки.
7. При необходимости придать жалу необходимую форму с помощью напильника. Для пайки лучше всего – заточить.
8. Залудить жало паяльника. Нагретое до 250 — 300⁰С жало окунуть в канифоль и затем нанести на него припой. Для равномерного распределения припоя жало паяльника периодически погружается в канифоль. Подготовленное жало имеет серебристый цвет.

Как спаять между собой

Спаять между собой два участка ленты (нарастить) возможно двумя способами:

1. При помощи соединительных проводов. Каждая линия соединяет между собой равнозначные контакты двух плат (плюс с плюсом, минус с минусом).
2. Соединение внахлест. Соединение происходит путем накладывания участков друг на друга и их припоем в местах контактных площадок.
3. При большой длине СДЛ используется её параллельное подключение к общей шине с помощью соединительных кабелей.

Пайка проводов к ленте

1. Зачистить концы соединительных проводов при помощи канцелярского ножа или стриппера. Открытые (голые) части слегка закрутить.

2. Залудить открытые концы. На конец паяльника берется припой. Конец кабеля опускается в канифоль и затем паяльником наносится припой. Для равномерного покрытия процесс повторяется 3-4 раза.

Длина кабеля (до 2-3 мм) выбирается таким образом, чтобы его оголенные концы легли ровно в «чашечки» контактной группы. Слишком длинный конец может вызвать замыкание контакта «плюс» и «минус» между собой.

3. Залудить контактные площадки светодиодной ленты:
   • Концом зубочистки нанести флюс на контактные площадки

• • Разогретым паяльником нанести припой на контакты, путем кратковременного прижатия (до 2 сек). Максимальное время контакта СДЛ с паяльником составляет 5 сек. Важно, не замкнуть между собой контакты при нанесении припоя.

4. Припаять соединительный провод к СДЛ. Его конец прикладывается к контактной площадке платы. Затем сверху, кратковременным не сильным нажатием, жалом паяльника наносится припой.

За счёт высокой температуры олово расплавляется и провод утопает в контактной «чашечке», тем самым гарантирует надежное соединение, защищенное от окиси.

5. Аналогично припаять второй провод.

Соединение внахлест без проводов

1. Залудить контакты одной из лент с двух сторон:
   • снять с обратной стороны платы необходимое расстояние (до 2-3 см) клеящейся основы;
   • зачистить обратную поверхность от клея;
   • залудить контактные площадки с рабочей и противоположной стороны платы.

2. залудить контакты второй ленты с рабочей стороны.
3. наложить «задние контакты» первой ленты на контакты второй ленты, расположенные на рабочей поверхности.

4. Верхние контакты первой ленты, которые должны оказаться сверху конструкции, прогреваются паяльником. Время выдержки паяльника в данном случае больше (4-5 сек), т.к. необходимо проплавить между собой обе платы.

Такое соединение не является надежным. Лучше использовать соединяющие кабели.

Пайка ленты, покрытой силиконом

1. Зачистка ленты от силиконовой изоляции.

Канцелярским ножом надрезать силикон поперек платы на небольшом расстоянии от контактной группы. Надрез должен быть не глубоким, чтобы не повредить токоведущую дорожку.

Надломить место пореза и удалить кусочек силикона.

2. Последовательно повторить процесс «пайка проводов к ленте» или «соединение внахлест без проводов».
3. Если степень защиты СДЛ предполагает силиконовое покрытие необходимо восстановить защиту с помощью термоусадочной трубки, силикона или клея.

Пайка проводов под углом

Данная схема применяется при необходимости параллельного подключения участков СДЛ к общей питающей шине.

Рисунок 104 — пример параллельного подключения участков СДЛ

При подключении кабелей последовательно к концам модуля платы и их дальнейшим загибом в сторону шины увеличивается расстояние между участками лент, что будет не эстетично смотреться при её эксплуатации.

Для этого пайка проводов производиться под углом:

1. Провод припаивается под прямым углом к контакту, который ближе расположен к питающей шине.

2. При подключении аналогично второго кабеля происходит на хлёст токоведущих частей, что может привести к замыканию контактов между собой.

Для избегания замыкания второй провод припаивается к контакту, находящемуся на плате ранее и относящийся к этой же группе диодов.

Светодиодная RGB лента

Особенность RGB ленты – это близко расположенные друг к другу контакты. При проведении работ по залудке контактов необходимо соблюдать осторожность, чтобы не замкнуть их между собой дорожками из олова, за счет небольшого расстояния.

Для этого используют следующие способы уменьшения площади наконечника (жало) паяльника:

1. Заточить имеющееся жало с использованием напильника. Процесс трудоёмкий и не рациональный, т.к. жало будет испорчено и возможно не подойдет для других работ.
2. Самостоятельное изготовление жала из жилы медного кабеля сечением 1-2 мм. Такое жало крепится к основной конструкции болтовым соединением или цанговым соединителем, в зависимости от модификации паяльника.

Небольшая площадь жилы позволит более точно и аккуратно нанести олово, но при этом может привести к быстрому перегреву прибора.

3. Приобрести готовые наконечники требуемой формы и сечения. При частой пайке СДЛ это наиболее выгодный способ.

Для параллельного подключения СДЛ, также каждый кабель припаивается под углом к одному контакту на модуле.

Частые ошибки при пайке led-ленты

1. Нагрев паяльника выше 250 — 300 ⁰С.

Высокая температура приведет к перегреву контактов и их отслаиванию от платы. Определить высокую температуру накала жала паяльника при отсутствии регулятора можно по следующим признакам:

• дым, исходящий от паяльника;
• при окунании жала в канифоль/флюс происходит их кипение;
• плохое соединение припоя к жалу;
• черный нагар на жале паяльника;
• поверхность припоя на жале паяльника рыхлая и матовая (должен быть серебристый блеск).
• Применение паяльной кислоты и/или активного флюса

Одно из отрицательных свойств кислоты – это разъедание площади вокруг контактной группы.

Активный флюс имеет долгую реакцию (взаимодействие с металлом происходит и после пайки), поэтому требует смывания.

Это отрицательно сказывается на контактной группе и может привести к нарушению её токопроводящих свойств.

2. Применение некачественных светодиодных лент.

Часто в подделках СДЛ применяют не медные сплавы, которые не подвергаются пайке.

3. Применение жестких многожильных кабелей, которые не имеют надежной фиксации припоя.

Способы соединения: паечный, коннекторный и клипсами

1. Пайка предполагает применения припоя и его нагрев под действием высокой температуры паяльника для прочного соединения контактов между собой или с кабелем.

Пайка является самым надежным способом, а оловянно-свинцовый состав защищает открытые токопроводящие части от окисления и перегрева.

Её минусом является не высокая механическая прочность, для этого место припоя защищают термоусадочной трубкой или силиконом.

2. Клипсы. Последовательно соединяют участки СДЛ только в одну линию. Устройство представляет небольшую коробочку с металлическими токопроводящими зажимами, которые устанавливаются к равнозначным контактам модулей и зажимают их между собой.
3. Коннектор – это устройство, предназначенное для соединения между собой участков СДЛ без применения пайки.

Соединительные коннекторы могут быть с соединяющими проводами и без (для соединения внахлест), различной формы коннекторов (Т-образные, угловые, прямые).

Соединение LED-ленты пластиковыми коннекторами

Коннектор – устройство, выполненное из пластика, которое позволяет соединять между собой участки светодиодной ленты без применения пайки.

Его конструкция представляет собой не большую коробку с крышкой, внутри которой установлены токопроводящие контактные группы. Контакты выполнены по типу пружинных для надежной коммутации с контактными площадками платы.

От типа СДЛ зависит количество контактов: одноцветная имеет 2контакта разной полярности «плюс» и «минус» соответственно указанные в местах соединения; RGB-лента – 4 контакта (R, G, B, V+).

Их разнообразие напрямую зависит от места их применения (поворотные, с разветвлением, прямое и т.д.)

Виды соединительных коннекторов

1. Коннекторы с проводами.

Представляет собой устройство с двумя отсеками. К контактной группе первого отсека присоединены провода, соответственно к контактам второго отсека подключается СДЛ.

«Поворотный коннектор» состоит из двух элементов, расположенных на разных концах кабелей. Применяется для соединения платы под углом и/или в разных плоскостях.

Однако для соединения участков лент под прямым углом (90⁰) или Т-образным ответвлением рациональнее применить соединительный коннектор с гибким шлейфом.

Для подключения ленты к блоку питания используют устройство с проводами, второй конец которых имеет выход к контактам БП.

Каждый провод имеет свой цвет: для одноцветных СДЛ это красный (плюс) и черный (минус), для RGB-лент – красный (R), зеленый (G), синий (B) и черный (V+).

2. Коннекторы без проводов.

Конструкция данного вида отличается от предыдущего отсутствием соединительных проводов. На их место подключается второй участок платы.

Такой способ позволяет удлинить СДЛ на прямом участке без использования поворотов.

Пошаговая инструкция по соединению

Данный способ соединения/удлинения СДЛ подходит для всех её типов. Рассмотрим на примере одноцветной платы.

1. Подготовить участки светодиодной платы.

При использовании влагозащищенной ленты необходимо зачистить её от герметичных материалов. Для этого при помощи канцелярского ножа удалить кусочки силикона, не повреждая токоведущие части платы, на расстоянии необходимом для беспрепятственной установки коннектора.

2. Очистить пятаки от окиси.
3. Открыть крышку двух отсеков пластикового коннектора.
4. Установить первый участок ленты таким образом, чтобы её контакты находились ровно под контактами – пружинами первого отсека. Правильно заводить ленту в отсек горизонтально направленным движением до упора.

При правильно подобранном устройстве контакт будет полным и надежным. В случае неправильно подобранной ширины площадь соприкосновение контактов-пружин с пятаками будет меньше, что сказывается на его пропускной способности и сроке эксплуатации диодов.

5. Проверить соблюдение полярности, т.к. при подключении кабелей может быть допущена ошибка.
6. Закрыть крышку первого отсека.
7. Аналогично установить второй участок СДЛ и закрыть крышку второго отсека.

8. Подключить удлиненную ленту к источнику питания для проверки её работоспособности.

Для влагозащищенный ленты требуется восстановить герметичный слой, однако, в данном случае это затруднено (в отличие от пайки). Возможно использование герметика и/или термоусадочных труб. Но не один из способов не гарантирует 100% защиту от влаги.

Для соединения лент, покрытых силиконовой оболочкой, без их предварительной зачистки применяются прокалывающие коннекторы. В основании которых установлены штырьки, прокалывающие силиконовой слой платы и образующие плотное, надежное соединение.

Установка диодной ленты в быстрый проводной коннектор

1. Подготовить участки лент, которые будут соединяться.
2. Коннектор с проводами расположить таким образом, чтобы белая широкая полоса смотрела вверх. Устройство необходимо держать за края корпуса, но не за провода.

3. Второй рукой легко потянуть за концы крышки второго отсека. Крышка откроется.
4. Установить конец СДЛ при этом соблюдая полярность.
5. Защелкнуть крышку.
6. Повторить процесс со вторым участком СДЛ вставив её в отсек второго устройства, расположенного на другом конце кабелей.

7. Проверить работоспособность путем подачи питания.

Плюсы и минусы соединение коннекторами

Преимущества:

1. Простота установки и демонтажа;
2. Большой выбор видов;
3. Не требуется наличие дополнительных материалов и приборов;
4. Экономия времени;
5. Низкая цена.

Минусы:

1. Место соединения контактной группы:
2. Имеет малую площадь соприкосновения, что приводит к их постоянному нагреву. Кристаллы установленные вблизи от места соединения быстрее выходят из строя.
3. Не защищено от попадания воздуха и влаги, что приводит к постепенному окислению контактов и уменьшает их проводимость.
4. Риски уменьшения срока эксплуатации СДЛ.
5. Не рекомендуется использовать на платах, которые ранее подвергались пайке, т.к. это сказывается на проводимости контактов по всей длине платы.

Коннектор или пайка?

1. Коннектор удобен в следующих случаях:
2. когда провести пайку не представляется возможным. Например, при сборке СДЛ непосредственно под потолком. Пайка на весу опасное занятие, которое может привести к ожогу в результате капания припоя и порче (прожог) потолочного покрытия.
3. При смене дизайна. СДЛ легко разбирается на участки и собирается по нужному эскизу, благодаря разнообразию коннекторов.
4. При работе с влагозащищенной лентой рекомендуется использовать пайку, т.к. она обеспечивает полноценную защиту и изоляцию от влаги.

---