Ремонт светодиодных ламп - замена светодиода в неисправной лампе. Пайка SMD компонентов в домашних условиях Как паять светодиоды

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

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

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

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

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.

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

📋 Пройдите тест и проверьте ваши знания

На работе на одном из объектов сгорел светодиодный светильник. Светильник на гарантии, но срок поставки в Россию — 1-2 месяца, а сдавать объект в эксплуатацию надо было в течение 1 недели. Приняли решение самостоятельно заменить светодиод.

Заказали кристалл, по своим техническим характеристикам аналогичный неисправному.

Вот так выглядит светильник:

Видно, что горит только 1 кристалл из 4. Заменить светодиод не так-то просто. Если «сдуть» горячим воздухом сдохший светодиод еще можно, то припаять уже невозможно — плавится линза и корпус диода, но никак не припаивается.Одна беда была — на замену пришли кристаллы без ножек, только с контактными площадками под самим кристаллом.

Процесс замены непосредственно этого светодиода я не снимал,т.к. происходило все в срочном порядке, а вот пайку аналогичных светодиодов меньшей мощности для другого проекта я задокументировал как следует.

Для пайки нам потребуется паяльный фен и деревянный кубик.

В кубике делаем отверстия и пропилы так, как показано на чертеже:

На верхнем рисунке показан вид сбоку. Делаем 2 отверстия: сверху-вниз до центра и сбоку в центр под углом — это будет воздуховод для горячего воздуха из фена. Воздух будет направляться на центр алюминиевой пластины, на которую будет припаиваться светодиод.

На поверхности кубика делаем надпилы, чтобы потоками воздуха не сдувало площадку для пайки.

Вот такой кубик у вас должен получиться:

Лудим сам кристалл обычным паяльником:

Прижимаем пинцетом к площадке, вставляем фен и ждем, пока из-под площадки не вытекут излишки припоя. Можно заранее прогреть площадку.

Сам процесс занимает порядка 10-15 секунд в зависимости от температуры фена и скорости потока воздуха. Кубик слегка воняет, но не горит. Температура пайки — 350-400 гр.

На 3д принтере напечатали корпуса для этих светодиодов. Приклеили линзы и вот что получилось:

Корпуса убогие и простые, но зато поворотные. Светодиод можно направить в любое направление. Кстати, проект называется «Нетемно», инсталляция будет демонстрироваться в г.Екатеринбурге 21 декабря. В одном из переулков в арке на ул.Пушкина (в 20 м от Рози Джейн).

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.

Можно ли отремонтировать покупные светодиодные лампы? Вопрос этот, с учетом дороговизны ламп, достаточно актуальный, по этому поводу на интернет-форумах написано уже немало. Чаще всего обсуждаются вопросы ремонта ламп, купленных на Алиэкспресс.

В статье в числе прочего было рассказано и о покупке столь популярных в последнее время светодиодных ламп. Собственно, с этих ламп статья и начиналась: качество этих ламп оставляло желать лучшего, в основном привлекала низкая цена. Но в некоторых местах, где не требуется слишком большой освещенности, эти лампы пришлись как нельзя кстати.

При дальнейшей эксплуатации выяснилось, что эти лампы не столь долговечны, как обещано в рекламе. Если лампы торговой марки «Навигатор» у автора статьи работают безотказно уже почти два года, то лампы, купленные на «Алиэкспресс» выходят из строя через месяц - другой, а то и раньше. Показателен случай, когда замененная вечером лампа, на другой день уже просто не включилась. В итоге две неисправных одинаковых лампы.

Кто-нибудь другой просто выбросил бы негодную лампу, но только не радиолюбитель. Поэтому радиолюбители, сначала пытаются выяснить масштаб катастрофы, и, если есть возможность, устранить дефект. Так было и на этот раз. Не то чтобы китайские лампы слишком дорогие, но если получится восстановить, то другую лампу покупать не придется. Как говорится, экономия налицо.

Внешний вид этих ламп показан на рисунке.

Этот рисунок взят с сайта «Алиэкспресс». Видимо, продавцы предполагали, что такие лампы будет кто-то разбирать и ремонтировать, причем, ремонт, как говорится, не за горами. Более крупно плата показана на рисунке ниже. Из надписи на плате нетрудно понять, что лампа собрана из 34 светодиодов типоразмера SMD2835 (2,8*3,5 мм).

Разборка лампы показала, что внутри находится небольшая плата источника питания. На фото видны только , все остальные детали выполнены SMD монтажом и находятся на обратной стороне платы.

Схема, собранная на плате, показана на рисунке ниже. Проще придумать невозможно: обычный бестрансформаторный блок питания с гасящим конденсатором.

Назначение деталей понятно: резисторы R1, R3 разряжают конденсаторы после отключения от сети. Делается это для того, чтобы не щипало током при касании руками этих конденсаторов. В отношении конденсатора C1 все понятно. Если вывернуть лампу из патрона, то прикосновение к цоколю может быть не очень приятным. Все зависит от того, какой заряд останется на конденсаторе C1.

Заряд на электролитическом конденсаторе может остаться лишь в случае, если оборвется хотя бы один светодиод. Этот заряд можно будет «пощупать» только разобрав лампу. Хотя резистор R3 имеет еще одно назначение.

В случае перегорания светодиодной цепочки (хотя бы одного светодиода) напряжение на электролитическом конденсаторе остается на уровне, не превышающем рабочее напряжение электролитического конденсатора.

На схеме рабочее напряжение электролита 250В. Если предположить, что падение напряжения на одном светодиоде составляет 3В, то на 34-х светодиодах упадет 34*3=102В. Получается что-то вроде параметрического стабилизатора напряжения. Поэтому 250В, теоретически более, чем достаточно.

Подобным образом, видимо, рассуждали и китайские разработчики: встречаются лампы, у которых рабочее напряжение электролитического конденсатора всего 100В. В основном это малогабаритные лампы мощностью 3…5Вт, куда трудно спрятать высоковольтный конденсатор. В показанной на фото лампе, рабочее напряжение электролитического конденсатора 400В. Но резистор R3, скорей всего, лишним не будет.

Резистор R2 предназначен для ограничения тока через светодиоды. Но это только на схеме. На самом деле, на печатной плате внутри лампы его просто нет. Функцию ограничения тока через светодиодную цепочку с успехом выполняет конденсатор C1. Это как вариант схемы. Может быть, другие производители этот резистор все-таки ставят.

Итак, как было написано чуть выше, в наличии оказались сразу две неисправных лампы, у каждой сгорел всего-навсего один светодиод. Причем, видимых дефектов в виде копоти на плате, разрушения или почернения самого светодиода не было. Поэтому неисправный пришлось отыскивать. Сделать это достаточно просто: при светодиоды слабо засвечиваются. Естественно, если щупы мультиметра подключены в прямом направлении.

Было решено пустить одну лампу на запчасти, снять с нее светодиод и перепаять на другую. Попытки отпаять светодиод с помощью термофена не увенчались успехом: светодиод никак не хотел отпаиваться.

Дело в том, что с обратной стороны печатной платы находится алюминиевый радиатор, ведь светодиоды, как и все полупроводниковые приборы, очень не любят высокой температуры. Но даже и без радиатора, процесс отпаивания деталей с печатной платы намного сложнее и драматичней, нежели припаивание на плату новых деталей.

Начинать ремонт с поиска неисправного светодиода следует в том случае, если лампа погасла совсем и сразу. Если же лампа начинает мигать, или просто слабо светит, то неисправность кроется в блоке питания. Чаще всего это происходит по причине неисправности конденсатора C1.

Самый простой вариант ремонта - заменить конденсатор C1 заведомо исправным. Неисправный электролитический конденсатор почти всегда можно определить на глаз по вспухшему донышку. Именно так ведут себя современные взрывобезопасные электролиты.

После обнаружения неисправного светодиода отпаять его проще всего следующим образом. Первое, что надо сделать, это убрать желтый эластичный светофильтр с помощью тонкой отвертки или иглы. Под ним окажется металлическая поверхность с кристаллом. На эту поверхность положить кусочек припоя и небольшое количество гелеобразного флюса. Хорошо разогретым паяльником мощностью не менее 60…80Вт прогревать этот «бутерброд» до тех пор, пока светодиод не отпаяется от платы.

Несколько лучших результатов можно добиться, если вместо припоя положить легкоплавкий сплав, например, сплав Вуда. Такой сплав в виде небольших лепешечек продается на радиорынках. Смешиваясь с основным припоем, как правило, бессвинцовым, сплав Вуда снижает температуру плавления бессвинцового припоя. Поэтому процесс отпаивания становится более легким и быстрым, вероятность перегреть печатную плату существенно снижается.

Еще один способ отпаять неисправный светодиод это термопинцет. Но этот инструмент есть не у всех, да и покупать его ради одноразового применения вряд ли стоит. Поэтому, лучше изготовить П-образное жало, или воспользоваться самодельным жалом, показанным на рисунке ниже.

После того, как неисправный светодиод отпаян, остается заменить его на новый. Светодиоды типоразмеров 2835 или 5730 можно заказать там же, где были куплены лампы, на Алиэкспресс. Стоят они там совсем недорого, порядка 50 рублей за сто штук.

Судя по цене, это не самые лучшие светодиоды, но лампы были все-таки отремонтированы, и свечение этих светодиодов ничуть не хуже, чем тех, что были изначально.

Припаять новый светодиод на плату особого труда не составит. Это можно сделать обычным паяльником. Остатки старого бессвинцового припоя с платы следует удалить. Лучше всего это сделать с помощью проволочной оплетки с экранированного провода.

Оплетку надо пропитать флюсом, в простейшем случае канифолью. Затем хорошо нагретым паяльником через оплетку провести по контактным площадкам, припой впитается в оплетку. После чего облудить контакты платы припоем ПОС 61 или подобным.

Теперь осталось только припаять установленный на контактные площадки светодиод. Контакты светодиода обязательно покрыть слоем флюса, лучше гелеобразного. После этого достаточно коснуться паяльником торцов светодиода, чтобы расплавить оставшийся на контактах платы припой. Пайка происходит настолько быстро, что палец, придерживающий светодиод на плате не ощущает никакого повышения температуры.

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.