Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

LED-часы; учимся паять SMD

LED-часы — учимся паять SMD

В секретных лабораториях RobotClass мы каждый день трудимся над созданием новых электронных модулей для ваших робототехнических проектов. И все эти модули как правило состоят из SMD элементов. Да что говорить, при создании современной электроники сегодня во всём мире используются SMD.

Что такое SMD?

В переводе с английского, SMD — это surface mounted device, то есть «устройство, монтируемое на поверхность». В отличие от технологий недавнего прошлого, SMD элементы занимают гораздо меньше места. SMD позволяет нам сделать устройство очень компактным. Достаточно посмотреть на материнскую плату любого смартфона, чтобы понять о чем идет речь.

SMD бывают разных размеров. Элементы прямоугольной формы такие как светодиоды или резисторы измеряются по длинам сторон. Например, на Ардуино установлены светодиоды 0805. В переводе с дюймовой системы в метрическую это соответствует размеру 2 x 1,25 мм. А большинство керамических конденсаторов на той же плате имеют размер 0603 = 1,6 x 0,8 мм.

У обычных диодов размеры другие. Например размер диода SOD-123 соответствует 3,68 x 1,17 x 1,60 мм. А вот пример трёхногого транзистора: SOT-323 = 2 x 1,25 x 0,95 мм. В общем, существует большое разнообразие типов и размеров корпусов SMD.

Набор LED-часы

Чтобы помочь вам окунуться в мир современной микроэлектроники, мы сделали специальный набор для обучения пайке SMD элементов — LED-часы. Набор содержит SMD разных размеров и печатную плату, на которую всё это нужно припаять. На плате уже имеется микроконтроллер и кварцевый резонатор, которые мы не рискнули давать отдельно (по крайней мере в этой версии).

Набор LED-часы от RobotClass

Чтобы часы заработали потребуется смонтировать на плате 61 светодиод, немного резисторов и керамических конденсаторов. Тренировка идет шаг за шагом, с постепенным усложнением. Сначала нужно будет припаять 12 самых крупных светодиодов 1206, затем ещё 49, но уже меньшего размера — 0805. В конце останется припаять совсем чуть-чуть самых мелких резисторов и конденсаторов 0603.

Собрав всё воедино, вы получите работающие наручные светодиодные часы со стрелкой!

В состав набора входит:

  • печатная плата с предустановленным и уже запрограммированным микроконтроллером;
  • светодиоды размера 1206;
  • светодиоды размера 0805;
  • резисторы размера 0603;
  • конденсаторы размера 0603;
  • крепление батарейки;
  • элемент питания CR2032.

Для успешной работы с набором потребуется правильный инструмент:

  • паяльник с регулировкой температуры и острым жалом, а лучше паяльная станция;
  • пинцет с тонкими и ровными губцами;
  • припой с флюсом диаметром 0,5 — 0,8 мм;
  • жидкий флюс (опционально).

Видеоурок по монтажу SMD

Специально для набора LED-часы мы сделали видеоурок по основами пайки SMD.

Пайка SMD светодиодов на плату

При изготовлении светотехнических изделий, в которых применяются светодиоды поверхностного монтажа – пайка SMD светодиодов производится автоматически. Ручная пайка таких светодиодов может потребоваться в нескольких случаях – при ремонте устройств или при их макетировании в процессе проектирования изделия. Иногда паяют вручную при начале мелкосерийного производства новых изделий.

Читайте так же:
Кпд зубчатой передачи формула

В процессе ручной и механизированной пайки главная проблема при пайке светодиодов на плату – выдержать необходимый температурный режим и не перегреть корпуса светодиодов. Точнее на перегрев плохо реагируют полупроводниковые материалы светоизлучающего кристалла.

Последствием перегрева кристалла может быть ускоренная деградация светодиода, при которой:

  • уменьшается яркость свечения светодиода;
  • меняется оттенок света;
  • светодиод может за считанные недели или даже дни почти погаснуть или физически выгореть от перегрева.

Процедура ручной пайки SMD-светодиодов на плату

Если вы будете ремонтировать светотехническое изделие с SMD-светодиодами, то процедура будет состоять из таких этапов:

  1. демонтаж светодиода, вышедшего из строя;
  2. подготовка места пайки нового светодиода;
  3. установка светодиода на место и его крепление;
  4. пайка светодиода;
  5. промывка пайки и ее защита.

Для демонтажа можно использовать обычный маломощный паяльник, например, мощностью 25 Вт. Ему утончают жало до 1 – 2 мм и облуживают кончик.

Если пайки были покрыты защитным лаком, то его или смывают, или аккуратно сдирают небольшую часть скальпелем или монтажным ножом. Очищенное место быстро прогревают жалом паяльника до расплавления припоя и «промокают» его кусочком экранирующей оплетки, снятой с кабеля. Можно для этой цели скрутить в «кисточку» несколько тонких проводков.

Так распаивают и очищают все контакты корпуса светодиода, после чего снимают его с платы. Контактные площадки на плате паяльником очищают от остатков припоя. Новый светодиод устанавливают на его штатное место. Смачивают контактные площадки и контакты SMD-корпуса спирто-канифольным флюсом и пропаивают их.

Делать это нужно быстро, чтобы не была превышена допустимая температура пайки светодиодов.

Полученные пайки должны иметь гладкую блестящую поверхность и полностью покрывать контакт на корпусе и контактную площадку на плате.

После проверки качества пайки они промываются спиртом от остатков флюса. После чего они и корпуса светодиодов защищаются от внешнего воздействия нанесением слоя защитного лака. Так паяют вручную при мелкосерийном производстве.

Если имеется возможность изготовления трафаретов для нанесения паяльной пасты на контактные площадки на плате, то одному человеку можно делать до 5 и более тысяч паек за смену. Паяльная паста – это смесь флюса и пылеобразного припоя.

Как правильно следует паять светодиоды

В наше время самым распространенным видом освещения является светодиодное. Благодаря огромному количеству преимуществ, такие источники света заняли свое место практически в любой сфере человеческой деятельности.

Разнообразие цветов свечения светодиодов

Без них уже нельзя представить радиоэлектронную технику, современные игрушки и многие другие атрибуты современного общества. Особенно часто в качестве осветительных приборов сегодня используются светодиодные ленты. Поэтому очень важно знать, как паять диоды своими руками, чтобы самостоятельно чинить в быту вышедшие из строя радиоэлектрические детали или их правильно заменить.

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).
Читайте так же:
Для чего используют струбцину

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

Закон Ома для участка цепи

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

Формула вычисления мощности

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).

Устройство для подключения светодиодов

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.

Что необходимо для работы

Многие любители радиоэлектроники, практикующие самостоятельную сборку различных приборов, интересуются возможностью самостоятельной пайки светодиодов (например, типа SMD) для схем. При наличии должных инструментов, а также знаний, самостоятельное создание таких схем вполне возможно.
Для такого вида работ вам понадобятся:

  • тестер;
  • калькулятор;
  • медицинский пинцет (необязательно, но рекомендуется);
  • паяльник.

Прибор для проверки работы

Обратите внимание! При работе со светодиодами, особенно при их проверке, нужно следить за тем, чтобы не направлять луч, идущий от этих элементов, себе в глаза.

Как видим, набор инструментов здесь невелик и легко найдется в любом доме. С таким набором вы сможете правильно припаять диоды, как в схеме, так и последовательно в составе светодиодной ленты.

Читайте так же:
Кмэ 1810 схема подключения

Строение диодных элементов и как их паять

Стандартный светодиод представляет собой стеклянную колбу с примерным диаметром в 5 мм, к которой прикреплен ножки-выводы.

Внешний вид диодов

Внешний вид диода

Короткая ножка представляет собой минусовый вывод, а длинная – плюсовой. Если их перепутать при пайке, то светодиод не загорится.
Процесс пайки таких элементов имеет следующий алгоритм:

  • каждый диод размещаем в своем месте;
  • места пайки следует обработать обычным оловом, флюсом;
  • после этого прикладываем к ним на пару секунд паяльник;
  • после этого остатки ножек можно просто откусить.

После того как вы припаяли все светодиоды к схеме, необходимо проверить дело рук своих. Для этого их следует подсоединить к питанию. Если все диоды светятся, это означает, что вы все сделали правильно.
Кроме этого есть светодиоды, которые для удобства работы с ними, выпускаются в виде специальных лент. Их можно нарезать и соединять друг с другом, что дает возможность использовать их для подсветки помещений, витрин и т.д.

Точка для разрезания светодиодной ленты

Места для разрезания led ленты и пайки проводов

Резать такую ленту нужно только в соответствующих местах. Если разрезать в другом месте, то вы просто испортите изделие, повредив соединение светодиодов. Спаивать такие кусочки нужно с помощью специальных контактных площадок, которыми заканчиваются эти участки.

Обратите внимание! Паять светодиодные ленты можно при помощи паяльника с мощностью в 40 В.

В качестве флюса здесь стоит использовать специальный раствор, который имеет вид геля. Помните, что концы проводов в данной ситуации стоит хорошо залудить. Также моно использовать специальные приспособления для создания контактов между кусками светодиодной ленты – коннекторы. Но они стоят достаточно дорого, поэтому редко применяются.

Особенности пайки

После того, как мы освежили школьные знания и азы подключения светодиодных элементов, а также нашли все необходимые инструменты, можно приступать к непосредственной работе с деталями.
Светодиоды можно подключать последовательно. Здесь важно знать, как это следует делать правильно.

Обратите внимание! Для того чтобы последовательно припаять диоды, следует подбирать их с одинаковыми параметрами.

Получившиеся цепочки светодиодов можно использовать в самых различных приборах и назначениях. Наиболее часто с их помощью организуют различного рода подсветки (открытые или закрытые) помещений, а также транспортных средств. При установке таких цепочек следует помнить о том, что напряжение в электросети автомобиля будет выше, чем 12 В (14-14,5 В). Для сети питания машины не характерно постоянство напряжение. Чтобы подавить возможные помехи, нужны специальные стабилизаторы напряжения.

Стабилизатор напряжения

Самостоятельный сбор стабилизаторов напряжения возможен на основе микросхем КРЕН8А и К142ЕН8А для сети 9 В. Микросхемы КРЕН8Б и К142ЕН8Б подойдут для сети напряжения в 12 В.
Для припайки данного элемента подойдет малогабаритный паяльник. Его жало должно нагреваться до 260 градусов.

Обратите внимание! Длительность процесса пайки на каждую точку должна составлять 3-5 секунд.

Что сама пайка прошла правильно, необходимо знать следующие правила и рекомендации:

  • при отсутствии даже минимального опыта пайки необходимо предварительно потренироваться. Иначе велик риск того, что светодиоды не будут работать или вообще испортятся. Для повышения своих навыков следует использовать провода с разным сечением;
  • обязательно необходимо использовать стандартный оловянно-свинцовый припой, флюс для алюминия;
Читайте так же:
Изготовление точечной сварки своими руками

Флюс для пойки светодиодов

Флюс для алюминия

  • провода, которые не были покрыты окислами, необходимо сразу же после оголения лудить. Для этого нужно взять небольшое количество припоя и разогреть его на жале паяльника. Затем касаемся им канифоли и проводим по оголенным участкам проводов. В результате таких манипуляций припой растечется тонкой пленкой;
  • иногда лужение не допускается. Тогда провод следует положить на таблетку аспирина и нагреть паяльником. Нагревание длится 3-5 секунд.

Припаивание светодиода

Процесс пайки светодиодов

Зная эти правила, вы сможете правильно спаять светодиоды последовательно.

Другой вариант пайки

Кроме обычных светодиодов, существуют чипы, которые монтируются в светодиодные ленты. Наиболее часто встречаемыми на сегодняшний день являются светодиоды типа SMD.

Различные модели светодиодов

Этот элемент электросхемы представляет собой безвыводной компонент. SMD не имеет традиционных проволочных выводов из меди. Поэтому такие элементы соединяются с помощью дорожек печатной платы. Для соединения SMD диода с платой также используется пайка. К ним необходимо припаять дорожки путей и контактные площадки.
Запаять такой компонент схемы несложно, поскольку для этого можно использовать маломощный тип паяльника на 10-12 Вт. Поэтому можно вполне удобно и быстро спаять каждый последовательно расположенные контакт в отдельности.

Пример пайки SMD компонентов

Бывают ситуации, когда необходимо выпаять SMD-компоненты для их замены или проверки. В такой ситуации, чтобы не допустить перегрева элемента, нужно прогревать все его выводы одновременно. Если такая потребность с SMD-компонентами случается часто, тогда имеет смысл приобрести специальный набор жал для паяльника.
Эти жала должны иметь два или три маленьких разветвленных окончания. С ними очень легко работать с SMD, так как риск их повреждения минимизируется даже в тогда, когда они приклеены к печатной плате.
Иногда невозможно использовать маломощный паяльник. Тогда, чтобы не повредить элемент во время пайки, к жалу мощного паяльника следует навить медный провод с диаметром в один миллиметр.

Применение паяльника с навитым проводом

Навитый на жало провод

С такой самодельной насадкой будет достаточно легко обходиться и мощным паяльником при работе с SMD светодиодами.

Заключение

Руководствуясь описанными правилами и рекомендациями, припаять светодиоды различных типов можно достаточно быстро и качественно. Но для этого нужен опыт работы, необходимые знания и инструменты. Учитывая эти нюансы, можно собрать своими руками любой прибор, в составе которого имеются диоды.

Почему светодиоды для поверхностного монтажа поставляются в запечатанном пакете с влагопоглотителем?

У меня был выбор из 0805 светодиодов в моем последнем заказе Mouser, и я был немного удивлен, обнаружив, что они прибыли в термосваренных (а не свернутых и заклеенных наклейками) пакетах, содержащих пакет с влагопоглотителем и какой-то лакмусовой бумаги индикатор, говорящий что-то о выпекании их, если точки на нем стали розовыми (вместо синих).

Читайте так же:
Антибактериальные лампы для дома

запечатанная сумка с предостерегающими наклейками

Количество светодиодов, проходящих через отверстия в том же порядке, попало в обычную антистатическую сумку с наклейкой.

Что случилось со светодиодами SMD, что они работают так усердно, чтобы держать их сухими? Конечно, их сухость не может быть гарантирована, когда они установлены. Это связано с их паяемостью или чем-то? Почему это будет отличаться от других частей SMD?

отметка

проезжий

Том Карпентер

Сквозные отверстия обычно запаиваются вручную или волной. Они применяются при локальном нагревании колодок, а не самого компонента.

SMD-детали, с другой стороны, как правило, припаяны. Это включает помещение всей детали в горячую духовку на длительное время. Компоненты обычно изготавливаются из пористых материалов, которые по своей природе поглощают влагу из атмосферы. Если в них попадет вода, помещение деталей в печь может привести к тому, что они быстро превратятся в пар, который в свою очередь расширяется и может сломать или разрушить деталь. Как таковые устройства упакованы для транспортировки таким образом, чтобы снизить риск воздействия влаги.

Части, которые были в запечатанном пакете или которые находились в течение длительных периодов времени, как правило, выпекают при более низкой температуре, чтобы сначала выпарить воду, а затем переплавить, чтобы остановить разрушение.

В случае, когда детали паяются вручную, выпечка, вероятно, не требуется, тем более что это, скорее всего, не будет производственным циклом. Но дистрибьютор этого не знает, поэтому он выполняет свои обязанности и обеспечивает надлежащую упаковку деталей.

То же самое относится и к ИС, и к светодиодам. Фактически существуют также разные классы чувствительности — некоторые детали более чувствительны к влаге, чем другие, и в результате требуют разных уровней упаковки и / или имеют разные сроки годности.

В вашем случае это устройство уровня 2, которое является одной из наименее чувствительных частей — предварительная выпечка строго не требуется, если на них не воздействует влажность> 60%, измеренная при комнатной температуре, и их можно хранить в упакованном пакете для многих месяцы.

Дуэйн Рейд

Пакет LED будет поглощать влагу. Когда вы поднимаете упаковку до температуры пайки, влага превращается в пар, и повышенное внутреннее давление приведет к повреждению или разрушению компонента.

Мы имеем дело с этим каждый раз, когда работаем с чувствительными к влаге устройствами SMT, такими как керамические конденсаторы. Их нужно запекать до пайки — вручную или с помощью оплавления.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector