LED szalagok és vezetékek forrasztása

LED szalagok vásárlásakor, illetve az azt követő szerelési munkálatok során gyakran ütközünk abba a problémába, hogy a szalagokat meg kell toldani, egymáshoz illetve a betápláló vezetékekhez kell kapcsolni. Az esetek nagy része megoldható forrasztásmentes csatlakozó elemekkel, de sokan ezeket nem kedvelik,vélt vagy valós kontakthibáktól félve.

Murphy óta tudjuk, hogy ami elromolhat az el is romlik és ezt a törvényt alapul véve minden csatlakozási pont lehet kontakthibás főleg ha csak szorítós rögzítőelemet alkalmazunk. Természetesen ennek a törvénynek a gyakori bekövetkezését, tehát, jelen esetben a csatlakozási pontok kontakthibáit nagyban elősegítik a rossz minőségű toldóelemek is.

El is jutottunk a szalagok összeszerelésének és üzembe helyezésnek az egyik legrettegettebb szakaszához.

Mi a megoldás ha valaki nem akar attól rettegni az esti horrorfilm nézés közben, hogy a fényt adó LED szalagja egy kontakthiba miatt egyszer csak kialszik? A tökéletes kötésnek van más lehetősége mint a forrasztás? Van, a termék pedig a minőségi toldóelem.

LED szalagokat forrasztással vagy toldóelem használatával kapcsoljuk össze?

Akkor itt most álljunk meg egy gondolatnyi időre és döntsünk, forrasztunk, vagy toldóelemet használunk. A válasz nem ennyire egyszerű de vágjunk bele.

Több éves tapasztalat, hogy a jó toldóelem felér egy forrasztással és nem kell tőle félni, a félelmet tartogassuk csak az esti filmnézésre.

A toldóelemek mellett szól az a tény is, hogy legyen az ember bármilyen profi a forrasztásban vannak esetek amikor nem szerencsés forró csöpögő forrasztóónnal bravúrkondi bársony tapéta mellett egy létra tetején. Ez utóbbi eset az amikor el kell felejteni a forrasztást és használni a toldó-, kötőelemeket.

Mivel ezt a témát ilyen részletesen kiveséztük, tovább is léphetnénk, hiszen most már tudjuk, hogy léteznek minőségi toldóelemek tehát nem kell forrasztani és ha már ennyi érvet felsorakoztattunk a toldóelemek használatának érdekében, valószínűleg most sokan úgy gondolják, hogy többé nincs is szükség a forrasztásra.

Felejtsük el a forrasztást?

Nem! A válasz az hogy nem, sőt, ha nem tudunk forrasztani akkor tanuljuk meg, mert sokszor nagyon hasznos tud lenni a tudás ha nincs kéznél megfelelő forrasztásmentes toldóelem.

A forrasztás előnye a toldóelemekkel szemben, hogy bármennyire is jó kötőelemet használunk a forrasztás még annás is jobb, mert egy forrpont sokkal kiesebb mint a toldó, illetve nagyobb mennyiségben olcsóbb is mint a kötőelemek.

Akkor forrasszunk vagy toldjuk kötőelemmel?

A megfelelő válasz, hogy használjunk mindent a maga helyén. Ha van kötőelem és a hely ahová használni szeretnénk, valamint érzékeny dolgokkal van körbevéve a munkaterület és egy esetleges forrasztási kísérlet következményeként lecseppenő forrasztóón maradandó esztétikai sérülést okozhat egyes tárgyakban, akkor mindenképpen javasolt a toldóelem használata, viszont ha több kötést kell megvalósítsunk és ráadásul nincs is megfelelő toldóelemünk, akkor forrasszunk.

Forrasszunk?

Igen, forrasszunk! A forrasztás kis gyakorlás után viszonylag gyors művelet, valamint tökéletes mechanikai és elektromos kötést hoz létre.

Milyen felszerelésre van szükség egy tökéletes forrasztáshoz?

A legfontosabb egy gyakorlott profi aki a feladatot elvégzi. De nyugi, a cikk végére érve egy kis gyakorlással szinte bárki lehet profi.

A következő dolog amire szükségünk lesz az a két termék amit össze szeretnénk forrasztani, ezek lehetnek: két összecsatlakoztatni kívánt LED szalag, vagy egy LED szalag és egy vezeték vagy akár két vezeték, esetleg más dolgok amiket össze szeretnénk forrasztani.

A forrasztáshoz szükségünk lesz egy forrasztópákára (esetenként egy nagyobb teljesítményű forrástópisztolyra), forrasztóónra és folyósító szerre (flux).

A forrasztópáka

Aki nem tudná a forrasztópáka egy hőleadására képes szerszám amellyel a forrasztóónt megolvaszthatjuk. Tulajdonképpen ezzel az eszközzel végezzük a forrasztást. Forrasztópákából sokfélét lehet beszerezni és szinte bármelyik alkalmas LED szalagok forrasztására. Léteznek 230V-os hálózati forrasztópákák, elemes és akkumulátoros változatok, valamint gázégős pákák. Bármelyik változatot is választjuk, LED szalagok forrasztásához nagyjából 20-40W közötti teljesítményű a javasolt.

Beszerzési hely lehet egy szaküzlet, legyen az az fizikai bolt vagy ahogy újabban divatos ez mondani offline bolt de lehet egy webshop, vagy akár egy szupermarket ahol az éppen akciós szerszámfelhozatal között megtaláljuk a kívánt terméket, természetesen ez utóbbi nem garantál olyan minőséget mintha azt arra szakavatott személyektől vásárolnánk, de néha azért lehet egy-két jó dolgot is találni a bevásárlóközpontok élelmiszerpolcainak árnyékában húzódó barkácsrészlegen.

Ami semmiképen nem ajánlott az a piaci beszerzés! Sok jó dolgot lehet a piacon kapni, ilyen lehet például a jó magyar barack, vagy a burgonya, de forrasztópákát ne vegyünk piacról, illetve akciós „szok ocó”-t sem, keleti mindent forgalmazó boltokból.

A forrasztóón

A forrasztóón régebben egy ón-ólom keverék volt, amiből az elektronikában használt változat olvadáspontja 183 C, összetétele SN/PB: 60/40 % de az ólom kivezetése óta ez egyre kevesebb helyen szerezhető be és ehelyett több különböző recept alapján készülő más fémötvözeteket használnak forrasztásra, amelynek összetételében még mindig az ón szerepel nagyobb százalékban. Ezek az új keverékek kicsit másabbak mint a régiek, olvadáspontjuk is 217 C-nál kezdődik, ebből adódóan kicsit magasabb hőbevitelre van szükség használatukkor.

Forrasztáskor az új forrasztóónok megolvadt állapotban szárazabb érzetet nyújtanak, de jó minőségű folyósító szerrel ezek jól kompenzálhatók. Ha hengeres, orsós tekercset vásárolunk akkor figyeljünk oda az orsó színére, mert a régi változat, illetve az ahhoz tulajdonságokban legközelebb álló termékek általában kék testre vannak tekerve, a következő a fehér színű és a forrasztási tulajdonságokban legtávolabb álló (ezzel a legnehezebb forrasztani) zöld testre csévélt forrasztóón huzal.

A fent felsorolt színkódok nem törvényszerűek, legalábbis nem találtunk sehol erre vonatkozó információt, de többéves forrasztási tapasztalat ezt mutatja.

A forrasztóón általában huzal formájában kerül a boltok polcaira, valamilyen tekercses kiszerelésben, de a forrasztóón ötvözet a fémeken kívül általában tartalmaz még egy nagyon fontos elemet, ez pedig a folyósító szer. Ez az anyag a huzal belsejében található, sok esetben szemmel is látható, ha azt egy éles pengével elvágjuk. A huzal belsejében egy vagy akár több csatorna is megfigyelhető, amiben valamilyen sárga színű szilárd anyag látható, ez a folyósító szer.

A folyósító szer

A forrasztás egyik elengedhetetlen kelléke a folyósító szer. Ezt a terméket többféle néven is ismerhetjük, ilyenek a: flux, gyanta, forrasztópaszta. A folyósító szer tehát lehet szilárd gyanta, akár szintetikusan előállított akár valamilyen növényi kivonat, például fenyőgyanta alapú darabos vagy por, de lehet folyékony is, viszkozitását tekintve zselészerű, illetve hígabb olajszerű.

A folyósító szernek (amit most már tudjuk, hogy lehet szilárd kivitelű termék vagy valamilyen krémes, zselés, olajszerű forrasztópaszta) több szerepe is van a forrasztási folyamat során.

Az egyik a felület enyhe tisztítása. A forrasztópaszták egyik tulajdonsága hogy szinte mindet nevezhetjük aktív savnak, mivel a melegítés során bizonyos hőmérsékleti tartományban kifejtik savas hatásukat ezáltal tisztítják a forrasztandó felületet, felületeket. Az erősen oxidált vagy más szennyezet felület természetesen a forrasztási folyamat előtt mechanikusan meg kell tisztítani.

A másik tulajdonság, az hogy a forrasztási folyamat során a folyasztószer fontos szerepet játszik a hőátadásban, illetve a hőelosztásban. A hőelősztás egyszerű megértésére van egy nagyon jó konyhai hasonlatot. Képzeljünk el egy hasábburgonyát, amit egy serpenyőben próbálunk megsütni szárazon, olaj és mozgatás nélkül. A serpenyő lesz a forrasztópáka a burgonya pedig a forrasztóón. A két anyag rossz hőkapcsolata miatt, a burgonya nem fog egyenletesen sülni,mivel nincs jó hőhíd szinte csak az az oldal fog melegedni, ami érintkezik a fórró felülettel, ha viszont olajba merítjük a burgonyát, akkor az olaj hőhidat képez körbeveszi a melegíteni kívánt tárgyat és egyenletesen eloszlatja a hőt. Ez a hasonlat lehet kicsit vicces, de a folyósító szernek a második tulajdonsága hasonló a sütéskor használt olajhoz.

A harmadik tulajdonság a felületi feszültség megváltoztatása. A száraznak tűnő forrasztóón felületi feszültsége megnő megfelelő minőségű és mennyiségű forrasztópaszta, gyanta jelenlétében, ennek köszönhetően a megolvadt fém sokszor golyószerű formát vesz fel megkönnyítve ezzel a munkafolyamatot.

Ha a folyósító szereket minőség vagy ha úgy tetszik használhatóság szerint szeretnénk osztályozni, akkor biztosan valamilyen neves gyártó terméke szerepelne a sor elején, de ez az anyag kicsit olyan mint a bor (hogy maradjunk még egy kicsit a gasztronómiánál), mindenkinek más az ízlése és bár a jó minőségű anyagokat minden szakember elismeri, mégis mindenkinek megvan a maga kedvence.

Fontos megjegyezni, hogy ha van otthon régről még nagyapától forrasztó gyanta akkor annak használatával nagy valószínűséggel kiváló minőségű forrasztást lehet elvégezni, míg az új zselés anyagok nem feltétlenül mindegyike hozza a várt eredményt. Azt is tudni kell, hogy ha a forrasztó huzal nem tartalmaz folyósító szert és forrasztás során sem adunk hozzá akkor a forrasztás elvégzése szinte lehetetlen, a megolvad fém száraz érzetű lesz és nem fog tapadni. Folyósító szer nélkül egyetlen profi sem tud forrasztani. Ha a forrasztási folyamat hosszú, akkor is szükség lehet forrasztópaszta, gyanta pótlásra, mivel a magas hőmérséklet elpárologtatja, kiégeti ezt az anyagot az ötvözetből.

Minden fém forrasztható forrasztóónnal?

Nem, nem mind! Fontos megjegyezni, hogy a forrasztóónnal történő forrasztással leggyakrabban réz, cink és ón termékeket szoktunk forrasztani. A forrasztani kívánt fém lehet más anyagú is például vas vagy alumínium, ha a felülete a fentebb felsorolt három anyag valamelyikével van bevonva. Természetesen léteznek más fémek is amelyek ezzel a módszerrel és a cikkben említett forrasztóónnal forraszthatók, ilyenek lehetnek az arany az ezüst és más fémek, illetve ezekkel bevont nem forrasztható fémek.

Alumínium vezeték forrasztható forrasztóón segítségével?

Nem! Az alumínium vezetékek nem forraszthatóak ezzel a módszerrel, de az utóbbi időben a hangszórókábeleket rézbevonatú alumínium vezetékekből készítik amelyek a bevonatnak köszönhetően jól forraszthatók.

A forrasztás folyamata

Első lépésként ellenőrizzük szemrevételezéssel, hogy a forrasztani kívánt felületek tiszták, oxidációmentesek legyenek. Ha a réz, vagy rézbevonatú vezetéken kékes vagy barnás elszíneződést látunk akkor a forrasztás nehézkes lesz vagy egy esetleges erős oxidáció eseten nem is tudjuk ezt elvégezni. Amennyiben az vezeték oxidált válasszunk másikat, mert annak tisztítása nehéz, viszont ha a LED szalag forrasztási pontja mutat elszíneződést oxidációt, akkor azt valamilyen pengével vagy arra alkalmas más eszközzel mechanikusan meg kell tisztítani. A tisztításra használhatunk erre kifejlesztett üvegszálas tisztítóeszközt úgynevezett üvegszálas ceruzát (üvegszálas tisztító toll, üvegszálas dörzsi).

Amennyiben a forrasztani kívánt termék egy LED szalag, és kiválasztottuk a forrasztani kívánt pontot, akkor először vigyünk fel az adott felületre egy kevés folyósítószert majd helyezzük a forrasztóónt a felületre, majd a már forró pákát érintsük a forrasztani kívánt felülethez és hagyjuk, hogy a felület felmelegedve megolvassza a forrasztóónt. Ne vigyünk fel túl sok ónt, csak a szükséges mennyiség felét.

Második lépés, hogy a forrasztani kívánt vezetéket csupaszítjuk és hasonlóan az előbbi művelethez felviszünk rá egy kevés folyósítószert, hozzáérintjük a forrasztóón huzalt a forrasztani kívánt vezeték csupaszított végéhez és a pákával azt a pontot melegítjük ahol a két anyag összeér és hagyjuk, hogy a felmelegedő rézvezeték olvassza meg a forrasztóónt.
Itt se vigyünk fel túl sok ónt, csak körülbelül a szükséges mennyiség felét, de ha mégis soknak tűnne az anyag mennyisége, akkor azt lehúzhatjuk a páka hegyével, vagy használhatunk ónszívó fonalat, ami úgy szívja fel a forró folyékony fémet mint egy darab szövet a nedvességet.

A folyamat eddigi részében is fontos, hogy a páka elég forró legyen, hogy a forrasztási folyamat minél rövidebb idő alatt le tudjon zajlani, ellenkező esetben, tehát ha páka nem elég forró, a forrasztás sokkal hosszabb időt vesz igénybe, aminek következménye, hogy a vezeték szigetelése megpuhul, megolvad, összehúzódik.

Végezzük el a fenti két műveletet a vezeték minden erén, illetve a LED szalag minden forrasztani kívánt pontján, azután hagyjuk az anyagot merevedésig hűlni vagy akár még tovább és igazítsuk el a vezeték végeit. Amennyiben a vezeték szigetelését túl hosszan távolítottuk el akkor most még vághatunk az ónozott, ónnal bevont vezetékrészből hogy ez a csupaszított, előkezelt szakasz nagyjából olyan hosszú legyen mint a LED szalag forrpontjának átmérője, ami nagyjából 3-4 milliméter.

Amennyiben forrasztáskor úgy érezzük, hogy szükséges a folyósítószer további hozzáadása, akkor most felvihetünk minden forrasztási pontra, illetve a vezeték erek végére a megfelelő anyagból, legyen az akár folyékony akár szilárd állagú.

Helyezzük a megfelelő vezetékeret a megfelelő forrpontra majd érintsük a pákát a vezeték végéhez és tartsuk ott, a két anyagot enyhén egymáshoz nyomva egészen addig amíg a forrasztóón mindkét terméken teljesen megolvad és egybefolyik, ha ez megtörtént távolítsuk el a pákát és tartsuk a vezetéket, illetve a szalagot egymáshoz képest mozdulatlanul az olvadt fém teljes merevedéséig. Ne alkalmazzunk erős hűtést, például vizet mert a gyors hülés hatására a forrasztás megrepedezik, de ha akarjuk kicsit fújhatjuk ezzel enyhén gyorsítva a hűlési folyamatot.

Ha a forasztás kihülése közben még annak szilárdulása előtt megmozdítjuk azt akkor a félig kihült fém megrepedhet vagy el is vállhat és a forrásztas nem lesz megfelelő, ilyen esetekben ha szükséges pótoljuk a kipárolgott forrasztópasztát és végezzük el ismét a forrasztási műveletet, de ebben az esetben már ne adjunk hozzá több ónt.

Gyakori eset, hogy forrasztás közben a páka hegye bekoszolódik, a használt folyósítószerből és egyéb anyagokból salakos lerakódás keletkezik rajta. A megfelelő munkavégzéshez ezt a szennyeződést el kell távolítani, viszont a forró fémet nem tisztíthatjuk bármivel. A páka tisztítására, egy a minőségi pákák vásárlásakor kapott, vagy külön megvásárolható hőálló szivacsot kell használni.

A szivacsot a forrasztás előtt be kell nedvesíteni és forrasztás közben amikor szükséges, a páka hegyét ezen az enyhén nedves szivacson meg kell törölni. A törlés után a páka hegye rövid átmeneti időre az üzemi hőmérséklet alá csökkenhet, ilyenkor varjunk 3-5 másodpercet és folytathatjuk a munkát.

Ha jól végeztük el a forrasztást, és a forraszanyag tökéletesen megolvadt valamint megfelelő mennyíségű és minőségű folyaósítószert használtunk, akkor a végeredmény az alábbi képen láthatóhoz hasonló kell legyen.

A leírás kicsit bonyolultnak tűnhet a részletes magyarázat miatt, de ezek ismeretében, némi gyakorlás után egy forrasztás már pillanatok alatt elvégezhető.