Світлодіодні лампи для підсвічування телевізора. Підсвічування LCD-дисплеїв

Час непомітно йде і здавалося б нещодавно куплена техніка вже виходить з ладу. Так, відпрацювавши свої 10000 годин, наказали довго жити лампи мого монітора (AOC 2216Sa). Спочатку підсвічування стала включатися не з першого разу (після включення монітора підсвічування вимикалася через кілька секунд), що вирішувалося повторним включенням / виключенням монітора, з часом монітор доводилося вимикати / вимикати вже 3 рази, потім 5, потім 10 і в якийсь момент він не міг включити підсвічування вже незалежно від числа спроб включення. Витягнуті на світ божий лампи виявилися з почорнілими краями і законно вирушили в утиль. Спроба поставити лампи на заміну (були куплені нові лампи відповідного розміру) успіхом не увінчалася (кілька разів монітор зміг включити підсвічування, але швидко знову пішов в режим включився-виключився) і з'ясування причин в чому може бути проблема вже в електроніці монітора привели мене до думки про те що простіше буде зібрати власну освітлення екрана на світлодіодах ніж ремонтувати наявну схему інвертора для CCFL ламп, тим більше в мережі вже траплялися статті показують принципову можливість такої заміни.

розбираємо монітор

На тему розбирання монітора вже написано чимало статей, все монітори дуже схожі між собою, тому коротко:
1. відкручуючи кріплення поставки монітора і єдиний болтик внизу, який притримує задню стінку корпусу



2. В низу корпусу є два Пазік між передньою і задньою частиною корпусу, в один з яких засовуємо плоску викрутку і починаємо знімати кришку з засувок по всьому периметру монітора (просто провертаючи акуратно викрутку навколо своєї осі і піднімаючи цим кришку корпусу). Зайвих зусиль докладати не треба, але важко знімається з засувок корпус тільки перший раз (за час ремонту я його відкривав багато разів, тому засувки стали зніматися з часом набагато легше).
3. Нам відкривається вид на монтаж внутрішньої металевої рами в передній частині корпусу:



Виймаємо з засувок плату з кнопками, виймаємо (в моєму випадку) роз'єм динаміків і відігнувши дві засувки внизу виймаємо внутрішній металевий корпус.
4. Зліва видніються 4 дроти підключення ламп підсвічування. Виймаємо їх злегка здавлюючи, тому що для запобігання випаданню роз'єм зроблений у вигляді маленької прищіпки. Так само виймаємо широкий шлейф йде до матриці (вгорі монітора), стискаючи його роз'єм з боків (тому що в роз'ємі бічні засувки, хоча при першому погляді на роз'єм це і не очевидно):



5. Тепер необхідно розібрати «сендвіч» містить саму матрицю і підсвічування:



По периметру знаходяться засувки, які відкриваються легким поддеваніем тієї ж плоскою викруткою. Спочатку знімається металева рама дотримуватися матрицю, після чого можна відкрутити три дрібненькі болтика (звичайна крестіковая викрутка не підійде через їх мініатюрного розміру, знадобиться особливо дрібна) утримують плату управління матрицею і матрицю можна зняти (найкраще покласти монітор на тверду поверхню, наприклад стіл, покриту тканиною матрицею вниз, відкрутивши плату управління покласти її на стіл розгорнувши через торець монітора і просто почути корпус з підсвічуванням піднявши його вертикально вгору, а матриця так і залишиться лежати на столі. її можна накрити чимось щоб не припадала пилом, а збирати точно в зворотному порядку - тобто накрити лежить на столі матрицю зібраним корпусом з підсвічуванням, обернути через торець шлейф до плати управління та прикрутивши плату управління акуратно підняти блок в зібраному вигляді).
Виходить матриця окремо:



І блок з підсвічуванням окремо:



Блок з підсвічуванням розбирається аналогічно, тільки замість металевої рами, підсвічування утримується пластмасовою рамкою, яка одночасно позиціонує оргскло, яке використовується для розсіювання світла підсвічування. Більшість засувок знаходяться з боків і схожі на ті що утримували металеву раму матриці (відкриваються поддеваніем плоскою викруткою), але з боків є кілька засувок відкриваються «всередину» (на них викруткою потрібно натиснути, щоб засувки пішли всередину корпусу).
Спочатку я запам'ятовував положення всіх знімаються частин, але потім з'ясувалося, що «неправильно» їх зібрати не вийде і навіть якщо деталі виглядають абсолютно симетричними відстані між засувками на різних сторонах металевої рами і фіксуючі виступи з боків пластикової рами утримує підсвічування не дадуть зібрати їх «неправильно ».
Ось власне і все - ми розібрали монітор.

Підсвічування світлодіодною стрічкою

Спочатку вирішено було робити підсвічування з світлодіодним стрічки з білими світлодіодами 3528 - 120 світлодіодів на метр. Перше що виявилося - ширина стрічки 9 мм, а ширина ламп підсвічування (і посадкового місця під стрічку) - 7 мм (насправді бувають лампи підсвічування двох стандартів - 9 мм і 7 \u200b\u200bмм, але в моєму випадку були 7 мм). Тому, після огляду стрічки, було прийнято рішення обрізати по 1 мм з кожного краю стрічки, тому що це не зачіпало струмопровідних доріжок на лицьовій частині стрічки (а на зворотному уздовж всієї стрічки йдуть дві широкі жили харчування, які від зменшення на 1 мм своїх властивостей на довжині підсвічування 475 мм не втратять, тому що струм буде невеликий). Сказано зроблено:



Точно так само акуратно світлодіодна стрічка обрізається по всій довжині (на фотографії приклад того що було до і що стало після обрізки).
Нам знадобиться дві смужки стрічки по 475 мм (19 сегментів по 3 світлодіода в смужці).
Хотілося щоб підсвічування монітора працювала так само як і штатна (тобто включалася і вимикалася контролером монітора), а ось яскравість я хотів регулювати «вручну», як на старих CRT моніторах, тому що це часто використовувана функція і лазити по екранним меню кожен раз натискаючи кілька клавіш мені набридло (в моєму моніторі клавіші вправо-вліво регулюють не режими монітора, а гучність вбудованих динаміків, так що режими кожен раз доводилося міняти через меню). Для цього був знайдений в мережі мануал на мій монітор (кому стане в нагоді - додається в кінці статті) і на сторінці з Power Board по схемі знайдені + 12V, On, Dim і GND які нас цікавлять.



On - сигнал з плати управління на включення підсвічування (+ 5V)
Dim - ШІМ управління яскравістю підсвічування
+ 12V виявилися далеко не 12, а десь 16V без навантаження підсвічуванням і десь 13.67V з під навантаженням
Так само було вирішено ніяких ШІМ регулювань яскравості підсвічування не робити, а живити підсвічування постійним струмом (заодно вирішується питання з тим, що у деяких моніторів ШІМ підсвічування працює на не дуже високій частоті і у деяких від цього трохи більше втомлюються очі). У моєму моніторі частота «рідного» ШІМ була 240 Гц.
Далі на платі були знайдені контакти на які подаеться сигнал On (позначений червоним) і + 12V на блок інвертора (перемичка яку необхідно випять щоб знеструмити блок інвертора позначена зеленим). (Фотографію можна збільшити щоб побачити позначки):



В якості основи схеми управління був взяти лінійний регулятор LM2941 в основному за те, що при струмі до 1А він мав окремий висновок управління On / Off, який передбачалося використовувати для управління включенням / виключенням підсвічування сигналом On з плати управління монітора. Правда в LM2941 цей сигнал інвертований (тобто на виході є напруга коли на вході On / Off - нульовий потенціал), так що довелося зібрати інвертор на одному транзисторі для узгодження прямого сигналу On з плати управління та інвертованого входу LM2941. Ніяких інших надмірностей схема не містить:



Розрахунок вихідної напруги для LM2941 здійснюється за формулою:

Vout \u003d Vref * (R1 + R2) / R1

де Vref \u003d 1.275V, R1 у формулі відповідає R1 на схемі, а R2 у формулі відповідає парі резисторів RV1 + RV2 на схемі (введено два резистора для більш плавного регулювання яскравості і скорочення діапазону регульованих змінним резистором RV1 напруг).
Як R1 я взяв 1кОм, а підбір R2 здійснюється за формулою:

R2 \u003d R1 * (Vout / Vref-1)

Максимальна необхідне нам напруга для стрічки - 13В (я взяв четь більше ніж номінальні 12В щоб не втрачати в яскравості, а стрічка такий легке перенапруження переживе). Тобто максимальне значення R2 \u003d 1000 * (13 / 1.275-1) \u003d 9.91кОм. Мінімальна напруга при якому стрічка ще хоч якось світиться - близько 7 вольт, тобто мінімальне значення R2 \u003d 1000 * (7 / 1.275-1) \u003d 4.49кОм. R2 у нас складається з змінного резистора RV1 і багатооборотної підлаштування резистора RV2. Опір RV1 отримуємо 9.91кОм - 4.49кОм \u003d 5.42кОм (вибираємо найближче значення RV1 - 5.1кОм), а RV2 виставляємо приблизно в 9.91-5.1 \u003d 4.81кОм (насправді найкраще спочатку зібрати схему, виставити максимальний опір RV1 і вимірюючи напругу на виході LM2941 виставити опір RV2 таким щоб на виході було потрібне максимальне напруження (в нашому випадку близько 13В).

Монтаж світлодіодної стрічки

Оскільки після обрізання стрічки на 1 мм по торцях стрічки оголилися жили харчування, на корпус в місці де буде клеїтися стрічка я наклеїв ізоляційну стрічку (нажаль не синю а чорну). Поверх клеїться стрічка (добре прогрівати поверхню феном, тому що до теплої поверхні скотч клеїться набагато краще):



Далі монтуються задня плівка, оргскло і світлофільтри які лежали поверх оргскла. По краях я підпер стрічку шматочками стірательной гумки (щоб краї на скотчі не відходили):



Після чого блок підсвічування збирається в зворотному порядку, встановлюється на місце матриця, дроти підсвічування виводяться назовні.
Схема збиралася на макетке (зважаючи на простоту вирішив плату не розводити), кріпилася на болтиках через отвори в задній стінці металевого корпусу монітора:






Харчування і сигнал управління On заводилися з плати блоку живлення:



Розрахункова потужність, що виділяється на LM2941 розраховується за формулою:

Pd \u003d (Vin-Vout) * Iout + Vin * Ignd

Для мого випадку становить Pd \u003d (13.6-13) * 0.7 + 13.6 * 0.006 \u003d 0.5 Ватт тому було вирішено обійтися найменшим радіатором для LM2941 (посаджений через діелектричну прокладку тому що від землі він в LM2941 не ізольований).
Остаточне складання показала цілком собі працездатність конструкції:



З переваг:

• Використовується стандартна світлодіодна стрічка
• Проста плата управління

З недоліків:

• Недостатня яскравість підсвічування при яскравому денному світлі (монітор стоїть навпроти вікна)
• Світлодіоди в стрічці розташовані недостатньо часто, тому видно невеликі світлові конуси від кожного окремого світлодіода біля верхньої і нижньої кромок монітора
• Баланс білого трохи порушений і йде злегка в зеленуваті відтінки (швидше за все вирішується регулюваннями балансу білого або самого монітора або відеокарти)

Цілком хороший, простий і бюджетний варіант ремонту підсвічування. Цілком комфортно дивитися фільми або використовувати монітор як кухонного телевізора, але для щоденної роботи напевно не підійде.

Регулювання яскравості за допомогою ШІМ

Для тих хаброжітелей, які на відміну від мене не згадують з ностальгією аналогові ручки управління яскравістю і контрастністю на старих ЕПТ моніторах можна зробити управління від штатного ШІМ генерується платою управління монітором без виведення будь-яких додаткових органів управління назовні (без свердління корпусу монітора). Для цього досить зібрати на двох транзисторах схему І-НЕ на вході On / Off регулятора і прибрати регулювання яскравості на виході (виставити вихідна напруга постійним в 12-13В). Модифікована схема:



Опір підлаштування резистора

Більш щільна LED підсвічування

Для вирішення проблеми недостатньої яскравості (а заодно і рівномірності) підсвічування було вирішено поставити більше світлодіодів і частіше. Оскільки виявилося що купувати світлодіоди поштучно дорожче ніж купити 1.5 метра стрічки і випаять їх звідти був обраний більш економний варіант (випоювати світлодіоди з стрічки).
Самі світлодіоди 3528 розмістилися на 4-х смужках 6 мм завширшки і 238 мм довжиною по 3 світлодіода послідовно в 15 паралельних збірках на кожній з 4-х смужок (розводка плат для світлодіодів додається). Після припайки світлодіодів і проводів виходить наступне:






Смужки закладається по дві вгорі і внизу проводами до краю монітора в стик в зонах загального користування:






Номінальна напруга на світлодіодах 3.5В (діапазон від 3.2 до 3.8 В), так що збірка з 3-х послідовних світлодіодів повинна харчуватися напругою порядку 10.5В. Так що параметри регулятора потрібно перерахувати:



Максимальна необхідне нам напруга для стрічки - 10.5В. Тобто максимальне значення R2 \u003d 1000 * (10.5 / 1.275-1) \u003d 7.23кОм. Мінімальна напруга при якому збірка з світлодіодів ще хоч якось світиться - близько 4.5 вольт, тобто мінімальне значення R2 \u003d 1000 * (4.5 / 1.275-1) \u003d 2.53кОм. R2 у нас складається з змінного резистора RV1 і багатооборотної підлаштування резистора RV2. Опір RV1 отримуємо 7.23кОм - 2.53кОм \u003d 4.7кОм, а RV2 виставляємо приблизно в 7.23-4.7 \u003d 2.53 кОм і регулюємо в зібраної схемою для отримання 10.5В на виході LM2941 при максимальному опорі RV1.
У півтора рази більше світлодіодів споживають 1.2а струму (номінально), тому що розсіюється потужність на LM2941 буде дорівнює Pd \u003d (13.6-10.5) * 1.2 + 13.6 * 0.006 \u003d 3.8 Ватт, що вже вимагає більш солідного радіатора для відводу тепла:



Збираємо, підключаємо, отримуємо набагато краще:



переваги:

• Досить велика яскравість (можливо порівнянна, а можливо навіть перевершує яскравість старої CCTL подсвтекі)
• Відсутність світлових конусів по краях монітора від індивідуальних світлодіодів (світлодіоди розташовані досить часто і підсвічування рівномірна)
• Все ще проста і дешева плата управління

недоліки:

• Ніяк не вирішилося питання з балансом білого, які йдуть в зеленуваті тони
• LM2941 хоч і з великим радіатором, але гріється і гріє все всередині корпусу

Плата управління на основі Step-down регулятора

Для усунення проблеми нагріву вирішено було зібрати регулятор яскравості на базі Step-down регулятора напруги (в моєму випадку був обраний LM2576 з струмом до 3А). Він так само має інвертований вхід управління On / Off, тому для узгодження присутній такий же інвертор на одному транзисторі:



Котушка L1 впливає на ККД перетворювача і повинна бути 100-220 мкг для струму в навантаженні близько 1.2-3А. Напруга на виході розраховується за формулою:

Vout \u003d Vref * (1 + R2 / R1)

де Vref \u003d 1.23V. При заданому R1 можна отримати R2 за формулою:

R2 \u003d R1 * (Vout / Vref-1)

У розрахунках R1 еквівалентно R4 в схемі, а R2 еквівалентно RV1 + RV2 в схемі. У нашому випадку для регулювання напруги в діапазоні від 7.25В до 10.5В візьмемо R4 \u003d 1.8кОм, змінний резистор RV1 \u003d 4.7кОм а підлаштування резистор RV2 на 10кОм з початковим наближенням в 8.8кОм (після складання схеми найкраще виставити його точне значення вимірюючи напругу на виході LM2576 при максимальному опорі RV1).
Для цього регулятора вирішив зробити плату (розміри значення не мали, тому що в моніторі досить місце для монтажу навіть габаритної плати):



Плата управління в зборі:



Після монтажу в моніторі:



Всі в зборі:



Після складання ніби все працює:



Підсумковий варіант:



переваги:

• достатня яскравість
• Step-down регулятор не гріється і не гріє монітор
• Немає ШІМ а значить нічого не моргає ні з якою частотою
• Аналогова (ручна) регулювання яскравості
• Немає обмежень на мінімальну яскравість (для тих хто любить працювати ночами)

недоліки:

• Трохи зміщений баланс білого в сторону зелених тонів (але не сильно)
• При малої яскравості (дуже малої) видна нерівномірність в світінні світлодіодів різних збірок через розкиду параметрів

Варіанти поліпшення:

• Баланс білого регулюється як в настройках монітора, так і в настройках майже будь-якої відеокарти
• Можна спробувати поставити інші світлодіоди, які не будуть помітно збивати баланс білого
• Для виключення нерівномірного світіння світлодіодів при малій яскравості можна використовувати: а) ШІМ (регулювати яскравість за допомогою ШІМ завжди подаючи номінальну напругу) або б) з'єднати всі світлодіоди послідовно і живити їх регульованим джерелом струму (якщо з'єднати послідовно всі 180 світлодіодів, то знадобиться 630В і 20мА), тоді через все світлодіоди повинен проходити один і той же струм, а на кожному буде падати своє напруження, яскравість регулюється зміною струму а не напруги.
• Якщо хочеться зробити схему на основі ШІМ для LM2576 можна використовувати схему І-НЕ на вході On / Off цього Step-down регулятора (по аналогії з наведеною схемою для LM2941), але краще поставити диммер в розрив мінусового проводу світлодіодів через logic-level mosfet

Рідкокристалічні дисплеї (LCD) є пасивними пристроями відображення інформації. Для того щоб сформований зображення сприймалося оком людини, його необхідно висвітлювати, в найпростішому випадку - природним зовнішнім світлом. При недостатньому природному освітленні або його відсутності для дисплея може бути використаний штучний джерело світла.

Більшість сучасних LCD працюють в одному з трьох режимів відображення: в режимі повного відображення, При якому зовнішній світ відбивається від рефлектора, розташованого позаду дисплея (рис. 1, а); в режимі полуотраженія, при якому рефлектор відображає зовнішній світ, але здатний пропускати світло від джерела світла, розташованого позаду нього (рис. 1, б); в режимі підсвічування, при якому рефлектор, отражаю- щий зовнішній світ, відсутня і для підсвічування зображення використовується спеціальний джерело світла (рис. 1, в).

Рис. 1. Режими відображення LCD

Прийом, при якому використовується спеціальний джерело світла, отримав назву «підсвічування» (backlight). Для реалізації підсвічування використовується декілька технологій, які будуть розглянуті нижче.

Електролюмінесцентна (EL) підсвічування

Електролюмінесцентне підсвічування забезпечує рівномірне освітлення і виконується в тонкому і легкому конструктиві (рис. 2).

Рис. 2. Конструктив електролюмінесцентний підсвічування

Таке підсвічування забезпечує отримання різних кольорів, в тому числі білого, найчастіше використовується в LCD. Споживання при електролюмінесцентний підсвічуванні щодо мало, проте для її організації необхідний джерело змінної напруги 80 ... 100 В частотою близько 400 Гц (типове значення). В якості такого джерела використовують перетворювачі DC / DC, трансформують напруга постійного струму 5, 12 або 24 В в змінну напругу необхідної величини. Це найбільш економічний з точки зору споживання тип підсвічування, і він найчастіше використовується в пристроях з батарейним харчуванням. Термін життя електролюмінесцентний підсвічування (зниження яскравості наполовину від вихідної) становить близько 3 ... 5 тис. Годин і залежить від встановленої яскравості світіння (рис. 3).

Рис. 3. Термін життя EL-підсвічування, залежність терміну життя від встановленої яскравості

Відмінні риси електролюмінесцентний підсвічування:

• плоский джерело світла з максимальною товщиною 1,3 мм (1,5 мм з урахуванням висновків) забезпечує рівномірне підсвічування великої площі;
• широкий діапазон напруг живлення змінного струму (максимальне значення 150 В) частотою 60 ... 1000 Гц. При наявності підвищують перетворювачів можливо живлення від однієї батареї з напругою 1,5 В;
• колір світіння: зелено-блакитний, жовто-зелений і білий;
• робочі характеристики типових модулів харчування: вихідна напруга 110 В частотою 400 Гц; струм навантаження 8 мА (при Ta \u003d 20 ° C і відносній вологості 60%);
• діапазон робочих температур - від 0 до 50 ° C;
• діапазон температур зберігання від - від -20 до 60 ° C.

Світлодіодна (LED) підсвічування

Світлодіодне підсвічування характеризується найтривалішим строком служби - мінімум 50 тис. Годин - і більшою, ніж у EL-підсвічування, яскравістю. Підсвічування забезпечується твердотільними приладами і, отже, може працювати безпосередньо від джерела напруги 5 В без використання перетворювачів. Однак для обмеження струму через LED необхідна установка струмообмежувальні резисторів. Ланцюжок світлодіодів розташовується уздовж бічних поверхонь дисплея або у вигляді матриці під дифузором (розсіювачем) і забезпечує яскраву рівномірне підсвічування (рис. 4, а, б).

Рис. 4. Конструктиви матричної і бічний LED-підсвічування

Бічна підсвічування використовується в модулях з кількістю знакомест в рядку до 20. При кількості знакомест понад 20 в центрі LCD утворюється більш темна, ніж на краях, область. Для усунення цього недоліку застосовують спеціальні заходи, наприклад додаткове підсвічування зверху.

Матрична LED-підсвітка забезпечує більш яскравий і рівномірне світло. При розробці такої підсвічування визначальним фактором є споживання. Не рекомендується її використовувати в пристроях з батарейним харчуванням, в яких потрібно постійно включена підсвітка.

Світлодіоди LED-підсвічування працюють при напрузі живлення 4,2 В (типове значення). Споживання підсвічування визначається кількістю включених світлодіодів, і, отже, зі збільшенням розміру дисплея росте споживання, що становить від 30 до 200 мА і більше.

Колір LED-підсвічування може бути різним, в тому числі і білим, але найчастіше використовується жовто-зелене підсвічування. Її світловипромінювання вище, ніж у EL-підсвічування. Можливо управління яскравістю світіння за допомогою потенціометра або ШІМ-регулятора.

Беручи до уваги вартість перетворювачів, використовуваних з EL, застосування LED-підсвічування більш економічно. Товщина модуля з LED-підсвіткою на 2-4 мм більше, ніж у модуля з EL-підсвічуванням або без підсвічування.

Відмітні особливості світлодіодного підсвічування:

• низька напруга живлення, немає необхідності використовувати спеціальні перетворювачі;
• тривалий життєвий цикл - в середньому понад 100 тис. Годин;
• можливість підсвічування червоного, зеленого, оранжевого і білого кольорів або багатобарвним підсвічування (з перемиканням);
• бічна або матрична підсвічування;
• типове напруга живлення - 4,2 В; споживання 30 до - 200 мА і вище; яскравість - 250 кд / м;
• відсутність генерації шумів.

Підсвічування флуоресцентними лампами з холодним катодом (CCFL)

Для CCFL-підсвічування характерні відносно мале споживання і дуже яскравий білий світ. Використовуються дві технології: пряма і бічна підсвічування (рис 5, а, б).

Рис. 5. Конструктиви прямий і бічного підсвічування флуоресцентними лампами з холодним катодом

В обох випадках джерелом світла є флуоресцентні лампи з холодним катодом (джерела локального світлового плями), світло від яких по всій площі екрану розподіляється дифузорами (diffuser) і световодами (light guide). Бічна підсвічування дозволяє реалізувати модулі малої товщини і з меншим споживанням. CCFL-підсвічування використовується в першу чергу в графічних LCD, і термін служби СCFL-підсвічування вище, ніж у EL-підсвічування - до 10-15 тис. Годин.

За допомогою CCFL забезпечується підсвічування великих поверхонь, тому вона використовується переважно в великих плоскопанельних дисплеях. Великою перевагою CCFL є можливість отримання паперово-білого кольору, що робить CCFL практично єдиним джерелом підсвічування кольорових дисплеїв. Для роботи флуоресцентних ламп необхідні перетворювачі з вихідним напругою змінного струму від 270 до 300 В.

Відмінні риси підсвічування флуоресцентними лампами з холодним катодом (CCFL):

У табл. 1-3 наводяться характеристики флуоресцентних ламп з холодним катодом.

Таблиця 1. Максимальні значення

Таблиця 2. Електричні характеристики

Таблиця 3. Оптичні характеристики

У наведеній нижче табл. 4 дані порівняльні характеристики трьох основних типів підсвічування і їх основні області застосування.

Таблиця 4.

Як відомо, сучасні РК-монітори працюють "на пропускання" світла - напівпрозора картинка на матриці підсвічується ззаду, світло, проходячи через матрицю і її світлофільтри, формує зображення. Як підсвічування (backlight) використовується досить яскравий джерело білого світла - матриця по светопропусканию більше нагадує досить темні сонячні окуляри.

Традиційно для цього застосовувалися флуоресцентні лампи з холодним катодом, або CCFL - Cold Cathode Fluorescent Lamp. Ці лампи являють собою скляні трубки діаметром 2-3 мм, внутрішня поверхня яких покрита люмінофором. Трубки заповнені парами ртуті. При проходженні по газу електричного розряду виникає випромінювання, що змушує люмінофор світитися. Для роботи такої лампи потрібна висока змінна напруга - близько 1500 В з частотою близько 40-50 кГц.

До числа найбільш поширених несправностей рідкокристалічних панелей відноситься вихід з ладу підсвічування або інвертора - пристрою, що перетворює постійну напругу (зазвичай 12-18 В, в залежності від харчування монітора) в змінну напругу для роботи лампи. Проявляється це в різкому зниженні яскравості екрану, зазвичай з одного з країв, або в повному відключенні підсвічування - в цьому випадку зображення на екрані ледве видно.

У фірмових сервісах такі несправності "лікують" заміною панелі цілком, особливо в разі ноутбучних панелей. Коштує це досить дорого, в разі монітора - простіше купити новий. На щастя, на світі існують не тільки фірмові сервіси, і чимала кількість "умільців", що освоїли операцію заміни ламп підсвічування або інверторів.

Заміна лампи підсвічування - проста операція, в деяких моніторах передбачена "конструктивно". Якщо хтось не читав Ігоря Пічугіна на РадіоКоте, наведу коротку "вичавлювання" з неї.

Лампи монтуються вздовж однієї зі сторін дисплея в "пеналі". Зазвичай для зняття пенала потрібне розбирання ЖК-панелі, тобто зняття металевого кожуха і власне панелі. Ззаду панелі змонтована тонка (близько 0,5-1 мм) плата управління, поєднана з самої матрицею декількома шлейфами. Для зняття рідкокристалічного екрана необхідно акуратно відклеїти (ні в якому разі не різати! Пошкоджені лінії даних на гнучких шлейфах відновити неможливо) захисну плівку.

Для демонстрації "класичної" технології підсвічування я використовую РК-монітор LG Flatron L1970H.

Розбирання монітора почнемо з демонтажу підставки. Треба зняти ззаду пластиковий кожух, що закриває кріплення підсвічування і шлейфи від роз'ємів на підставці.

Знявши підставку, винесемо ЖК-модуль з корпусу. Передня рамка кріпиться на засувках і легко відділяється від задньої частини корпусу.

ЖК-модуль закритий металевим кожухом. Через отвори в ньому видно трансформатори інвертора з грізними написами.

Відкручуємо гвинти, що кріплять кожух.

Тепер можна детально роздивитися плату керуючої електроніки монітора і виконаний у вигляді окремого блоку інвертор.

Плата електроніки з'єднана окремим джгутом з декодером ЖК-матриці, прикритим тонкою плівкою-самоклейкой.

Декодер підключається до матриці за допомогою тонких гнучких шлейфів. Якщо доведеться знімати панель, над дуже обережно відклеювати захисну плівку - гнучкі лінії даних відновити неможливо, в цьому випадку матрицю доведеться викинути.

Інвертор, змонтований ззаду монітора, часто може змінюватися на аналогічний. Досить знати напругу живлення і кількість ламп. Крім того, інвертор в моніторах зазвичай великий і ремонтопридатний.

Лампи підключаться до инвертору стандартними роз'ємами.

У цьому моніторі пенали з лампами витягуються без розбирання панелі. Треба тільки відкрутити гвинт ...

... і висунути пенал.

Лампи змонтовані в пеналах по дві. Ознака "старої" лампи - чорні кільця навколо катодів. У перегорілих ламп вони набагато ширше і темніше.

Лампи мені знадобилися не випадково. Принесли "подивитися" побитий життям ноутбук Fujitsu-Siemens Amilo M7800 з діагнозом "дуже темне зображення на екрані". У фірмовому сервісі за ремонт запросили якісь нереальні гроші - мабуть, зібралися міняти матрицю. Я ж якраз прочитав статтю на "кота" і збирався спробувати поміняти лампу.

Для доступу до РК-панелі насамперед треба зняти її рамку. Зазвичай вона кріпиться на засувках, але в деяких моделях ноутбуків можуть бути і приховані під гумовими заглушками гвинти.

У нижній частині ЖК-екрану ноутбука, між петлями, знаходиться інвертор в захисному кожусі.

Має сенс перевірити, чи дійсно несправна лампа, або все-таки "накрився" інвертор. Для цього достатньо підключити до инвертору свідомо справну лампу.

Ноутбучні інвертори досить мініатюрні і в разі несправності їх зазвичай змінюють цілком. Допустима заміна на аналогічний від іншої моделі, благо вони є і на радіобарахолках, і на Dealextreme.

При заміні інвертора бажано визначити, як здійснюється управління включенням / виключенням і яскравістю підсвічування. Зазвичай для цього в що йде до инвертору шлейфі передбачені сигнали DIM (управління яскравістю, змінюється зазвичай в межах від 1 В - найменша яскравість до 3 В - найбільша) і ENABLE (0 В - підсвічування вимкнене, 3 В - підсвічування включена). Зазвичай їх правильне підключення необов'язково для роботи нового інвертора, але дозволяє зберегти деякі функції енергозбереження.

Для заміни лампи нам буде потрібно зняти ЖК-панель. Треба відкрутити гвинти, якими вона кріпиться до петель і кришці ноутбука.

З боків панелі встановлені металеві напрямні, які необхідно зняти для подальшого розбирання.

В використаної в цьому ноутбуці панелі можна дістатися до лампи, не розбираючи панель цілком. Досить тільки зняти одну зі сторін металевої рамки і відкрити пластиковий пенал.

Здавалося б, подальше очевидно - їдемо на радіринок, купуємо потрібну лампу і ставимо її в ноутбук. Реальність же виявилася дещо складніше. На Мітіно не виявилося ламп відповідної довжини, були або дуже короткі (коротше на 15 мм), або дуже довгі (на 15 мм довшим). У кіоску фірми Істок-2 (це ларьок з радиолампами і всілякої світлотехнікою, розташований в далекому від входу кінці цокольного поверху, світиться, як новорічна ялинка) порадили використовувати лінійку з надяскравих світлодіодів.

Ширина такої лінійки - близько 3 мм. Діоди на ній встановлені в групи по 3 штуки, кожна довжиною близько 15 мм. Відповідно, можна відрізати лінійку потрібної довжини з прийнятною точністю.

Зараз, з розвитком технологій виготовлення потужних світлодіодів білого світіння, світлодіодне підсвічування стали встановлювати в деякі рідкокристалічні монітори і телевізори. Насправді будь-хто може долучитися до "переднього краю" технологій, поставивши таку підсвічування замість згорілої "лампової". Піддавшись на умовляння "істоковцев", я купив лінієчку довжиною 300 мм за 250 рублів (приблизно дорівнює вартості лампи).

Світлодіодна лінійка чудовим чином помістилася всередині штатного пенала.

Для перевірки світлодіодного підсвічування досить підключити вставлену в матрицю лінійку до потрібного джерела живлення. Відключений екран повинен світитися молочно-білим кольором.

Збірка проводиться в зворотному порядку (c).

Замість викинутого за непотрібністю інвертора можна зібрати схемку на зразок такої:

Номінали резисторів підбираємо в залежності від параметрів сигналів DIM і ENABLE і напруги живлення.

На закінчення хочу сказати кілька слів про те, чому світлодіодне підсвічування - гидота.

По-перше, спектр світіння світлодіодів не зовсім відповідає спектру ламп. Тому на моніторах, призначених для роботи з графікою, така заміна може тільки нашкодити.

По-друге, іноді зустрічаються "розумні" інвертори, керовані цифровими сигналами (Зазвичай по шині I2C, але бувають і більш екзотичні). У разі відсутності інвертора ЖК-панель може не включатися.

По-третє, головний недолік світлодіодного підсвічування, зібраної "на коліні" - деяка нерівномірність світіння поблизу лампи.

На фото помітно, що підсвічування нижньої частини екрану не дуже рівномірна, а правий нижній кут - взагалі темний, на жаль, лінійка виявилася трохи закоротка.

У будь-якому випадку, заміна CCFL-лампи на світлодіоди - доступний і недорогий спосіб відновлення РК-моніторів. Наявні недоліки можна назвати критичними, а в випадку з лампами нестандартних типорозмірів, як у мене, це цілком виправдано.

Запись опубликована в блозі Шури Люберецького. Ви можете залишати свої коментарі там, використовуючи своє ім'я користувача з ЖЖ (вхід по OpenID).

опис:

Стрічку краще взяти нейтрально-білого світіння, а також по ширині її потрібно брати мінімально вузьку (ширина стрічки на фото 8 мм). Також важливо кількість світлодіодів - не менше 120 світлодіодів на метр стрічки.

На платі можна знайти перемички, на яких присутній харчування 12 вольт, і припаяти дроти підсвічування до цих перемичок.

Після цієї ситуації з'являється проблема - підсвічування постійно включена, та ще й яскравість не регулюється ... Приступаємо до пошуку ланцюга регулювання яскравості підсвічування. Уважно дивимося на написи поблизу роз'ємом. Висновок "ON" включає і вимикає підсвічування, коли підсвічування включена, на виводі "ON" присутня напруга близько 3 вольт. Коли підсвічування вимкнене, на виводі "ON" напруга відсутня. Висновок "DIM" регулює яскравість підсвічування шляхом зміни шпаруватості ШІМ сигналу. При установці майже максимальної яскравості, шпаруватість ШІМ становить 80 ... 90%, амплітуда сигналу 5 вольт. При відключенні підсвічування, на виході "DIM" також відсутня сигнал, тому використовувати висновок "ON" не потрібно. І для включення / відключення, і для регулювання яскравості, досить використання виведення "DIM". Для того, щоб регулювати яскравість, потрібно підключити світлодіодну стрічку через N-канальний полевичок, а на затвор полевічка подати сигнал з виведення "DIM" через невеликий резистор (100 ... 200 ом).

Полевик я взяв зі згорілої материнської плати, N-канальний AP9T18GH, з максимальний напругою стік-витік 20 вольт, і струмом 10 ампер. До речі сказати, кожен з відрізків стрічки споживає приблизно по 180 міліампер, тому можна використовувати практично будь-який польовика з струмом не менше 0,5 ампер. Також я заради інтересу заміряв напруга живлення по ланцюгу 12 вольт. Напруга виявилося в межах норми.

CCFLабо LED?

Активно розвивається світлодіодна галузь, не могла не вплинути і на галузь LCD дисплеїв, зараз вже не має значення, це екран телефону, планшета, ноутбука, монітора або телевізора. Світлодіодна або інакше кажучи LED підсвічування матриць практично повністю витіснила підсвічування на CCFL і EEFL лампах. І це цілком логічно, LED підсвічування має значно більше переваг, таких як високий ККД, великий термін служби, відсутність ртуті, відсутність вигорання і широкий колірний обхват.

Але що робити якщо в вашому ноутбуці стоїть CCFL підсвічування і вона вийшла з ладу? Чи варто ставити знову CCFL лампу або замінити її на LED підсвічування? Моя порада наступний: якщо вам цей ноутбук доріг, і ви не плануєте після ремонту продавати або дарувати, то краще встановити LED підсвічування, і назавжди забути про проблеми перегорання CCFL ламп. Так, в окремих випадках це може вийти трохи дорожче, а також заміна вимагає деяких технічних навичок, але в цій статті я постараюся розповісти про один з готових наборів для такої модифікації екрану вашого ноутбука, що може вам допомогти при виборі та монтажу набору.

Особливості набору LED підсвічування CA-166 і схемотехнічне рішення

Розташування індуктивності каже, що вона побудована за принципом понижуючого DC-DC конвертера звідси і обмеження по мінімуму вхідної напруги про який говорилося раніше. Для роботи підсвічування необхідно напруга рівне харчування 3х послідовних світлодіодів (в середньому 9,6В) + 420мВ напруга зворотного зв'язку. Отже, напруга живлення повинно бути не нижче 10В і не більше 24В (обмеження мікросхеми). Резистори R4 і R7 служать для завдання робочого струму LED підсвічування. Силу струму вибирають з розрахунку що одна секція з трьох діодів на максимальній яскравості споживає близько 20 мА. І виходячи з цих даних розраховують за формулою Imax \u003d 420mV / Rвих. У таблиці нижче представлені рекомендовані значення опорів.

Використання резисторів більшого номіналу не призведе до пошкодження світлодіодів, а лише знизить максимальну яскравість. Установка резисторів меншого номіналу також можлива, але за обов'язкової залученні функції регулювання яскравості ноутбуком.

Регулювання яскравості аналогова і відбувається шляхом зміни рівня напруги на контакті DIM. Таке рішення було зроблено з метою підвищити універсальність пристрою, оскільки при використанні цієї підсвічування в ноутбуках з ШІМ регулюванням яскравості, вона також буде працювати, але можливо рівень яскравості буде регулюватися в недостатньо широких межах. Якщо Вас не влаштує вийшов діапазон регулювання яскравості, то можна провести нескладні доопрацювання, описані далі.

Доопрацювання 1. Модифікація LED підсвічування під роботу з ШІМ сигналом регулювання яскравості

Ця доробка дозволить дещо розширити діапазон регулювання яскравістю і краще адаптувати плату на роботу з ШІМ сигналом управління.

Нижче представлена \u200b\u200bсхема, на якій червоними лініями відзначені внесені елементи і з'єднання, а сірими - віддалені елементи і з'єднання

Схема змін в драйвері LED підсвічування під роботу з ШІМ сигналом регулювання яскравості

Для доопрацювання будуть потрібні

Діод 1N4148 або подібний (в корпусі SMD SOD-323 *)

Резистор 2.2 Ом ** (SMD 1206)

Резистор 3.0 Ом ** (SMD 1206)

* Зазначені типи корпусів не є обов'язковими, але рекомендуються, оскільки дуже зручно встановлюються на плату.

** Номінали резисторів були обрані з міркувань щадного режиму роботи LED підсвічування. При необхідності можна використовувати значення опорів з таблиці, наведеної раніше.

1. видалити C5
2. видалити R3
3. Замінити струмові резистори R4 і R7. Можна замість 2х резисторів встановити один на 1,3 Ом при цьому дещо знизитися максимальна яскравість.
4. Встановити діод 1N4148 діагонально, катодом до лівого висновку резистора R3, а анодом до нижнього висновку конденсатора C5.

На фотографії нижче наочно показані зміни плати LED драйвера. Місця змін виділені червоною лінією.

Після такої доопрацювання вхід DIM буде повністю сумісний з ШІМ сигналом яскравості. Вхід сигналу включення також повністю ШІМ - сумісний. Струм, що видається драйвером на максимальній яскравості буде приблизно дорівнює 320mA. Мінімальна яскравість залежить від шпаруватості ШІМ сигналу. При поширеною частоті ШІМ 60Гц, мінімальна яскравість вийти близько 36mA що відповідає регулюванню яскравості 1: 9. Оскільки частота ШІМ сигналу в більшості ноутбуків всього 60 Гц, окремі люди можуть помічати легке мерехтіння. Якщо необхідно від нього позбавитися, то рекомендую поглянути на наступну доопрацювання, яка позбавлена \u200b\u200bцього недоліку.

Доопрацювання 2. Прибираємо вплив ШІМ сигналу на зображення

Ця доробка трохи складніше, в порівнянні з попередньою, але дає більш помітні результати. При цій доопрацюванні вдається повністю позбутися від модуляції яскравості, підвищити ефективність перетворення, розширити діапазон регулювання яскравості аж до 1: 100.

Нижче представлена \u200b\u200bсхема з позначеними доробками

Для доопрацювання будуть потрібні

Діод 1n4148 (або подібний в корпусі DO35 *)

Резистор 220kΩ 1% точність

Резистор 12kΩ (SMD 0603)

Резистор 330kΩ (SMD 0603)

Конденсатор 25V 0,1μF (SMD 0603 MLCC)

N-канальний MOSFET (ZVN2106A, 2N7000 або аналоги)

Резистор 1.8 ** Ом (SMD 1206)

Резистор 3.9 ** Ом (SMD 1206)

Якщо необхідно розширити діапазон регулювання яскравості, то буде потрібно ще заміна індуктивності L1 номінал якої вибирається виходячи з вимог по регулюванню яскравості. Залежність діапазону яскравості від індуктивності наведені в наступній таблиці:

* Наведена корпусіровка елементів обрана з міркувань зручності монтажу і не є обов'язковою вимогою.

** Номінали резисторів вибирають відповідно до довжини і потребляемому LED підсвічуванням току. Див. Таблицю вище.

Послідовність дій при доопрацюванні

1. Видалити конденсатор C5.
2. Видалити резистор R3.
3. Замінити струмові резистори R4 і R7 на резистори 1.8 Ом і 3.9 Ом (або на обрані з таблиці).
4. Якщо необхідно, то замінити індуктивність L1 - 47μH на велику за значенням індуктивності. Це зменшить мінімально встановлюється вихідний струм з 16 мА до 8 мА.
5. Замініть резистор R6 на резистор зі значенням 12кОм.
6. Резистор 330 кОм припаяти однією ніжкою до 6 висновку мікросхеми DF6113.
7. Конденсатор 0,1μF припаяти до 7 ніжці мікросхеми DF6113.
8. З'єднати вільні висновки резистора з пункту 6 і конденсатора з пункту 7 разом.
9. Припаяйте витік польового транзистора до земляного висновку резистора R5.
10. Припаяйте стік польового транзистора до анода діода 1N4148.
11. З'єднайте катод діода 1N4148 в точці, утвореної між резистором і конденсатором з пункту 8.
12. З'єднайте висновок резистора 220 кОм з позитивним висновком вхідного танталового конденсатора C6. Другий висновок з'єднайте зі стоком транзистора, це той висновок, до якого ми раніше підключили анод діода 1N4148.
13. Припаяйте затвор транзистора до лівої контактної майданчику резистора R3.

При використанні елементів для поверхневого монтажу будьте гранично уважні щоб не допустити короткого замикання межу висновками.

Розташування деталей можна подивитися на наступних картинках:

Після такої модифікації, ШІМ сигнал управління яскравістю буде перетворюватися в аналоговий. Це дозволить позбутися від можливого мерехтіння, призведе до більш лінійної регулюванню яскравості і розширить діапазон її регулювання.

висновок

Розглянутий набір LED підсвічування, який розроблений спеціально для заміни CCFL в екранах ноутбуків, має ряд переваг, які з компенсують деяку складність в установці. До переваг відносять цінову доступність набору, довговічність, поліпшену передачу кольору і т.д. Хоча наведений дизайн плати драйвера LED підсвічування і не реалізує всіх переваг мікросхеми DF6113, але це можна легко виправити за наявності пари поширених радіоелементів і паяльника.

Набір для заміни старої CCFL підсвічування матриці ноутбука на LED можна придбати в нашому магазині за цим посиланням