Увеличение яркости дисплея светодиодами

Установка LED подсветки монитора на примере универсальной. Наглядное сравнение CCFL и LED Оставить комментарий

Рассмотрим последовательность и особенности установки LED подсветки для монитора, на примере нашей универсальной LED подсветки для монитора с алюминиевой подложкой. Такая замена особенно целесообразна при выходе из строя сразу нескольких ламп CCFL. Но в нашем случае замену проведем для эксперимента. Возьмем исправную матрицу с CCFL подсветкой и установим в нее набор ЛЕД подсветки для мониторов. Перед заменой проведем замеры качества CCFL подсветки, что позволит после замены сравнить картинку по яркости, равномерности подсветки, оттенку и т.д.

Подготовка к установке

Прежде чем приступить к замене, убедитесь, что купленная вами подсветка подойдет к вашему монитору. Необходимо проверить:

Достаточная ли длинна светодиодных лент. В нашем случае монитор 19”, а стандартные светодиодные стринги идут до 24”, значит можно просто подрезать длину светодиодных полос. Если же 24” вам недостаточно, то нужно просто выбрать набор со светодиодными планками большей длинны.

Соответствует ли напряжение и ток блока питания монитора приобретенному комплекту. Наш драйвер, как и многие другие, рассчитан под напряжение от 11 до 30 В. БП монитора выдает 13 В, что вписывается в требуемый диапазон. За ток можно особо не переживать, т.к. потребление светодиодной подсветки практически всегда ниже CCFL.

Достаточная ли толщина матрицы для установки подсветки. Светодиодные стринги на базе светодиодов 2835 имеют толщину 4 мм и подходят почти ко всем мониторам. Исключением могут быть только экзотические малоразмерные мониторы, которые собраны на базе матриц портативных устройств. В этом случае необходимо взять универсальный набор LED подсветки матрицы ноутбука на базе светодиодов 4020 или 3020 с толщиной линейки 2 мм.

После этого можно приступать к разборке монитора. В детали разбора монитора вникать не будем, считаем, что читатель это умеет.

Спешить разбирать матрицу не стоит, прежде находим необходимые сигнальные линии для управления подсветкой, а именно нас интересует питание, которое обычно обозначают уровнем напряжения, например, «+13V», земля «GND», включение подсветки «BL_ON» или «ON», управление яркостью «BRIGHT», «ADJ», «DIM».

Если вы нашли все необходимые линии можно приступать к разборке матрицы, нет – ищите схемы, разбирайтесь с распиновкой соединительных разъемов и только потом приступайте к разборке матрицы.

Установка ЛЕД планок

Разборка матрицы самый ответственный этап и требует чистоты и аккуратности. Рабочее место выбирается чистое, а помещение безпыльное, попадание частиц мусора и пыли в матрицу негативно скажется на результате и по виду будет напоминать черные битые пиксели и пятна. Светорассеивающие слои менять местами нельзя, а также они чувствительны к жиру с пальцев и если есть необходимость прикасаться к этим слоям, то лучше использовать чистые одноразовые перчатки. На рабочий стол, во избежание появления царапин, желательно положить мягкую безворсую подложку.

Матрицу к световоду прижимает с довольно большим усилием металлическая рамка, и чтобы ее снять необходимо очень аккуратно отщелкнуть защелки по периметру.

При работе лишняя торопливость ни к чему, будьте крайне внимательны и аккуратны, избегайте перекосов рамки, без надобности лишний раз не прикасайтесь и не изгибайте шлейфы, идущие к матрице. После снятия рамки, существует несколько вариантов установки светодиодных лент.

Первый, самый простой, но возможен только на матрицах, в которых предусмотрена конструкция быстрого монтажа лотков подсветки.В этом случае достаточно вытянуть лотки, которые доступны с торцов, демонтировать лампы и установить ЛЕД подсветку.

Следующий способ тоже довольно простой, но не очень качественный. Во многих мониторах легкого способа демонтировать лотки нет. Но есть возможность получить доступ торцам лотков или кассет с лампами. Способ заключается в том, что перекусывают провода питания CCFL ламп и через боковые отверстия вынимают лампы, без дальнейшего разбора матрицы.

Затем вместо ламп, также через торцы, вставляют светодиодные линейки. Этот метод плох тем, что мы не можем проконтролировать укладку линеек, а также не можем их равномерно приклеить. Это влечет за собой локальные перегревы и ухудшение равномерности подсветки.

И последний способ наиболее сложен, он требует дальнейшей разборки матрицы. Нам потребуется снять еще одну внутреннюю, на этот раз пластиковую рамку, которая прижимает светорассеивающие пленки к световоду. После ее снятия, у нас освободятся кассеты с лампами, и мы сможем их легко снять со световода.

Получив доступ к лоткам с лампами, удаляют лампы. Затем нужно примерить нашу светодиодную линейку, подбираем наиболее подходящую длину руководствуясь правилом «3 светодиода». Оставшееся число светодиодов должно быть строго кратно трем, в прочем, как и число откусываемых светодиодов. Если мы откусываем светодиодную линейку на алюминиевой подложке, то настоятельно рекомендуется надфилем обработать торец во избежание замывания токоведущих линий на подложку. В линейках на текстолитовой подложке никаких дополнительных обработок обычно не требуется.

Далее сдираем защитную пленку токопроводящего скотча и клеем на дно кассеты по одной линейке на каждую касету. Если светодиодная линейка без такого скотча, то мы настоятельно рекомендуем его наклеить. Это улучшит теплоотвод, зафиксирует линейку в правильном положении и положительно скажется на однородности подстветки. Обратите внимание, что кассеты с лампами не одинаковые, а есть верхняя и нижняя, после удаления ламп запомните их расположение, чтобы случайно не перепутать или не наклеить неправильно светодиодную планку.

Сборка матрицы осуществляется в обратной последовательности также с предельной аккуратностью.

Подключение драйвера универсальной подсветки монитора.

ВНИМАНИЕ! Несмотря на то, что разъем светодиодной линейки и родного блока розжига CCFL комплементарен, НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не соединяйте их, это гарантировано выведет из строя светодиоды, а также может привести к прочим дополнительным повреждениям.

После сборки приступаем к установке драйвера. Сперва нужно обесточить родной инвертор. Как правило для этого достаточно выпаять перемычку или предохранитель по питанию инвертора. При желании инвертор можно полностью демонтировать, мы же в данном случае делать этого не будем. Также, чтобы не тянуть длинные провода от скалера находим управляющие подсветкой проводники и отключаем их от инвертора. Это также можно сделать удалением соответствующих перемычек или резисторов.

Определение способа управления яркостью (прямое или инверсное), лучше делать по факту. Инвертор рассчитан на инверсное управление яркостью и значит мы принимаем, что управление инверсное, а если проверка работы покажет, что оно прямое, то мы просто внесем коррективы в драйвер.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Инвертор с инверсным управлением будет работать с любыми платами управления, только в случаях плат с прямым управлением, минимум и максимум яркости будет инвертирован.

Инвертор с прямым управлением будет работать только с соответствующими скалерами. В мониторе из примера управление было инверсное, и никакая переделка не потребовалась.

Но если понадобится переделка драйвера, то рекомендуем переделать драйвер руководствуясь рекомендациями производителя микросхемы. Подробней можно почитать в статье «Выбор и устройство универсальной LED подсветки для монитора».

Красным обозначены элементы, которые нужно удалить, а зеленым, которые добавить. Из элементов нам понадобится любой диод общего назначения и резистор любой мощности на 10 кОм. Трассировка платы выполнена так, что удобней всего расположить элементы следующим образом.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При таком расположении элементов линии «яркость» и «включение» меняются местами, и если проводники уже припаяны, то нужно либо перепаять их, либо просто поменять контакты в разъеме местами.

На этом установка универсальной LED подсветки для монитора завершается, остается только собрать сам монитор.

Сравнение изображения CCFL и LED

Проведем сравнение изображения до и после установки новой подсветки монитора. Фотографии были сделаны при фиксированных настройках фотоаппарата. Неоднородность подсветки фотографировалась с высокой выдержкой. Баланс белого на фотоаппарате зафиксирован на уровне 5800 К. Настройки монитора выбраны таким образом, чтобы получить максимальную яркость изображения.

Как видно из фотографий CCFL имеют легкий желтоватый оттенок, а LED больше отливает синевой. На глаз ни синева, ни желтизна не заметны, поскольку зрение имеет способность к адаптации, но вот фотоаппарат с ручными настройками хорошо различает световые тона. При необходимости оттенок довольно в широком спектре можно подкорректировать через меню монитора, меняя цветовой профиль матрицы или цветовую температуру. Не смотря на все усилия, картинки не отображают реальную цветопередачу, особенно смещение цветов прибавилось после загрузки фотографий на сайт. Например, надпись “LED” сделана чисто голубым цветом #0000FF, но на картинке ниже надпись имеет немного другой оттенок…

Что касается неоднородности подсветки, несмотря на то, что световод матрицы рассчитан на установку CCFL, тем не менее светодиодная подсветка показала более равномерное свечение, чем родная CCFL подсветка.

Возможно это связанно с тем, что светодиоды глубже сидят в кассете и свет, доходя до торца световода успевает равномерно смешаться. Что касается «полосатости», то при желании ее можно разглядеть, но на фоне общей неоднородности подсветки она слабо выражена и трудноразличима.

Темный фон ЛЕД подсветки выглядит заметно светлее ввиду большей световой эффективности светодиодов. В дневное время это положительно скажется на картинке, а любителям ночных посиделок достаточно в меню монитора снизить яркость. Замена подсветки монитора на LED не только может вдохнуть вторую жизнь вашему старому монитору, но и повысит яркость экрана, которой ох как не хватало первым LCD мониторам.

Мы будем благодарны, если вы ознакомитесь с нашим ассортиментом универсальных LED подсветок монитора.

Наиболее популярным выбором наших покупателей являются – Универсальная LED подсветка для 15-24″ LED мониторов

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Переделка подсветки монитора на светодиодную

ЖК-мониторы занимают большую часть рынка дисплеев для стационарных компьютеров, ноутбуков, телевизоров, информационных и рекламных мониторов и т.д. Хотя существуют и более перспективные технологии, LCD-экраны еще долго будут удерживать свои позиции. Эти устройства надежны, но в мире нет ничего вечного. И дорогостоящие приборы рано или поздно выходят из строя. Во многих случаях их можно отремонтировать самостоятельно. К таким ситуациям относится выход из строя лампы подсветки.

Устройство LCD-дисплея

Прежде, чем выяснить, как производится замена неисправной подсветки, надо разобраться, зачем она нужна в и как устроен ЖК-экран.

Жидкие кристаллы – вещества, имеющие свойство текучести, но расположение молекул в них упорядочено. Молекулы в этих веществах имеют вытянутую или дискообразную форму. Принцип действия LCD-дисплея основан на свойстве молекул ЖК менять пространственную ориентацию под действием приложенного электрического поля. Таким способом можно регулировать поляризацию проходящего через LCD-матрицу света и создавать изображение по принципу смешения цветов RGB.

Для создания проходящего светового излучения и нужна лампа. В большинстве случаев это флуоресцентные лампы без нитей накала катодов (CCFL). Такой светильник представляет собой герметичный стеклянный баллон, наполненный инертным газом с небольшой примесью ртути. Для работы ему нужен источник напряжения 600..900 вольт (в зависимости от модификации), а для розжига несколько больше – 800..1500 вольт. Для создания равномерного потока по поверхности используется система рассеивателей.

Лампа является самым недолговечным звеном в системе, но поменять ее на исправную самостоятельно не так сложно.

Признаки неисправности подсветки

Пользователь может столкнуться с такими явлениями:

• при включении монитора индикатор питания загорается, но экран остается темным;
• дисплей включается, на нем появляется изображение, но через несколько секунд тухнет.

В первом случае есть серьезные резоны предполагать, что нужен ремонт подсветки монитора, хотя неисправность может быть и в блоке питания источника освещения. Во втором – вероятность выхода из строя лампы 90+ процентов. Также о высокой вероятности неисправности источников света говорят тусклое свечение всего дисплея или половины, а также угасание половины дисплея.

Самостоятельная замена источника света в мониторе

В первую очередь надо добраться до старой лампы. Если это монитор телевизора, компьютера или ноутбука, надо запастись инструментами:

• небольшой крестовой отверткой;
• двумя отвертками с плоским широким шлицем;
• скальпелем, пинцетом и другим инструментом для разборки.

Важно! Разбирать монитор надо при полностью отключенном питании. На выводах лампы может присутствовать опасное для жизни напряжение.

Пластиковый кожух с монитора снимается двумя плоскими нетолстыми отвертками – надо отжать защелки, не прикладывая излишних усилий.

Следующий шаг – надо снять все разъемы и вывернуть все мелкие саморезы сзади и со всех сторон.

А потом снять все крышки и демонтировать матрицу.

Сняв поляризационную пленку, рассеиватели и световоды, можно добраться до ламп. Иногда следы выхода из строя можно обнаружить визуально – в виде черных пятен.

Далее берутся исправные лампы и устанавливаются на место вышедших из строя. Для подбора ламп по размеру, в зависимости от размера диагонали экрана в дюймах, можно воспользоваться таблицей.

Размер диагонали монитора, дюймов	Диаметр лампы, мм	Длина лампы, мм
14,1	2,0	290
14,1 Wide	2,0	310
15-15,1	2,0	300, 305, 310
15 – 15,3	2,0	315
15 – 15,3	2,6	316
15,4 – 16,3	2,0	324, 334
15,4 Wide	2,0	334
16,3 – 17,0	2,6	336
17, 17,4	2,6	342, 345, 355, 360
17,1 Wide	2,0	365, 370, 375
18-19	2,6	378, 388

Сборка монитора производится в обратном порядке. И если все было сделано аккуратно, и проблема была только в лампе, монитор прослужит еще долгое время.

Перед сборкой рекомендуется все детали и внутреннее пространство в корпусе тщательно продуть от пыли.

Проверка исправности лампы

Если внешних признаков повреждения лампы при разборке не обнаружено, не будет лишним проверить демонтированный светильник на исправность, так остается вероятность, что неисправность не в лампе, а в схеме питания. Да и проверка нового прибора тоже не помешает. Тестером или осциллографом этого не сделать, поэтому на контакты светильника надо подать высокое напряжение. Для этого понадобится инвертор. Найти его можно различными способами:

1. Купить готовый инвертор в магазине или в интернете. Для разового ремонта экономически нецелесообразно.
2. В ремонтной мастерской купить поврежденный неремонтопригодный монитор. В большинстве случаев будет стоить копейки. Его надо будет разобрать и извлечь преобразователь напряжения.
3. Если есть навыки работы с электронными компонентами, можно собрать простой инвертор самостоятельно. Его схема несложна.

Самый трудоемкий элемент – трансформатор. Его придется изготовить самостоятельно. Намотать его можно на железе от малогабаритного промышленного трансформатора, для чего придется удалить все штатные обмотки.

Первичная обмотка содержит 30-40 витков с отводом от середины. Амплитуда колебаний на ней будет около 3 вольт. Следовательно, для получения 1000 вольт на вторичной обмотке она должна содержать в 1000/3=333 раза витков больше чем первичная. При 30 витках в первичке надо будет намотать около 10 000 витков вторичной обмотки. Возможно, это число надо будет подобрать. Удобнее экспериментально изменять соотношение, варьируя первичной обмоткой. Для этого надо сначала намотать вторичку, а поверх нее – первичную обмотку. В интернете можно найти схемы и других преобразователей напряжения различной сложности для проверки ламп CCFL.

Применение светодиодных источников освещения в ЖК-мониторах

В связи с широким распространением светодиодной осветительной техники при ремонте часто возникает идея заменить морально устаревшие газоразрядные лампы LED-светильниками. Эта мысль имеет право на жизнь, и реализовать ее несложно. Но замена ламп на светодиоды в мониторе потребует решения нескольких вопросов.

Размеры. CCFL-лампа устанавливается внутри специального профиля. Ширина этой канавки бывает 7 мм или 9 мм. Ширина ленты должна позволять установить ее в паз этого профиля. В некоторых случаях оказывается возможным подрезать края «негабаритного» полотна до 1 мм с каждой стороны так, чтобы не повредить токоведущие шины. Если все получится, то лента хорошо впишется в профиль.

Источник питания. Замена ламп в мониторе на низковольтную светодиодную ленту потребует пониженного, по сравнению с CCFL, напряжения питания. Это напряжение можно поискать на штатной плате дисплея, но мощность ленты не должна быть менее 10 Вт, так как световой поток в рассеивающей системе подвергается серьезному ослаблению. Не факт, что нагрузочная способность штатного источника окажется достаточной. Поэтому в некоторых случаях для питания LED-ленты применяют отдельный выносной блок питания на соответствующее напряжение. Неудобство очевидно: подсветка выключается отдельно от монитора, и отсутствует регулировка яркости (или для нее придется городить отдельную схему). Проблема яркости возникает и при первом варианте, но в обоих случаях ее несложно решить.

Яркость штатной CCFL-лампы регулируется методом ШИМ, для этого в инверторе предусмотрена специальная схема. В данном случае инвертор должен быть удален, а ШИМ-сигнал можно использовать в своих целях. Для этого на плате надо найти разъем, рядом с одним из выводов которого будет надпись DIM. На нем присутствует ШИМ-сигнал, который можно проконтролировать осциллографом. К этой точке надо подключить отрицательный вывод ленты через транзисторный ключ. В качестве ключевого элемента можно применить MOSFET-транзистор с N-каналом. Он должен быть рассчитан на полный ток отрезка ленты с запасом. 99+ процентов случаев закроет полевик AP9T18GH – его можно найти на вышедших из строя материнских платах компьютеров. Он позволяет работать с нагрузкой до 10 А.

При наличии навыков и знаний можно задействовать штатную схему регулирования яркости и включения-отключения подсветки, добавив к ней два транзисторных ключа и выставив напряжение на выходе 12 вольт.

В этом случае для переделки никаких дополнительных и внешних устройств не потребуется, и монитор будет работать в штатном режиме. Надо лишь подать на вход коммутатора сигналы DIM и ON, присутствующие на разъеме.

Важно! Светодиодные ленты имеют различную цветовую температуру, поэтому после установки в монитор цвета экрана могут немного измениться. Эту проблему можно попытаться решить штатными настройками дисплея или учесть в будущем. Чтобы избежать этой проблемы, при покупке надо ориентироваться на нейтрально-белые цвета свечения.

Для закрепления информации видео: Замена изношенной платы светодиодной подсветки ЖК телевизора на стандартную LED ленту.

Замену штатных ламп подсветки на аналогичные или светодиодные нельзя назвать простой. На самом деле это трудоемкий процесс, требующий знаний и умений. Но все же для мастера среднего уровня это вполне достижимо, и после ремонта дисплей прослужит еще долгие годы. При необходимости, ремонт вновь установленной светодиодной подсветки монитора труда не составит – опыт будет уже наработан.

Управление LED-подсветкой в ЖК мониторах Samsung

• 20 Янв 2020

Принципы работы LED-подсветки в мониторах Samsung

Приведем основные принципы управления LED-подсветкой, которые используются в настоящее время в ЖК мониторах:

• ток светодиодов управляется (регулируется и стабилизируется) методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на частоте 100…400 Гц;
• светодиоды управляются с помощью специализированной микросхемы — LED-драйвера, к функциям которого относятся формирование напряжения питания для массива светодиодов и регулировка тока светодиодов, т.е. яркости подсветки (англ., Dimming);
• конструктивно LED-драйвер физически размещается на плате TCON ЖК панели;
• управление LED-драйвером осуществляется, как минимум, двумя сигналами (включения/выключения и регулировки яркости), которые на ЖК панель подаются через дополнительные контакты интерфейсного разъема ЖК панели;
• для питания LED-драйвера и всей LED-подсветки на плату TCON подается еще одно дополнительное питающее напряжение, как правило, номиналом +12 В, которое не имеет никакого отношения к самой ЖК панели;
• линейка светодиодов подключается к плате TCON, т.е. к плате ЖК панели (рис. 1).

Эти основные принципы могут быть выражены графически, в виде блок-схемы, описывающей архитектуру LED-подсветки (рис. 2).

Однако в мониторах Samsung имеется совершенно другой подход к управлению LED-подсветкой.

Во-первых, во многих панелях Samsung LED-линейка имеет специфический соединительный разъем (рис. 3), выведенный на тыльную сторону ЖК панели.

Во-вторых, узел LED-подсветки подключается не к управляющей плате ЖК панели, а к основной плате монитора, часто называемой платой скалера (рис. 4).

В-третьих, светодиоды управляются микросхемой скалера, точнее комбинированной микросхемой процессор-скалер. Другими словами, во многих мониторах Samsung не применяются специализированные LED-драйверы. Разработчики этой концепции решили не увеличивать количество микросхем, и, соответственно, стоимость изделия, так как наличие в составе процессора-скалера цифровых программируемых портов вполне позволяет организовать полноценное управление LED-подсветкой и без дополнительных контроллеров (ИМС). Общая архитектура монитора Samsung с LED-подсветкой представлена на рис. 5.

Здесь необходимо сделать важное дополнение — в рамках данного обзора речь идет лишь о мониторах с внешними блоками питания (сетевыми адаптерами). Возможно, что мониторы со встроенными блоками питания имеют такую же концепцию построения, однако автору это доподлинно неизвестно.

Итак, в LED-мониторах Samsung присутствует всего одна печатная плата, на которой размещены несколько функциональных модулей:

• понижающие DC/DC-преобразователи, необходимые для формирования питающих напряжений для всех электронных элементов монитора;
• микросхема процессора-скалера, которая обрабатывает входные аналоговые или цифровые видеосигналы (в том числе и масштабирует их к физическому разрешению ЖК панели), а также обеспечивает оперативное управление монитором;
• микросхема EEPROM, предназначенная для хранения программного обеспечения монитора (Firmware EEPROM);
• микросхема EEPROM, предназначенная для хранения идентификационной информации (EDID);
• повышающий DC/DC-преобразователь, формирующий напряжение для питания светодиодов.

В качестве источника света в рассматриваемых мониторах используется LED-подсветка, состоящая из четырех параллельно соединенных сегментов (линеек). Таким образом, каждый сегмент LED-лампы состоит из 8-10 последовательно включенных светодиодов, а общее количество светодиодов может составлять от 32 до 40 штук. Напряжение питания линеек светодиодов равно 32…40 В ? около 4 В на каждый светодиод. Питающее напряжение LED-лампы на схеме обозначается как VLED. Разъем для подключения LED-лампы является 6-контактным, и на рассматриваемых схемах чаще всего обозначается как CN801. Общая конфигурация LED-лампы мониторов Samsung и традиционная цоколевка разъема CN801 приводятся на рис. 6.

Принципиальная схема модуля, управляющего LED-подсветкой (LED-драйвера) в мониторах Samsung, представлена на рис. 7.

Обзор схемы LED-драйвера

Схему управления светодиодами можно разделить на два крупных узла (рис. 8):

• повышающий DC/DC-преобразователь, формирующий напряжение VLED;
• силовые транзисторные ключи, управляющие током светодиодов.

Обе схемы контролируются микросхемой скалера, которая, кроме функций обработки цветовых сигналов, выполняет еще и другие вспомогательные функции с помощью программируемых портов ввода-вывода.

Напряжение VLED составляет около 31 В и формируется из напряжения 14 В, подаваемого на вход монитора от внешнего сетевого адаптера на разъем CN600.
Повышение напряжения осуществляется схемой типа Boost, основными элементами которой являются:

• дроссель L800;
• ключ на силовом транзисторе Q802;
• диод D801;
• контроллер ШИМ, в качестве которого используется один из портов ввода-вывода скалера IC400.

Так как силовой ключ управляется не специализированной микросхемой, а процессором через универсальный выходной порт, работающий в режиме ШИМ, то потребовалось введение буфера для корректного переключения транзистора Q802. Входной каскад схемы на транзисторе Q821 представляет собой эмиттерный повторитель, а выходной выполнен по двухтактной схеме на транзисторах Q822, Q823.

Силовой транзистор управляется импульсами, которые формируются выходным цифровым портом скалера (выв. 96). Управление выходным напряжением VLED осуществляется по принципу ШИМ методом Burst Mode (режим прерывающейся модуляции). Это означает, что на выв. 96 скалера генерируются пачки высокочастотных импульсов с частотой заполнения при-мерно 330 кГц и частотой пачек около 160 Гц. При этом ширина пачек изменяется при регулировке яркости, т.е. зависит от величины нагрузки DC/DC-преобразователя. При максимальной яркости высокочастотные импульсы следуют практически не прерываясь (100% коэффициент заполнения D (Duty Cycle)), и ширина пачек становится максимальной. Форма управляющих импульсов и форма напряжения на стоке Q802 представлены на рис. 9.

Здесь следует отметить, что изменение ширины пачек управляющих импульсов DC/DC-преобразователя при регулировке яркости является лишь следствием увеличения тока через светодиоды LED-линейки, а не способом регулировки яркости. Характерно, что величина VLED практически не изменяется при регулировке яркости, и напряжение всегда остается стабильным на уровне около 31 В. Увеличение тока светодиодов, фактически, является увеличением мощности нагрузки DC/DC-преобразователя. Поэтому для поддержания стабильности выходного напряжения DC/DC-преобразователь должен увеличить свою мощность, и делается это именно увеличением ширины управляющих пачек.

Важным элементом преобразователя является токовый датчик R831 R832 R833, измеряющий величину тока силового ключа Q802. Напряжение, формируемое на этих резисторах (сигнал ISEN), прямо пропорционально величине тока, протекающего через Q802. Это напряжение подается на вход скалера (выв. 92), который является входным аналоговым портом. Когда напряжение на этом выводе превышает запрограммированный уровень, транзистор Q802 закрывается, в результате чего предотвращается его пробой.

Для контроля и стабилизации выходного напряжения преобразователя имеется цепь обратной связи из элементов R811-R814, C804. Напряжение, пропорциональное VLED (сигнал VSEN), прикладывается к аналоговому входному порту скалера (выв. 97). Это аналоговое напряжение оцифровывается внутренним АЦП, и полученное значение используется для управления шириной импульсов на выходном цифровом порте (выв. 96).

Коммутация тока каждой из четырех LED-линеек осуществляется независимо. В рассматриваемой схеме каждая линейка коммутируется парой параллельно-включенных MOSFET-транзисторов, например Q811 и Q812. Параллельное включение, по видимому, здесь необходимо лишь для снижения мощности, рассеиваемой на каждом из транзисторов. Таким образом, для управления четырьмя LED-линейками применяется восемь MOSFET-транзисторов Q811-Q818. Все они управляются абсолютно синхронно импульсами, следующими с частотой около 160 Гц. Таким образом, светодиоды задней подсветки питаются импульсным током, включаясь и выключаясь с частотой 160 Гц, незаметной для человеческого зрения. Изменение ширины импульсов, т.е. времени свечения светодиодов, приводит к изменению яркости задней подсветки.

Все восемь транзисторов имеют достаточно необычное включение по схеме с общим затвором, на затворы транзисторов подается постоянное напряжение смещения 4 В. При этом ток LED-линеек коммутируется ключами внутренних портов скалера. Такое включение внутренних и внешних транзисторов можно считать каскодной схемой (рис.10).

Контроль функционирования силовых транзисторов и их защита осуществляется подачей на входные порты скалера сигналов, пропорциональных импульсам на стоках силовых ключей (сигналы LED1…LED4). Сигналы обратной связи подаются через резисторыR851-R858 номиналом 1 МОм.

Возможные неисправности LED-драйвера

Неисправности схемы LED-драйвера — явление достаточно редкое, но, тем не менее, вполне вероятное, и случается в практике ремонта. Существующая в настоящее время статистика отказов ЖК мониторов указывает на три характерные проблемы.

Монитор не включается. Внешний блок питания монитора периодически «цыкает», что говорит о срабатывании защиты от короткого замыкания. При этом, когда внешний блок питания включается без нагрузки, на его выходе появляется напряжение +14 В (+14V)
Такое поведение монитора может говорить о неисправности (пробое) силового транзистора Q802 (AP9997GH). Следует отметить, что такое поведение монитора может быть вызвано и неисправностью другого элемента — микросхемы IC600 (BD9329), которая является импульсным DC/DC-преобразователем, формирующим напряжение +5 В (+5V_MAIN).

Монитор не включается. Задняя подсветка не светится
Блок питания нормально вырабатывает напряжение +14V. Напряжение +5V_MAIN формируется и соответствует номиналу. Все остальные постоянные напряжения 3,3 и 1,8 В (+3.3V и +1.8V) также формируются. Напряжение VLED равно +14V. Такое поведение монитора говорит, скорее всего, о неработоспособности скалера, что может быть вызвано самыми разными причинами.

Монитор включается. Но экран не светится, т.к. не работает задняя подсветка. При этом изображение на экран выводится, о чем можно узнать, если приглядеться к экрану
Напряжение VLED равно +14V. Такая неисправность однозначно указывает на неработающую заднюю подсветку. В данном случае следует обратить внимание на скалер, транзисторы Q802, Q821-Q823.

LED подсветка монитора своими руками

Наиболее частой причиной отказов в работе ЖК мониторов и матриц становится выход из строя ламп подсветки. Если для телефонов и небольших дисплеев в планшетах используют Led ленты, в матрицах с большой диагональю для этих целей устанавливают CCFL лампы. По сути, это та же люминесцентная лампа дневного света, но с холодным катодом.

У них есть неприятная привычка выходить из строя без особых видимых причин, причем даже выход из строя одной лампы вызывает срабатывание блока защиты и отключение питания монитора.

Сверху перегоревшая CCFL лампа в модуле подсветки.

Избавляемся от старой CCFL

Наиболее очевидный путь решения проблемы – замена лампы, но ремонт имеет и некоторые подводные камни. Например, для замены необходима точно такая лампа. Источники с немного другими параметрами питания инвертор принимать не хочет, а найти полный аналог для модели выпущенной 5-6 лет назад порой проблематично.

В свете этого очень привлекательна идея переделки монитора на led подсветку.

Для перехода на LED придется разобраться с инвертором для CCFL ламп. Нам он уже не пригодится, поскольку на его выходе формируется высоковольтный высокочастотный сигнал смертельный для светодиода.

Просто отсоединяем шлейф разъёма инвертора от основной платы. На будущее нам понадобится разъём «dim» для управления яркостью светодиодной ленты.

Для замены ламп в мониторе на светодиодную ленту потребуется диммируемый драйвер питания.

Замена проводится в два этапа. Первый – извлечение CCFL ламп и инвертора питания, второй – установка светодиодной ленты, драйвера питания и их подключение. В качестве светодиодного драйвера можно использовать модели на 220В и 12В, главное, чтобы они подошли по габаритам.

В качестве эквивалента CCFL лучше всего подходят ленты, у которых 120 диодов на метр. Если не удалось найти такую ленту подходящей ширины, возможно использование 90 диодов на метр.

Лента должна быть нейтрально белого цвета, иначе искажения цветопередачи гарантированы. При выборе светодиодной ленты для монитора на это обратите особое внимание. Подробнее о цвете свечения ламп читайте здесь.

При замене лампы не стоит увлекаться достижением слишком высокой яркости, у мощных светодиодов значительное тепловыделение, что не лучшим образом скажется на самой матрице.

Как заменить подсветку монитора на светодиодную

Самым сложным и кропотливым участком работы станет для нас демонтаж корпуса.

Любое неосторожное движение может вызвать обрыв шлейфа или вообще повредить матрицу. Разбирать корпус при включённом питании не стоит, на выходе инвертора формируется напряжение порядка киловольта. Пробой его на блок развертки или матрицу гарантированно сожжёт эти блоки.

Но по большому счёту, замена подсветки монитора на светодиодную своими руками достаточно проста.

Электронная начинка состоит из трёх блоков:

• Блок питания;
• блок развёртки изображения;
• блок инвертора ламп.

Обычно блок инвертора закрыт защитным кожухом.

Светодиодная лента, установленная вместо ламп подсветки монитора, должна максимально соответствовать по ширине желобам ламп, иначе подсветка будет неравномерной.

Если вы решили использовать драйвер светодиодной подсветки на 12В, убедитесь, что блок питания имеет выход с таким напряжением. Можно конечно найти на плате точку с напряжением питания 12В, но подключение к ней драйвера ленты способно вызвать «просадку» напряжения и нестабильную работу электроники.

Схема диммируемого драйвера светодиодной ленты

Как уже упоминалось, для замены CCFL на LED в мониторе придётся установить драйвер питания светодиодной ленты.

Собрать простейшим ШИМ регулятор для диммирования яркости подсветки своими руками можно на микросхеме N555.

Схема светодиодной подсветки монитора со встроенным диммером

Генератор диммирующего сигнала собран на генераторе импульсов NE555, особенностью этой микросхемы является возможность изменять и частоту, и скважность импульсов. Переменный резистор в этой схеме влияет на скважность.

Преимущества такой схемы управления яркостью подсветки – низкое тепловыделение и широкий диапазон сигнала, недостаток – механическая регулировка. Эта схема понадобится, если стоит программный диммер на плате инвертора питания ламп. Эта схема led подсветки универсальная и подойдет для экранов любых производителей.

Схема для внешнего диммирования

Это копия выходного каскада предыдущей схемы. Если уровень сигнала с диммирующего выхода будет недостаточен для корректной работы полевого транзистора, перед затвором возможно установить дополнительный маломощный транзисторный ключ, который будет играть роль коммутатора напряжения.

А эта схема позволит управлять яркостью ленты через штатный канал. Учтите, что глубина диммирования для ccfl ламп меньше чем у светодиодов, поэтому в такой схеме диапазон яркости будет меньше чем при первом варианте.

На многих устройствах Toshiba, JVS, BenQ ШИМ программный, когда на инвертор поступает сигнал увеличения либо уменьшения скважности, а диммирующий сигнал формируется контроллером самого инвертора. В Samsung и LG у всех моделей есть выход «dim», который подойдёт для управления яркостью led подсветки монитора.

Замена ccfl на led в мониторе позволяет значительно снизить затраты по сравнению с установкой новой лампы. Даже по минимальным расценкам четыре лампы обойдутся в 3-5 долларов, а полметра светодиодной ленты вместе с драйвером обойдутся вам меньше чем в доллар.

Увеличение яркости дисплея светодиодами

Драйвер светодиодной подсветки

(замена ламп CCFL на светодиоды)

LED DRIVER , о котором сегодня пойдет речь, представляет собой модуль с минимальным набором электронных компонентов, размещенных на небольшой печатной плате размером 65mm x 20mm . Основное предназначение – для подсветки LCD панелей мониторов , вообще применить можно где угодно, все зависит от воображения. Компактные размеры модуля позволяют свободно расположить его внутри монитора и закрепить в удобном месте, для этого предусмотрено небольшое отверстие, расположенное с боку платы, либо он легко крепиться с помощью двухстороннего скотча. В приобретенный нами комплект светодиодного драйвера, входит две линейки со светодиодами длиной 533mm — 96 светодиодов на каждой и один проводной шлейф для подключения питания и управления модулем. Следует отметить, что в комплектность могут не входить светодиодные линейки, а также длина линеек может быть больше (или меньше) указанной нами, наличие и длину линеек уточняйте у продавца. Несомненно, поскольку мы говорим об основном предназначении, длина приобретаемых линеек будет зависеть от диагонали монитора. И маленький совет: длину лучше подбирать не впритык, а с небольшим запасом. На самой плате, кроме обозначения CA-155 REV:01 , более нет никаких маркировок принадлежности к той или иной модели подобных устройств. Производитель – Китай.

Модуль CA-155 REV:01

Посмотрим, что находиться на плате. На плате модуля установлено два разъема, на которые подается питание для светодиодов, микросхема драйвера подсветки DF6113 (8-pin SOP-8L) , N-канальный MOSFET транзистор, один электролитический конденсатор, индуктивность, семь резисторов, четыре керамических конденсатора и один диод шоттки SS210 . Все элементы, установленные на плате, в SMD корпусах, за исключением электролитического конденсатора. Разъем для подключения питания и управления драйвером имеет шесть выводов: VIN – напряжение питания 10v – 24v (2 контакта), ENA (Enable) – включение/выключение драйвера, DIM (Dimming voltage) – регулировка яркости, GND (2 контакта). Сразу хотим сказать, что максимальное напряжение в 30 вольт, указанное с обратной стороны платы – крайне нежелательно, «потолок» верхнего напряжения для DF6113 по даташиту 24 вольта! Будем считать это не преднамеренно указанной цифрой, а просто опечаткой. Желающие могут пройти по этой ссылке и скачать datasheet на DF6113 для более подробного ознакомления.

Перечислим некоторые характеристики микросхемы, указанные в документации: входное напряжение в диапазоне от 5 до 24 вольт, плавный старт, регулировка яркости от 10% до 100%, защита от короткого замыкания и перенапряжения, контроль тока светодиодной линейки. Микросхема поддерживает три режима управления яркостью – раздельный, одним сигналом, и смешанное управление. На данном модуле реализовано инвертированное аналоговое управление яркостью, при котором максимальная яркость светодиодов достигается при нулевом значении напряжения на выводе DIM разъема. Уменьшение яркости до 10% происходит при увеличении уровня напряжения на том же контактном выводе (DIM) до трех вольт. Что это значит? Чтобы было понятней, объясним простым языком – это значит что бегунок на экране монитора, который показывает регулировку яркости, будет работать в обратную сторону, т. е. при положении регулировки яркости в 100% экран будет затемнен и наоборот. Такой вариант нас совсем не устраивает, поэтому сразу делаем доработку. После небольшого и несложного внесения изменений в схему, получаем прямое управление яркостью, а также увеличиваем диапазон регулировки. Для доработки мы использовали один диод 1N4148, оставив без изменений номиналы токозадающих резисторов R4 и R7. Подключаем драйвер к монитору и проверяем результат изменений – теперь яркость увеличивается в сторону 100%, и при этом заметно увеличился диапазон яркости. Добавив еще несколько элементов, можно более улучшить управление светодиодами, получив в результате большую линейность и ширину диапазона регулировки. Микросхема вполне работает с ШИМ регулировкой яркости. Ниже представлена схематичная картина драйвера, воспроизведенная нами с данного модуля, с точным указанием номиналов сопротивлений, а также вариант доработки, на котором мы остановились.

Схема модуля LED подсветки CA-155 REV:01

Вариант доработки

Вкратце о светодиодной линейке. Как мы уже говорили выше, длина линеек подбирается с учетом диагонали монитора, наша линейка, имеющая длину 533mm, получается слишком длинной, с запасом, и поскольку мы устанавливали подсветку в 17 дюймовый монитор BenQ , то укоротили ее до 66 светодиодов (360mm) . Линейка легко разрезается под нужный размер, чтобы понять, как правильно ее отрезать, достаточно взглянуть на изображение ниже, на котором схематично показаны дорожки и расположение светодиодов на линейке. Все светодиоды образуют параллельно – последовательную цепь соединения, группы, состоящие из трех последовательно соединенных светодиодов, подключаются параллельно к шинам плюс и минус. С обратной стороны линейки есть маркировка – JH-LED96-533MM-3528-12A , из которой становится понятной длина, количество и тип светодиодов установленных на ней. Ширина линейки составляет 3,8mm , расстояние между светодиодами – 2mm . Тип светодиода достаточно популярный – SMD3528 , с размерами 3.5 х 2.8 х 1.8 mm (L x W x H), со всеми параметрами светодиода можно ознакомиться, открыв документацию.

Линия отреза, при укорачивании светодиодной линейки

Светодиодная линейка JH-LED96-533MM-3528-12A

Ну и перед тем как установить светодиоды в монитор, еще раз измерим напряжение и ток на плате драйвера и укороченных под нашу диагональ светодиодных линейках. Напряжение питания на модуль, поступающее с монитора = 14.8v , напряжение на светодиоды = 9.2v , ток светодиодной линейки при максимальной яркости = 460mA . Светодиодная линейка при этом не «кипит» и сильно не греется, на ощупь теплая. Можно убирать старые лампы CCFL и устанавливать светодиодные линейки. Возможно, в следующей статье мы покажем весь процесс замены, с фотографиями, и расскажем, как сделать, чтобы яркое свечение светодиодов не было заметным сквозь матрицу, в местах их крепления.

Про подсветку ЖК-мониторов

Как известно, современные ЖК-мониторы работают “на пропускание” света – полупрозрачная картинка на матрице подсвечивается сзади, свет, проходя через матрицу и ее светофильтры, формирует изображение. В качестве подсветки (backlight) используется довольно яркий источник белого света – матрица по светопропусканию больше напоминает довольно темные солнечные очки.

Традиционно для этого применялись флуоресцентные лампы с холодным катодом, или CCFL – Cold Cathode Fluorescent Lamp. Эти лампы представляют собой стеклянные трубки диаметром 2-3 мм, внутренняя поверхность которых покрыта люминофором. Трубки заполнены парами ртути. При прохождении по газу электрического разряда возникает излучение, заставляющее люминофор светиться. Для работы такой лампы требуется высокое переменное напряжение – около 1500 В с частотой около 40-50 кГц.

К числу наиболее распространенных неисправностей жидкокристаллических панелей относится выход из строя подсветки или инвертора – устройства, преобразующего постоянное напряжение (обычно 12-18 В, в зависимости от питания монитора) в переменное напряжение для работы лампы. Проявляется это в резком снижении яркости экрана, обычно с одного из краев, или в полном отключении подсветки – в этом случае изображение на экране еле видно.

В фирменных сервисах такие неисправности “лечат” заменой панели целиком, особенно в случае ноутбучных панелей. Стоит это довольно дорого, в случае монитора – проще купить новый. К счастью, на свете существуют не только фирменные сервисы, и немалое количество “умельцев”, освоивших операцию замены ламп подсветки или инверторов.

Замена лампы подсветки – простая операция, в некоторых мониторах предусмотренная “конструктивно”. Если кто-то не читал статью Игоря Пичугина на РадиоКоте, приведу краткую “выжимку” из нее.

Лампы монтируются вдоль одной из сторон дисплея в “пенале”. Обычно для снятия пенала требуется разборка ЖК-панели, то есть снятие металлического кожуха и собственно панели. Сзади панели смонтирована тонкая (около 0,5-1 мм) плата управления, соединенная с самой матрицей несколькими шлейфами. Для снятия жидкокристаллического экрана необходимо аккуратно отклеить (ни в коем случае не резать! поврежденные линии данных на гибких шлейфах восстановить невозможно) защитную пленку.

Для демонстрации “классической” технологии подсветки я использую ЖК-монитор LG Flatron L1970H.

Разборку монитора начнем с демонтажа подставки. Надо снять сзади пластиковый кожух, закрывающий крепление подсветки и шлейфы от разъемов на подставке.

Сняв подставку, извлечем ЖК-модуль из корпуса. Передняя рамка крепится на защелках и легко отделяется от задней части корпуса.

ЖК-модуль закрыт металлическим кожухом. Через отверстия в нем видны трансформаторы инвертора с грозными надписями.

Откручиваем винты, крепящие кожух.

Теперь можно подробно разглядеть плату управляющей электроники монитора и выполненный в виде отдельного блока инвертор.

Плата электроники соединена отдельным жгутом с декодером ЖК-матрицы, прикрытым тонкой пленкой-самоклейкой.

Декодер подключается к матрице с помощью тонких гибких шлейфов. Если придется снимать панель, над очень осторожно отклеивать защитную пленку – гибкие линии данных восстановить невозможно, в этом случае матрицу придется выкинуть.

Инвертор, смонтированный сзади монитора, зачастую может меняться на аналогичный. Достаточно знать питающее напряжение и количество ламп. Кроме того, инвертор в мониторах обычно крупный и ремонтопригодный.

Лампы подключатся к инвертору стандартными разъемами.

В этом мониторе пеналы с лампами извлекаются без разборки панели. Надо только открутить винт…

…и выдвинуть пенал.

Лампы смонтированы в пеналах по две. Признак “старой” лампы – черные кольца вокруг катодов. У перегоревших ламп они гораздо шире и темнее.

Лампы мне понадобились не случайно. Принесли “посмотреть” побитый жизнью ноутбук Fujitsu-Siemens Amilo M7800 с диагнозом “очень темное изображение на экране”. В фирменном сервисе за ремонт запросили какие-то нереальные деньги – видимо, собрались менять матрицу. Я же как раз прочитал статью на “коте” и собирался попробовать поменять лампу.

Для доступа к ЖК-панели первым делом надо снять ее рамку. Обычно она крепится на защелках, но в некоторых моделях ноутбуков могут быть и скрытые под резиновыми заглушками винты.

В нижней части ЖК-экрана ноутбука, между петлями, находится инвертор в защитном кожухе.

Имеет смысл проверить, действительно ли неисправна лампа, или все-таки “накрылся” инвертор. Для этого достаточно подключить к инвертору заведомо исправную лампу.

Ноутбучные инверторы достаточно миниатюрные и в случае неисправности их обычно меняют целиком. Допустима замена на аналогичный от другой модели, благо они есть и на радиобарахолках, и на Dealextreme.

При замене инвертора желательно определить, как осуществляется управление включением/выключением и яркостью подсветки. Обычно для этого в идущем к инвертору шлейфе предусмотрены сигналы DIM (управление яркостью, меняется обычно в пределах от 1 В – наименьшая яркость до 3 В – наибольшая) и ENABLE (0 В – подсветка выключена, 3 В – подсветка включена). Обычно их правильное подключение необязательно для работы нового инвертора, но позволяет сохранить некоторые функции энергосбережения.

Для замены лампы нам потребуется снять ЖК-панель. Надо открутить винты, которыми она крепится к петлям и крышке ноутбука.

По бокам панели установлены металлические направляющие, которые необходимо снять для дальнейшей разборки.

В использованной в этом ноутбуке панели можно добраться до лампы, не разбирая панель целиком. Достаточно только снять одну из сторон металлической рамки и открыть пластиковый пенал.

Казалось бы, дальнейшее очевидно – едем на радирынок, покупаем нужную лампу и ставим ее в ноутбук. Реальность же оказалась несколько сложнее. На Митино не обнаружилось ламп подходящей длины, были либо очень короткие (короче на 15 мм), либо очень длинные (на 15 мм длиннее). В ларьке фирмы Исток-2 (это ларек с радиолампами и всяческой светотехникой, расположен в дальнем от входа конце цокольного этажа, светится, как новогодняя елка) посоветовали использовать линейку из сверхярких светодиодов.

Ширина такой линейки – около 3 мм. Диоды на ней установлены в группы по 3 штуки, каждая длиной около 15 мм. Соответственно, можно отрезать линейку нужной длины с приемлемой точностью.

Сейчас, с развитием технологий изготовления мощных светодиодов белого свечения, светодиодную подсветку стали устанавливать в некоторые жидкокристаллические мониторы и телевизоры. На самом деле любой может приобщиться к “переднему краю” технологий, поставив такую подсветку взамен сгоревшей “ламповой”. Поддавшись на уговоры “истоковцев”, я купил линеечку длиной 300 мм за 250 рублей (примерно равно стоимости лампы).

Светодиодная линейка замечательным образом поместилась внутри штатного пенала.

Для проверки светодиодной подсветки достаточно подключить вставленную в матрицу линейку к подходящему источнику питания. Отключенный экран должен светиться молочно-белым цветом.

Сборка производится в обратном порядке (c).

Вместо выкинутого за ненадобностью инвертора можно собрать схемку наподобие такой:

Номиналы резисторов подбираем в зависимости от параметров сигналов DIM и ENABLE и напряжения питания.

В заключение хочу сказать несколько слов о том, почему светодиодная подсветка – гадость.

Во-первых, спектр свечения светодиодов не совсем соответствует спектру ламп. Поэтому на мониторах, предназначенных для работы с графикой, такая замена может только навредить.

Во-вторых, иногда встречаются “умные” инверторы, управляемые цифровыми сигналами (обычно по шине I2C, но бывают и более экзотические). В случае отсутствия инвертора ЖК-панель может не включаться.

В третьих, главный недостаток светодиодной подсветки, собранной “на коленке” – некоторая неравномерность свечения вблизи лампы.

На фото заметно, что подсветка нижней части экрана не очень равномерна, а правый нижний угол – вообще темный, к сожалению, линейка оказалась чуть коротковата.

В любом случае, замена CCFL-лампы на светодиоды – доступный и недорогой способ восстановления ЖК-мониторов. Имеющиеся недостатки нельзя назвать критическими, а в случае с лампами нестандартных типоразмеров, как у меня, это вполне оправдано.

Запись опубликована в блоге Шуры Люберецкого. Вы можете оставлять свои комментарии там, используя свое имя пользователя из ЖЖ (вход по OpenID).