Комплект для замены CCFL ламп в старом мониторе на светодиоды. Меняем лампы подсветки монитора (сами)

Время незаметно идет и казалось бы недавно купленная техника уже выходит из строя. Так, отработав свои 10000 часов, приказали долго жить лампы моего монитора (AOC 2216Sa). Вначале подсветка стала влючаться не с первого раза (после включения монитора подсветка выключалась через несколько секунд), что решалось повторным включением/выключением монитора, со временем монитор приходилось выключать/выключать уже 3 раза, потом 5, потом 10 и в какой-то момент он не мог включить подсветку уже вне зависимости от числа попыток включения. Извлеченные на свет божий лампы оказались с почерневшими краями и законно отправились в утиль. Попытка поставить лампы на замену (были куплены новые лампы подходящего размера) успехом не увенчалась (несколько раз монитор смог включить подсветку, но быстро опять ушел в режим включился-выключился) и выяснение причин в чем может быть проблема уже в электронике монитора привели меня к мысли о том что проще будет собрать соственную подсветку монитора на светодиодах чем ремонтировать имеющуюся схему инвертора для CCFL ламп, тем более в сети уже попадались статьи показывающие принципиальную возможность такой замены.

Разбираем монитор

На тему разборки монитора уже написано немало статей, все мониторы очень похожи между собой, поэтому вкратце:

1. Откручива крепление поставки монитора и единственный болтик внизу, который придерживает заднюю стенку корпуса

2. В низу корпуса есть два пазика между передней и задней частью корпуса, в один из которых засовываем плоскую отвертку и начинаем снимать крышку с защелок по всему периметру монитора (просто проворачивая аккуратно отвертку вокруг своей оси и приподнимая этим крышку корпуса). Излишних усилий прилагать не надо, но тяжело снимается с защелок корпус только первый раз (за время ремонта я его открывал много раз, поэтому защелки стали сниматься со временем гораздо легче).

3. Нам открывается вид на монтаж внутренней металлической рамы в передней части копуса:

Вынимаем из защелок плату с кнопками, вынимаем (в моем случае) разъем динамиков и отогнув две защеки внизу вынимаем внутренний металлический корпус.

4. Слева виднеются 4 провода подключения ламп подсветки. Вынимаем их слегка сдавливая, т.к. для предотвращения выпадения разъем сделан в виде маленькой прищепки. Так же вынимаем широкий шлейф идущий к матрице (вверху монитора), сдавливая его разъем по бокам (т.к. в разъеме боковые защелки, хотя при первом взгляде на разъем это и не очевидно):

5. Теперь необхоимо разобрать "сендвич" содержащий саму матрицу и подсветку:

По периметру находятся защелки, которые открываются легким поддеванием той же плоской отверткой. Вначале снимается металлическая рама придерживающая матрицу, после чего можно открутить три меленьких болтика (обычная крестиковая отвертка не подойдет ввиду их миниатюрного размера, понадобится особо мелкая) удерживающих плату управления матрицей и матрицу можно снять (лучше всего положить монитор на твердую поверхность, например стол, покрытую тканью матрицей вниз, открутив плату управления положить ее на стол развернув через торец монитора и просто внять корпус с подсветкой подняв его вертикально вверх, а матрица так и останется лежать на столе. Ее можно накрыть чем-то чтобы не пылилась, а собирать точно в обратном порядке - т.е. накрыть лежащую на столе матрицу собранным корпусом с подсветкой, обернуть через торец шлейф к плате управления и прикрутив плату управления аккуратно поднять блок в собранном виде).

Получается матрица отдельно:

И блок с подсветкой отельно:

Блок с подсветкой разбирается аналогично, только вместо металлической рамы, подсветка удерживается пластмассовой рамкой, которая одновлеменно позиционирует оргстекло, используемое для рассеивания света подсветки. Большинство защелок находятся по бокам и похожи на те что удерживали металлическую раму матрицы (открываются поддеванием плоской отверткой), но по бокам есть несколько защелок открывающихся "вовнутрь" (на них отверткой нужно надавить, чтобы защелки ушли во внутрь корпуса).

Вначале я запоминал положение всех снимаемых частей, но потом выяслилось, что "неправильно" их собрать не получится и даже если детали выглядят абсолютно симметричными расстояния между защелками на разных сторонах металлической рамы и фиксирующие выступы по бокам пластиковой рамы удерживающей подсветку не дадут собрать их "неправильно".

Вот собственно и все - мы разобрали монитор.

Подстветка светодиодной лентой

Вначале решено было делать подсветку из светодиодной ленты с белыми светодиодами 3528 - 120 светодиодов на метр. Первое что оказалось - ширина ленты 9 мм, а ширина ламп подсветки (и посадочного места под ленту) - 7 мм (на самом деле бывают лампы подсветки двух стандартов - 9 мм и 7 мм, но в моем случае были 7 мм). Поэтому, после осмотра ленты, было принято решение обрезать по 1 мм с каждого края ленты, т.к. это не задевало токопроводящих дорожек на лицевой части ленты (а на обратной вдоль всей ленты идут две широкие жилы питания, которые от уменьшения на 1 мм своих свойств на длине подсветки 475 мм не потеряют, т.к. ток будет небольшой). Сказано - сделано:

Точно так же аккуратно светодиодная лента обрезается по всей длине (на фотографии пример того что было до и что стало после обрезки).

Нам понадобится две полоски ленты по 475 мм (19 сегментов по 3 светодиода в полоске).

Хотелось чтобы подсветка монитора работала так же как и штатная (т.е. включалась и выключалась контроллером монитора), а вот яркость я хотел регулировать "вручную", как на старых CRT мониторах, т.к. это часто используемая функция и лазить по экранным меню каждый раз нажимая несколько клавиш мне надоело (в моем мониторе клавиши вправо-влево регулируют не режимы монитора, а громкость встроенных динамиков, так что режимы каждый раз приходилось менять через меню). Для этого был найден в сети мануал на мой монитор (кому пригодится - прилагается в конце статьи) и на странице с Power Board по схеме найдены +12V, On, Dim и GND которые нас интересуют.

On - сигнал с платы управления на включение подсветки (+5V)

Dim - ШИМ управление яркостью подсветки

12V оказались далеко не 12, а где-то 16V без нагрузки подсветкой и где-то 13.67V с под нагрукой

Так же было решено никаких ШИМ регулировок яркости подсветки не делать, а запитывать подсветку постоянным током (заодно решается вопрос с тем, что у некоторых мониторов ШИМ подсветки работает на не очень высокой частоте и у некоторых от этого чуть больше устают глаза). В моем мониторе частота "родного" ШИМ была 240 Гц.

Дальше на плате были найдены контакты на которые подаетя сигнал On (помечен красным) и +12V на блок инвертора (перемычка которую необходимо выпять чтобы обесточить блок инвертора помечена зеленым). (фотографию можно увеличить чтобы увидеть пометки):

В качестве основы схемы управления был взять линейный регулятор LM2941 в омновном за то, что при токе до 1А он имел отдельный вывод управления On/Off, который предполагаось использовать для управления включением/выключением подсветки сигналом On с платы упралвения монитора. Правда в LM2941 этот сигнал инвертированный (т.е. на выходе есть напряжение когда на входе On/Off - нулевой потенциал), так что пришлось собрать инвертор на одном транзисторе для согласования прямого сигнала On с платы управения и инвертированного входа LM2941. Никаких других излишеств схема не содержит:

Рассчет выходного напряжения для LM2941 производится по формуле:

Vout = Vref * (R1+R2)/R1

где Vref = 1.275V, R1 в формуле соответствует R1 на схеме, а R2 в формуле соответвует паре резисторов RV1+RV2 на схеме (введено два резистора для более плавной регулировки яркости и сокращения диапазона регулируемых переменным резистором RV1 напряжений).

В качестве R1 я взял 1кОм, а подбор R2 осуществляется по формуле:

R2=R1*(Vout/Vref-1)

Максимальное необходимое нам напряжение для ленты - 13В (я взял четь больше чем номинальные 12В чтобы не терять в яркости, а лента такой легкое перенапряжение переживет). Т.е. максимальное значение R2 = 1000*(13/1.275-1) = 9.91кОм. Минимальное напряжение при котором лента еще хоть как-то светится - около 7 вольт, т.е. минимальное значение R2 = 1000*(7/1.275-1) = 4.49кОм. R2 у нас состоит из переменного резистора RV1 и многооборотного подстроечного резистора RV2. Сопротивление RV1 получаем 9.91кОм - 4.49кОм = 5.42кОм (выбираем ближайшее значение RV1 - 5.1кОм), а RV2 выставляем примерно в 9.91-5.1 = 4.81кОм (на самом деле лучше всего вначале собрать схему, выстваить максимальное сопротивление RV1 и измеряя напряжение на выходе LM2941 выстваить сопротивление RV2 таким чтобы на выходе было нужное максимальное напряжение (в нашем случае около 13В).

Монтаж светодиодной ленты

Поскольку после обрезания ленты на 1 мм по торцам ленты оголились жилы питания, на корпус в месте где будет клеиться лента я наклеил изоленту (к сожалению не синюю а черную). Поверх клеится лента (хорошо прогревать поверхость феном, т.к. к теплой поверхности скотч клеится гораздо лучше):

После чего блок подсветки собирается в обратном порядке, устанавливается на место матрица, провода подсветки выводятся наружу.

Схема собиралась на макетке (ввиду простоты решил плату не разводить), крепилась на болитках через отверстия в задней стенке металлического корпуса монитора:

Питание и сигнал управления On заводились с платы блока питания:

Рассчетная мощность, выделяемая на LM2941 рассчитывается по формуле:

Pd = (Vin-Vout)*Iout +Vin*Ignd

Для моего случая составляет Pd = (13.6-13)*0.7 +13.6*0.006 = 0.5 Ватт поэтому было решено обойтись самым маленьким радиатором для LM2941 (посажен через диэлектрическую прокладку т.к. от земли он в LM2941 не изолирован).

Окончательная сборка показала вполне себе работоспособность конструкции:

Из достоинств:

• Используется стандартная светодиодная лента
• Простая плата управления

Из недостатков:

• Недостаточная яркость подсветки при ярком дневном свете (монитор стоит напротив окна)
• Светодиоды в ленте расположены недостаточно часто, поэтому видны небольшие световые конусы от каждого отдельного светодиода возле верхней и нижней кромок монитора
• Баланс белого немного нарушен и уходит слегка в зеленоватые оттенки (скорее всего решаетя регулировками баланса белого либо самого монитора либо видеокарты)

Вполне хороший, простой и бюджетный вариант ремонта подсветки. Вполне комфортно смотреть фильмы или использовать монитор в качестве кухонного телевизора, но для каждодневной работы наверное не подойдет.

Более плотная LED подсветка

Для решения проблемы недостаточной яркости (а заодно и равномерности) подсветки было решено поставить больше светодиодов и чаще. Поскольку оказалось что покупать светодиоды поштучно дороже чем купить 1.5 метра ленты и выпаять их оттуда был выбран более экономный вариант (выпаивать светодиоды из ленты).

Сами светодиды 3528 разместились на 4-х полосках 6 мм шириной и 238 мм длиной по 3 светодиода последовательно в 15 параллельных сборках на каждой из 4-х полосок (разводка плат для светодиодов прилагается). После припайки светодиодов и проводов получается следующее:

Полоски закладыватся по две вверху и внизу проводами к краю монитора в стык в центре:

Номинальное напряжение на светодиодах 3.5В (диапазон от 3.2 до 3.8 В), так что сборка из 3-х последовательных светодиодов должна питаться напряжением порядка 10.5В. Так что параметры регулятора нужно пересчитать:

Максимальное необходимое нам напряжение для ленты - 10.5В. Т.е. максимальное значение R2 = 1000*(10.5/1.275-1) = 7.23кОм. Минимальное напряжение при котором сборка из светодиодов еще хоть как-то светится - около 4.5 вольт, т.е. минимальное значение R2 = 1000*(4.5/1.275-1) = 2.53кОм. R2 у нас состоит из переменного резистора RV1 и многооборотного подстроечного резистора RV2. Сопротивление RV1 получаем 7.23кОм - 2.53кОм = 4.7кОм, а RV2 выставляем примерно в 7.23-4.7 = 2.53 кОм и регулируем в собранной схеме для получения 10.5В на выходе LM2941 при максимаьном сопротивлении RV1.

В полтора раза больше светодиодов потребляют 1.2А тока (номинально), поэтому рассеиваемая можность на LM2941 будет равна Pd = (13.6-10.5)*1.2 +13.6*0.006 = 3.8 Ватт, что уже требует более солидного радиатора для отвода тепла:

Собираем, подключаем, получаем гораздо лучше:

Достоинства:

• Достаточно большая яркость (возможно сравнимая, а возможно даже превосходящая яркость старой CCTL подсвтеки)
• Отсутствие световых конусов по краям монитора от индивидуальных светодиодов (светодиоды расположены достаточно часто и подсветка равномерная)
• Все еще простая и дешевая плата управления

Недостатки:

• Никак не решился вопрос с балансом белого, уходящим в зеленоватые тона
• LM2941 хоть и с большим радиатором, но греется и греет все внутри корпуса

Плата управления на основе Step-down регулятора

Для устранения проблемы нагрева регено было собрать регулятор яркости на базе Step-down регулятора напряжения (в моем случае был выбран LM2576 с током до 3А). Он так же имеет инвертированный вход управления On/Off, поэтому для согласования присутсвует такой же инвертор на одном транзисторе:

Катушка L1 влияет на КПД преобразователя и должна быть 100-220 мкГ для тока в нагрузке около 1.2-3А. Напряжение на выходе рассчитывается по формуле:

Vout=Vref*(1+R2/R1)

где Vref = 1.23V. При заданом R1 можно получить R2 по формуле:

R2=R1*(Vout/Vref-1)

В рассчетах R1 эквивалентно R4 в схеме, а R2 эквивалентно RV1+RV2 в схеме. В нашем случае для регулировки напряжения в диапазоне от 7.25В до 10.5В возьмем R4=1.8кОм, переменный резистор RV1=4.7кОм а подстроечный резистор RV2 на 10кОм с начальным приблежением в 8.8кОм (после сборки схемы лучше всего выставить его точное значение измеряя напряжение на выходе LM2576 при максимальном сопротивлении RV1).

Для этого регулятора решил сделать плату (размеры значения не имели, т.к. в мониторе достаточно метсо для монтажа даже габаритной платы):

Плата управления в сборе:

После монтажа в мониторе:

Все в сборе:

После сборки вроде все работает:

Итоговый вариант:

Достоинства:

• Достаточная яркость
• Step-down регулятор не греется и не греет монитор
• Нет ШИМ а значит ничего не моргает ни с какой частотой
• Аналоговая (ручная) регулировка яркости
• Нет ограничений на минимальную яркость (для тех кто любит работать по ночам)

Недостатки:

• Немного смещен баланс белого в сторону зеленых тонов (но не сильно)
• При малой яркости (очень малой) видна неравномерность в свечении светодиодов разных сборок из-за разброса параметров

Варианты улучшения:

• Баланс белого регулируется как в настройках монитора, так и в настройках почти любой видеокарты
• Можно попробовать поставить другие светодиоды, которые не будут заметно сбивать баланс белого
• Для исключения неравноменого свечения светодиодов при малой яркости можно использовать: а) ШИМ (регулировать яркость с помощью ШИМ всегда подавая номинальное напряжение) или б) соединить все светодиоды последовательно и питать их регулируемым источником тока (если соединить последовательно все 180 светодиодов, то понадобится 630В и 20мА), тогда через все светодиоды должен проходить один и тот же ток, а на каждом будет падать свое напряжение, яркость регулируется изменением тока а не напряжения.

В прилагаемых файлах:

1. AOC-2216SA.rar - Service Manual на монитор AOC2216Sa (разбит на две части поскольку превышает лимит на размер для загрузки одного файла)

Как вам эта статья?

В данной статье я расскажу, как своими руками произвести замену лампы подсветки матрицы TFT LCD монитора.

В ремонт поступил монитор с неисправностью «нет подсветки». После включения на экране монитора кратковременно вспыхивала подсветка и тут же пропадала. Изображение просматривалось нормально. При проведении диагностики был тщательно осмотрен и проверен блок питания и инвертор. Никаких отклонений обнаружено не было: визуально все элементы целы, включая конденсаторы =)) Измеренные напряжения питания были в норме. Дальше подозрение упало на лампы подсветки, которое в итоге и оправдалось.

Проверка производилась путем подключения заведомо исправных ламп подсветки вместо штатных, которые установлены непосредственно в корпусе TFT – матрицы. При включении монитора лампы засветились и подсветка работала продолжительное время без каких-либо нареканий. Далее, путем исключения было установлено, что «виновна» нижняя лампа подсветки. Ее и будем менять.

ВНИМАНИЕ! При разборке матрицы следует соблюдать предельную аккуратность и осторожность, иначе матрица будет безвозвратно повреждена и дальнейший ремонт будет бессмысленным!!!

Разборку матрицы следует производить на ровной просторной поверхности стола, предварительно убранной от винтов и других предметов, не допуская их случайного попадания под экран матрицы, так как последняя может быть повреждена или поцарапана.

Матрица в сборе со снятой металлической рамкой:

Матрица аккуратно снята. Оставшаяся часть – световод с лампами подсветки в корпусе:

Пластиковая рамка снята. Открыт доступ к лампам подсветки:

Лампы своим корпусом надеваются на основной прозрачный световод сверху и снизу соответственно.

Нижняя лампа подсветки снята:

Прогоревшие черные катоды отчетливо видны на фото:

Чтобы произвести замену ламп, нам необходимо извлечь их сначала из металлического корпуса. Для этого нужно аккуратно отклеить провода, идущие снизу вдоль металлического корпуса, после чего ОЧЕНЬ АККУРАТНО вытащить диэлектрические держатели ламп (белого цвета, выполненные из мягкого материала, напоминающего мягкую резину или застывший силикон), через которые продеты провода. После этого, ЕЩЕ аккуратнее, стараемся их стянуть с концов ламп, не сломав лампы. Если все прошло успешно, то разрезаем термоусадочную трубку на концах ламп и отпаиваем провода. После этого припаиваем новые лампы и производим сборку в обратном порядке, соблюдая предельную осторожность. Однако, хочу заметить, что данный способ весьма трудоемок и вероятность повредить лампы очень высока (небольшой изгиб и лампа трескается).

Как показала практика, всю процедуру замены ламп подсветки можно упростить, снизив при этом риск повреждения ламп. Для этого полностью разбирать лампу мы не будем, а сделаем так, ка показано на фото ниже:

Острым скальпелем в держателе ламп вырезаем область, позволяющую срезать термоусадку с концов ламп и отпаять провод. Данную операцию следует производить достаточно аккуратно, чтобы не повредить изоляцию провода, а также не увлекаться разрезанием мягкого держателя ламп, так как он потеряет свою форму и восстановить его будет очень проблематично, а то и невозможно.

То же самое проделываем с противоположной стороны:

Так выглядит оголенный конец лампы с припаянным проводом:

Провод отпаян:

И один конец лампы освобожден:

Срезаем старую термоусадку и отпаиваем второй конец лампы. Часто бывают случаи, что при демонтаже старая лампа трескается возле прогоревшего катода, как раз в месте наибольшего нагрева. Прям ка на фото:)

Припаиваем провод, не забыв ДО ЭТОГО надеть термоусадочную трубку соответствующего диаметра и усадить ее:

Аккуратно вставляем лампу на свое место и производим пайку второго конца лампы и изоляцию с помощью термоусадки. После этого еще раз проверяем, чтобы лампа точно находилась на своем месте и заливаем места вырезов термоклеем или другим подходящим изоляционным герметиком.

Похожую процедуру при необходимости проделываем с остальными лампами, требующими замены.

По окончании сборки ламп можно проверить их работоспособность. При этом следует обратить внимание на отсутствие пробоя высоковольтного напряжения на металлический корпус лампы. В случае выявления данного дефекта следует повторить процедуру изоляции концов лампы или устранить нарушения изоляции проводов.

Лампы светятся без дефектов и нареканий:

Все нормально, можно производить установку ламп на свое место и полностью собирать дисплей.

В собранном дисплее лампы работают не хуже:) , о чем можно судить по свечению экрана через прорези металлического каркаса:

А так выглядит наш отремонтированный монитор в работе:

Удачных Вам ремонтов!!!

Не получив результата, пришлось разбирать монитор дальше. Снял металлические и пластиковые "чехлы" с матрицы, осторожно достал дисплей и положил его на ровную поверхность и накрыл тряпкой, для защиты от пыли. Под дисплеем находились всяческие пленки для равномерного рассеивания света и нечто похожее на стекло, к которому крепится сама подсветка.
И вот уже снял лампы, почти все из них подгорели возле электродов, а одна даже треснула и пожелтела от этого.
Поиск новых ламп для подсветки в интернете не дал нужных результатов, да и сама покупка, мне показалось, будет дорогостоящая и времязатратная. Не долго думая, как решить проблему, пришла хорошая мысль. А именно - убрать лампы и наклеить вместо них LED-ленту. Пройдясь по рынку, купил метр ленты холодного белого цвета с наиболее плотным размещением светодиодов:
Лента идеально подошла по размерам - как ширина, так и длина. При напряжении в 12 вольт, лента очень ярко горит и даже слепит:
Потребление тока обеих лент составило чуть больше 200мА, что позволило использовать простой стабилизатор КРЕН8Б (12в 1,5А).

Некоторые проблемы при установке

Питание для кренки взял с БП монитора (15в), но как оказалось этого было не достаточно и напряжение проседало до 9в на выходе стабилизатора. Так как монитор всегда стоит на одном месте и есть свободная розетка, то питание я взял от сетевого БП на 16в 0,9А. Теперь с напряжением все стало в норме, но вот греется эта КРЕН8Б довольно сильно. За 5 минут с +26 до +60 с небольшим радиатором. Решением этой проблемы стали 2 параллельно спаянных резистора на 20 Ом, которые ставятся после стабилизатора. Температура все же меня не устраивала, поэтому перенес КРЕНку на больший радиатор и закрепил схему на задней крышке монитора.

Результат замены подсветки в мониторе

Все цвета и оттенки передаются монитором отлично. Где-то мною было прочитано, что от LED-подсветки быстро устают глаза, нежели от обычной газоразрядной. Но пока писал этот текст, было вполне приятно смотреть на экран и мои глаза не подавали признаков усталости. В общем, недорогой ремонт подсветки обошелся в 200 рублей (лента + КРЕН8Б).. До скорых встреч, с Вами был Виталий Яковенко (BFG5000 ).

Обсудить статью ЗАМЕНА ЛЮМИНИСЦЕНТНЫХ ЛАМП ПОДСВЕТКИ В МОНИТОРЕ НА СВЕТОДИОДНЫЕ

Описание:

Ленту лучше взять нейтрально-белого свечения, а также по ширине её нужно брать минимально узкую (ширина ленты на фото 8 мм). Также важно количество светодиодов - не менее 120 светодиодов на метр ленты.

На плате можно найти перемычки, на которых присутствует питание 12 вольт, и припаять провода подсветки к этим перемычкам.

После данной переделки появляется проблема - подсветка постоянно включена, да ещё и яркость не регулируется... Приступаем к поиску цепи регулировки яркости подсветки. Внимательно смотрим на надписи вблизи разьёма. Вывод "ON" включает и выключает подсветку, когда подсветка включена, на выводе "ON" присутствует напряжение около 3 вольт. Когда подсветка выключена, на выводе "ON" напряжение отсутствует. Вывод "DIM" регулирует яркость подсветки путём изменения скважности ШИМ сигнала. При установке почти максимальной яркости, скважность ШИМ составляет 80...90 %, амплитуда сигнала 5 вольт. При отключении подсветки, на выходе "DIM" также отсутствует сигнал, поэтому использовать вывод "ON" не нужно. И для включения/отключения, и для регулировки яркости, достаточно использования вывода "DIM". Для того, чтобы регулировать яркость, нужно подключить светодиодную ленту через N-канальный полевичок, а на затвор полевичка подать сигнал с вывода "DIM" через небольшой резистор (100...200 ом).

Полевик я взял со сгоревшей материнской платы, N-канальный AP9T18GH, с максимальный напряжением сток-исток 20 вольт, и током 10 ампер. Кстати сказать, каждый из отрезков ленты потребляет примерно по 180 милиампер, поэтому можно использовать практически любой полевик с током не менее 0,5 ампер. Также я ради интереса замерил напряжение питания по цепи 12 вольт. Напряжение оказалось в пределах нормы.