Как старые лампы в мониторе заменить светодиодной лентой.

Статьи мы рассмотрели работу подсветки на лампах CCFL, для которых необходимо сверхвысокое напряжение. Инвертор, выдающий такое напряжение, должен следить за током ламп, согласовывать выходной каскад инвертора со входным сопротивлением ламп, обеспечивать защиту от короткого замыкания.

Подсветка на CCFL лампах имеет более сложную схемотехнику и значительное энергопотребление. Таких недостатков лишена LED подсветка.

LED (Light Emitting Diode) или светодиод - это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Для "зажигания" светодиода используется низкое напряжение. Он имеет высокий КПД, большой срок службы, отсутствие ртути, отсутствие выгорания и широкий цветовой охват.

Внимание!!! В мониторе присутствует опасное для жизни напряжение, поэтому все, что дальше описано в статье, Вы делаете на свой страх и риск!

Будем менять подсветку в мониторе Samsung SyncMaster 2343NW на LED. Комплект подсветки , который будет использован для замены, состоит из двух линеек белых сверхярких светодиодов и DC драйвера, через который управляются светодиоды:

Драйвер светодиодов промаркирован как СA-155 Rev:02 и имеет следующие контакты

VIN - плюс питания DC 10-24V (красный провод)
ENA - отключение/включение подсветки 0 - 3,3V (желтый провод)
DIM - регулировка яркости светодиодов 0,8 - 2,5V (желтый провод)
GND - минус питания (черный провод)

Сердцем драйвера подсветки является специализированная микросхема (8-pin SOP-8L). Хочу сразу обратить внимание, что максимальное напряжение питание микросхемы по даташиту 24V. При указанном значении на плате в 30V микросхема у Вас проработает недолго!!! Возможности микросхемы:

входное напряжение в диапазоне от 5 до 24V
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 модуле CA-155 реализовано инвертированное аналоговое управление яркостью. Размеры модуля 65мм x 20мм .

LED линейка имеет следующую маркировку CA-540-530MM-24W-96LED

Длинна LED линеек, которые я заказал, составляет 537мм, что с запасом хватает для 23" монитора Samsung SyncMaster 2343NW.

Светодиодная линейка представляет из себя полоску текстолита, шириной 4мм, на которую напаяно 96 сверхярких светодиодов белого свечения SMD3528 размером 3.5 х 2.8 х 1.8 мм (Д x Ш x В). Светодиоды подключёны параллельно-последовательно группами по 3 шт. Напряжение питания группы 9,6V. При необходимости ленту можно укорачивать до нужной длинны, но сохраняя при этом кратность диодов равную трем.

Установка LED подсветки

Для установки LED подсветки нам необходим двухсторонний белый или прозрачный скотч. Ширина LED линейки такова, что она точно становится в паз, где раньше стояли лампы CCFL Предварительно нам необходимо обрезать LED линейку до необходимой длинны. В моем случае пришлось отрезать три крайних светодиода. После укорачивания LED линеек, повторно проверяем их в работе. Наклеиваем скотч на нижнюю сторону линейки и освободив вторую сторону скотча от пленки, вклеиваем LED линейки в пазы находящиеся сверху и снизу. Очень важно провода LED линейки вывести с той стороны, где они были выведены раньше.

Теперь можно положить белую отражающую пленку, рассеивающее оргстекло и проверить перед окончательной сборкой матрицы. Если все сделано правильно, Вы увидите однотонную яркую подсветку экрана. Дальше все собираем в обратном порядке, по инструкции описанной в первой части статьи.

Переходим к плате инвертора и делаем небольшую доработку. Для этого выпаиваем предохранитель F41, через который подается +16V на питание инвертора. В моем случае выпаян и трансформатор инвертора, из-за сгоревшей обмотки.

Разберемся с сигналами, которые нам необходимы для подключение DC драйвера к комбинированной плате.

Необходимые сигналы выделены прямоугольниками:

"Контакт 2" +16V плюс питания драйвера
"Контакт 3" GND минус питания драйвера
"Контакт 7" A-DIM регулировка яркости
"Контакт 8" ON/OFF включение/отключение подсветки

Давайте разберем почему A-DIM, а не B-DIM. Я экспериментировал с обоими сигналами. Отличие сигналов состоит в том, что первый используется для аналоговой регулировки яркости. Сигнал A-DIM формируется микропроцессором монитора и изменяет величину напряжения постоянного тока. Увеличение сигнала А-DIM приводит к увеличению напряжения обратной связи и наоборот. Правда при регулировке яркости с панели управления монитора, значение изменяется только в пределах от 1 до 10 единиц. Мне этого вполне достаточно.

Возможно кто-то захочет использовать ШИМ сигнал для регулировки яркости, тогда необходимо подключиться к "Контакту 1" B-DIM. Сигнал В-DIM представляет собой низкочастотные импульсы, следующий на определенной частоте. При регулировке яркости, ширина этих импульсов изменяется. Именно ширина этих импульсов определяет ширину «пачек» переменного тока. При подключении данного DC драйвера к B-DIM регулировка яркости инвертируется, т.е при увеличении значения от 0 до 100, величина яркости изменяется от 100 до 10. Это можно обойти, если DC драйвер доработать по этой схеме . На некоторых форумах пользователи жалуются, что с LED подсветкой глаза устают быстрее, т.к. у некоторых глаза чувствительны к мерцанию подсветки. Это сказывается ШИМ регулировка яркости, но и это можно исправить, если DC драйвер доработать по другой схеме .

Из всего вышесказанного я выбрал подключение к A-DIM без доработок. Пределы изменения регулировки яркости меня полностью устраивают.

Вернемся к подключению DC драйвера на комбинированную плату. Провода с разъемом, идущим в комплекте, довольно короткие, поэтому я вызвонил тестером дорожки на плате и подпаял провода к ближайшим участкам. Вот что у меня получилось:

Плату DC драйвера подсветки я расположил так, чтобы она находилась на основной плате инвертора и был свободный доступ к подключению светодиодных линеек. Саму плату драйвера я посадил на термоклей. Теперь можно проверять работу подсветки и собирать монитор. После сборки всех плат, подключение светодиодов получилось довольно удобным.

После окончательной сборки мне захотелось проверить потребление монитора на полной яркости. По паспортным данным потребление монитора Samsung SyncMaster 2343NW составляет 44Вт. После установки светодиодов потребление составило 23,8Вт, практически в два раза меньше!

После установки светодиодов монитор стал немного "зеленить", но это решается настройками каналов RGB в меню монитора или видеокарты. Яркости и контрастности достаточно, картинка получилась довольно сочная.

Подводим итоги

Минусы:

Немного смещен баланс белого в сторону зеленых тонов
Регулировка яркости с ШИМ может дать эффект мерцания

Плюсы:

Минимальное потребление при использовании светодиодов
Достаточная яркость и контрастность экрана
Более простая схемотехника, чем у инвертора с CCFL лампами
Отсутствие высокого напряжения, нагреаа и выгорания как у CCFL ламп
Увеличенный срок службы, по сравнению с CCFL лампами

Стремительное развитие LED технологий позволило уменьшить габариты техники, улучшить их характеристики, а самое главное значительно снизить энергопотребление, что в наше время является одним из самых важных показателей.

ВНИМАНИЕ!!! Все материалы представлены в ознакомительных целях. Автор статьи не несёт ответственности за дальнейшие действия читателей, повлекшие за собой потерю гарантии и нанесение вреда оборудованию.

Если Вы стали обращать внимание что фон экрана Вашего ноутбука изменился, стал преобладать красноватый оттенок, по краям появились пятна или затемнения, заметно снизилась яркость экрана, то всё это говорит о том, что настало время менять ламу подсветки матрицы ноутбука. Ресурс флуоресцентной лампы (CCFL) составляет около 15000 часов.

В процессе старения лампы происходит выгорание покрытия катодов, возрастает потребление тока, лампа начинает перегреваться. В результате увеличения токов нагрузки может выйти из строя инвертор, в некоторых случаях перегрев лампы может вызвать её взрыв. Попадание осколков внутрь матрицы, прикипание лампы к отражателю или светофильтрам в случае перегрева, может привести к повреждению самих фильтров и отражателя.

Замена лампы подсветки в матрице ноутбука довольно сложная задача даже для опытных инженеров, требующая разборки всей матрицы. При демонтаже лампы нужно быть особенно аккуратным в своих действиях, можно повредить светофильтры, а также шлейфы дешифратора.

Все работы по замене лампы нужно производить в чистом помещении, в противном случае пыль может попасть на внутреннюю поверхность экрана. При удалении пыли используйте сжатый воздух, если под руками его нет, можно применить специальные салфетки для протирки экрана, но это уже на крайний случай, лучше не допускать попадания пыли.

В первую очередь нужно убедиться в неисправности лампы подсветки, для этого необходимо подключить её к заведомо исправному инвертору, или подключить новую лампу к инвертору ноутбука.

Наша матрица уже извлечена из корпуса ноутбука, и мы сразу приступим к её разборке. Конструкция матриц разных производителей почти одинаковая, поэтому не имеет смысла описывать все.

Удаляем липкую ленту с нижней части матрицы, в том числе и с кабеля лампы подсветки. Приклеиваем её куда-нибудь, она нам понадобится для сборки.

Откручиваем все крепежные винты плат, и рамки матрицы.

Аккуратно отклеиваем плату управления (дешифратора) от пластикового основания экрана, старайтесь не допускать перегибов. Если Вы повредите шлейф, или он отвалится у основания платы, с матрицей можно будет попрощаться.

Используя подходящий инструмент, осторожно снимаем защитную рамку матрицы, по бокам она крепится на защелках.

Отделяем от основания панель жидкокристаллической матрицы вместе с платой управления. Все компоненты матрицы берем только за края.

Панель матрицы с платой дешифратора, металлическую рамку, убираем в безопасное место, они нам понадобятся, когда мы будем производить сборку.

Следующим этапом аккуратно, не разделяя, извлекаем из пластикового корпуса несколько слоев фильтров и ставим их в сторону. Все снятые компоненты матрицы нужно хранить так, чтобы при сборке не возникло вопросов, как их собрать!

Мы подобрались вплотную к лампе подсветки. Освобождаем из пазов кабель. Будьте внимательны при снятии металлического отражателя, в котором находится сама лампа, в нашем случае он приклеен двухсторонней липкой лентой, к нижней части основания экрана.

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

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

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:

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?

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 включаться 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 собственную 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. Откручиваем крепление поставки монитора и единственный болтик внизу, который придерживает заднюю стенку корпуса

Вынимаем из защелок плату с кнопками, вынимаем (в моем случае) разъем динамиков и отогнув две защелки 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 необходимо разобрать «сендвич» содержащий саму матрицу и подсветку:

И блок с подсветкой отдельно:

Блок с подсветкой разбирается аналогично, только вместо металлической рамы, подсветка удерживается пластмассовой рамкой, которая одновременно 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 выяснилось, 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.

Подсветка светодиодной лентой

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 нагрузкой
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 подается сигнал On (помечен красным) и +12V на блок инвертора (перемычка которую необходимо выпаять чтобы обесточить блок инвертора помечена зеленым). (фотографию можно увеличить чтобы увидеть пометки):

В качестве основы схемы управления был взять линейный регулятор LM2941 в основном за то, что при токе до 1А он имел отдельный вывод управления On/Off, который предполагалось использовать для управления включением/выключением подсветки сигналом On с платы управления 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 управления и инвертированного входа LM2941. Никаких других излишеств схема не содержит:

Расчет 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 соответствует 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, выставить максимальное сопротивление RV1 и измеряя напряжение на выходе LM2941 выставить 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 поверхность феном, т.к. к теплой поверхности скотч клеится гораздо лучше):

Дальше монтируются задняя пленка, оргстекло и светофильтры которые лежали поверх оргстекла. По краям я подпер ленту кусочками стирательной резинки (чтобы края на скотче не отходили):

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 болтиках через отверстия в задней стенке металлического корпуса монитора:

Питание и сигнал управления On заводились с платы блока питания:

Расчетная 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 решается регулировками баланса белого либо самого монитора либо видеокарты)

Регулировка яркости с помощью ШИМ

Для тех хаброжителей, которые в отличие от меня не вспоминают с ностальгией аналоговые ручки управления яркостью и контрастностью на старых ЭЛТ мониторах можно сделать управление от штатного ШИМ генерируемого платой управления монитором без выведения каких-либо дополнительных органов управления наружу (без сверления корпуса монитора). Для этого достаточно собрать на двух транзисторах схему И-НЕ на входе On/Off регулятора и убрать регулировку яркости на выходе (выставить выходное напряжение постоянным в 12-13В). Модифицированная схема:

Сопротивление подстроечного резистора RV2 для напряжения 13В должно быть в районе 9.9кОм (но лучше выставить точно при включенном регуляторе)

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 светодиоды 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 закладывается по две вверху и внизу проводами к краю монитора в стык в центре:

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 решено 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 присутствует такой же инвертор на одном транзисторе:

Vout=Vref*(1+R2/R1)

Где Vref = 1.23V. При заданном R1 можно получить R2 по формуле:

R2=R1*(Vout/Vref-1)

В расчетах 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 приближением 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 место 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 неравномерного 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.
Если хочется сделать схему на основе ШИМ для LM2576 можно использовать схему И-НЕ на входе On/Off этого Step-down регулятора (по аналогии с приведенной схемой для LM2941), но лучше поставить диммер в разрыв минусового провода светодиодов через logic-level mosfet

Недавно у меня сломался монитор BenQ FP71G+. Естественно решил починить его сам, и теперь опишу все, что происходило. При нажатии кнопки "стэнтбай" на панельке загоралась стандартная заводская надпись BenQ на синем фоне, далее пропадала, затем уже буквально на секунду показывалось изображение с видеокарты или "дата кабель не подключен", опять все пропадало, и монитор уходил в спящий режим. Вскрытие показало, что все детали в блоке питания целы, напряжения в норме. Пришлось заменить пару конденсаторов, так как они потеряли свою емкость почти в 2 раза. Чаще всего теряет емкость неполярный конденсатор на 0,22мкФ x 275в~. Замена электролитов не дала результатов.

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