Руководство

Опыт замены подсветки в мониторе на светодиодную с помощью готового комплекта (на примере монитора Viewsonic VP720)

Если в мониторе или телевизоре с жидкокристаллическим экраном (LCD) вышла из строя подсветка на основе ламп CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), то вполне логично её заменить на более современную светодиодную подсветку.

Здесь есть две возможности: заменить на самодельную подсветку из светодиодной ленты или заменить на готовый комплект для этого случая. Последний вариант и будет рассмотрен в этой статье.

Естественно, методика замены подсветки, описанная в статье, не ограничивается одним только монитором Viewsonic VP720. По образу и подобию этого монитора можно заменить подсветку и во многих других, поскольку конструкции экрана у них очень похожи.

В статье будет рассмотрен как сам комплект для замены подсветки CCFL на светодиодную, так и процесс разборки экрана и подключения светодиодной подсветки к схеме монитора.

Оглавление

   1. Диагностика монитора

   2. Комплект для замены подсветки - описание и характеристики

   3. Разборка экрана монитора

   4. Установка и подключение комплекта светодиодной подсветки для мониторов

   5. Дополнительная информация по вариантам подключения светодиодного драйвера к схемам мониторов

   6. Окончательный диагноз

Диагностика экрана монитора (телевизора)

Главный вопрос, на который необходимо ответить перед заменой подсветки, - действительно ли проблема заключается в подсветке?

Обычно в мониторах и телевизорах подсветка не сгорает мгновенно, а угасает постепенно, по мере выхода из строя ламп подсветки. Обычно в мониторах и телевизорах их бывает от 2-х до 6-ти. По мере выхода их из строя яркость снижается, но чёткость картинки остаётся высокой, и полного срыва изображения не происходит.

И даже после того, как экран полностью погас, на нём можно различить слабое изображение, если экран подсветить снаружи мощным фонариком, причём угол наклона луча необходимо будет определять подбором:

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Наличие такого изображения на чёрном экране - верный признак, что монитор в целом - жив, и сгорела только подсветка (либо её инвертор, что принципиально ничего не меняет).

К сожалению, не всегда удаётся продиагностировать монитор таким способом: в небольшом числе случаев изображение может остаться неразличимым.

В экранах ноутбуков есть отличие: часто там для подсветки используется только одна CCFL-лампа, из-за чего их яркость уменьшается до нуля не постепенно, а мгновенно (часто сопровождается мерцаниями и кратковременными периодами восстановления работоспособности). Но диагностика с помощью мощного фонарика должна и здесь работать.

Комплект для замены подсветки - описание и характеристики

Итак, если других проблем, кроме подсветки, нет; то приобретаем комплект для замены подсветки на светодиодную.

В продаже на Алиэкспресс найдено два немного различающихся комплекта: для мониторов до 22 дюймов (ссылка) и для мониторов до 24 дюймов (ссылка). Цена - около $6.5 для "маленького" комплекта и около $8 для "большого" (на момент публикации статьи; в дальнейшем цена может меняться, проверяйте!).

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Иногда такие комплекты подсветки можно найти на российских маркетплейсах, например, на Яндекс.Маркет. Реклама. ООО "Яндекс" ИНН 7736207543. Цена - выше, чем на китайских площадках, зато доставка - быстрее.

Помимо длины светодиодных планок, они различаются и шириной: планки для мониторов до 22 дюймов имеют ширину 3.1 мм; а планки для мониторов до 24 дюймов - ширину 3.8 мм. То есть, для тонких экранов ноутбуков лучше должен подойти комплект для 22-дюймовых мониторов; но окончательно можно сказать только после разборки экрана и измерения места будущей установки подсветки.

В данном конкретном случае был применён комплект для мониторов до 22 дюймов.

Так выглядит этот комплект:

Набор для замены подсветки состоит из небольшой платы светодиодного драйвера, двух светодиодных планок и соединительного кабеля.

Светодиодные планки состоят из 27-ми параллельных секций по три последовательных светодиода в каждой секции (всего 81 светодиод). Соответственно, если необходимо будет планки укоротить, то отрезать светодиоды надо тройками.

Чтобы не ошибиться с отрезкой лишних светодиодов, лучше после разборки монитора удостовериться, какая именно длина планок подойдёт.

Важно: перед установкой светодиодных планок в монитор надо их проверить, чтобы потом повторной разборкой экрана не повышать вероятность его повреждения или попадания пыли на его внутренние части.

Теперь рассмотрим плату светодиодного драйвера:

Драйвер представляет собой понижающий DC-DC преобразователь со схемой стабилизации тока выхода на заданном уровне (именно тока, а не напряжения).

Силовая часть схемы выполнена на транзисторе типа MOSFET без маркировки, управляет которым чип DF6113 (datasheet DF6113 для интересующихся).

Уровень стабилизации тока задаётся двумя параллельными резисторами R4 (0.62 Ом) и R7 (1 Ом) (общее сопротивление 0.38 Ом).

Если в мониторе будут использоваться светодиодные планки на всю длину (или почти на всю), то эти резисторы трогать не надо. Если же монитор - небольшой и планки придётся значительно укорачивать, то необходимо будет выпаять один или другой резистор для пропорционального снижения тока во избежание перегрева и выхода светодиодов из строя.

Драйвер по своей сути выдаёт стабилизированный ток и "плавающее" напряжение по потребностям нагрузки. Благодаря работе преобразования на высокой частоте с последующим выпрямлением выходного напряжения драйвер обеспечивает питание подсветки без мерцания (ШИМ-а), которым часто грешили старые мониторы и которое иногда встречается и у новых моделей.

В данном случае замер показал, что на штатной нагрузке (две планки параллельно) максимальный ток выхода составляет 1 А, напряжение на нагрузке - 8.5 В (после прогрева светодиодов).

Поскольку драйвер - понижающий, то входное напряжение должно быть обязательно выше выходного хотя бы на 1 В (т.е. свыше 9.5 В, но на обратной стороне платы обозначено, что выше 10 В).

Обычно в мониторах и телевизорах с наличием нужного напряжения питания проблем нет: там почти всегда есть внутреннее напряжение в пределах 12-16 В; но в ноутбуках такое напряжение может найтись не всегда (требуется заранее проработать этот вопрос).

Теперь рассмотрим обратную сторону платы светодиодного драйвера, там нас будет интересовать назначение контактов:

GND - земля, VIN - входное напряжение питания.

Контакт ENA (Enable) - включение / выключение подсветки. Высоким уровнем подсветка включается, низким уровнем - выключается. Проблема оказалась в том, что в ремонтируемом мониторе Viewsonic VP720 эти сигналы - инверсные. Команда на включение подсветки задаётся низким уровнем (почти 0 В), а на выключение - высоким уровнем (3.8 В). Для согласования уровней придётся "колхозить" инвертирующий каскад на одном транзисторе, но об этом подробно - в главе "Установка и подключение комплекта светодиодной подсветки для мониторов".

Контакт DIM управляет яркостью подсветки аналоговым образом. Общий диапазон напряжений, в котором яркость подсветки реагирует на управляющее напряжение - от 0 до 4.8 В. При этом с повышением управляющего напряжения яркость подсветки снижается! В ремонтируемом мониторе диапазон управляющего напряжения составил от 1 до 3.8 В. Благодаря тому, что управляющее напряжение не достигает точки максимальной яркости (0 В), оказалось возможным обойтись без выпаивания токозадающих резисторов на плате, несмотря на укорочение светодиодных планок.

Разборка экрана монитора

Процесс разборки желательно на каждом этапе фотографировать, чтобы потом при сборке не мучиться вопросом, какую деталь как и куда вставлять. Это особенно важно по той причине, что детали корпуса и внутренностей экрана только кажутся симметричными; и попытка затем при сборке надеть их на экран в неправильной ориентации может привести к механическим поломкам (масштаб разрушений будет зависеть от степени приложенной силы).

Разборку монитора (телевизора) начинаем со снятия задней крышки корпуса, которая обычно держится на винтах и защёлках. Затем извлекаем электронную начинку монитора:

Как в этом, так и в большинстве других мониторов электроника представлена двумя платами. На одной (на фото - справа) расположен скалер (схема формирования сигналов изображения для отправки на матрицу), на на второй плате (слева) - блок питания и схема управления подсветкой.

В старых мониторах с лампами CCFL схема управления подсветкой представляет собой инверторы, формирующие из низковольтного постоянного напряжения высоковольтное высокочастотное напряжение, которое необходимо для свечения флуоресцентных ламп.

В данном случае на плате питания расположен также и аудиоканал. В других мониторах со встроенными динамиками аудиоканал может быть расположен и на плате скалера.

Платы осматриваем на предмет наличия вздувшихся электролитических конденсаторов. Если они обнаруживаются в схеме инвертора, то ничего с ними не делаем (инвертор нам больше не потребуется и мы его отключим); а все остальные - заменяем на новые.

Снимая эти платы, особо аккуратно обращаемся со шлейфом, который идёт от скалера к матрице. В нашем случае не надо его пытаться выдернуть из разъёма, а надо сначала выдвинуть чёрную рамку в сторону шлейфа, а потом легко можно шлейф вытащить из разъёма.

В итоге получаем голый экран с защитным металлическим кожухом:

Следующая задача - снять этот внешний кожух с экрана.

Для этого разрезаем фольгу, соединяющую его половинки, и откручиваем 4 винта по бокам. В итоге получаем экран с ещё не снятой передней металлической рамкой (на следующем фото экран лежит на этой рамке):

На этой фотографии надо обратить внимание на тонкую металлическую пластину над экраном на левой стороне фото. Она защищает от повреждений собственную электронику матрицы экрана. От неё к матрице идёт широкий шлейф, огибающий экран слева вниз и переходящий на его обратную сторону.

Шлейф - нежный, а его повреждения - непоправимы. По этой причине отщёлкиваем переднюю рамку со всех сторон, кроме той стороны, где расположена электроника матрицы. Затем аккуратно вытаскиваем экран из передней рамки. Во время этой операции следим, чтобы матрица не вывалилась со своего места и не разбилась: её толщина - всего лишь около 1 мм вместе с наклеенной на неё плёнкой для создания матового эффекта.

Далее откручиваем защитную пластину над платой электроники, аккуратно откидываем плату электроники вниз, и тогда уже можно попытаться снять матрицу, которая просто вставлена в чёрную рамку практически без крепления.

Если матрица всё-таки застряла и не хочет отделяться от чёрной рамки, то можно продолжать без извлечения матрицы; но при этом иметь в виду, что матрица в любой момент может захотеть отделиться от рамки (будьте готовы ловить).

Если матрица будет успешно извлечена, то выглядеть она будет так (на фото показана внутренней стороной вверх):

Теперь аккуратно её убираем в место, защищённое от пыли. Любая налипшая на внутреннюю сторону матрицы пыль впоследствии будет видна на изображении при работе монитора. На внешнюю сторону матрицы пыль пусть налипает в своё удовольствие - её в любой момент можно будет стереть.

Следующая задача - отщёлкнуть чёрную пластиковую рамку.

Сначала откручиваем два мелких винта по углам, вытаскиваем кабель подсветки из пазов на чёрной рамке, и отщелкиваем защёлки. Защелки и винты (один из них) обведены рамкой на следующем фото:

Отщелкнули рамку и сняли, вот она:

Откладываем рамку в сторону.

После произведённых операций получаем оптическую систему подсветки монитора:

Оптическая система подсветки предназначена для преобразования света от линейных ламп CCFL в "плоский" свет, равномерно подсвечивающий матрицу сзади. При работе с ней крайне важно не допустить попадания пыли на неё и не оставить отпечатки своих пальцев.

Оптическая система состоит из большой пластины оргстекла, снизу которой лежит один лист с отражающим слоем, а сверху - три листа, рассевающих свет.

На верхний и нижний край оргстекла надеты П-образные алюминиевые профили с лампами подсветки.

Всю эту оптическую систему можно снять с металлической подложки, на которой она просто лежит, и снять с неё профили с лампами.

Выглядят они так:

Если приглядеться, то можно убедиться, что лампы сгорели:

Лампы снимаем аккуратно, чтобы их не повредить (они содержать ртуть, что мало полезно для здоровья). После этого переходим к следующей главе статьи.

Установка и подключение комплекта светодиодной подсветки для мониторов

В те алюминиевые профили, в которых были CCFL-лампы, теперь устанавливаем светодиодные линейки из комплекта подсветки. Сначала их нужно разметить и отрезать лишнее в соответствии с длиной профилей, разумно отступая от края.

Как уже упоминалось выше, отрезать лишнюю длину планок надо тройками светодиодов.

Затем светодиодные планки закрепляем в профилях. Закреплять можно с помощью клея или двустороннего скотча, но для надёжности по краям желательно закрепить и швейными нитками (на случай, если клей или скотч рассохнутся и перестанут удерживать планку).

После всего этого производим сборку экрана в обратной последовательности, но работа ещё не закончена: новую светодиодную подсветку ещё надо как-то подключить к старой начинке монитора!

Для этого нам придётся поработать с платой блока питания.

Эта работа будет состоять из двух частей: сначала нам надо отключить инвертор от питания и управляющих сигналов, а затем подключить светодиодный драйвер из комплекта LED-подсветки.

Конфигурация платы блока питания оказалась очень удобной для выполнения этих операций: на ней имеются перемычки, осуществляющие подключение инвертора к питанию и сигналам управления; причём эти перемычки сгруппированы в одном месте (на фото это место обведено красной рамкой):

Но теперь ещё надо определить назначение сигналов на этих перемычках.

Для этого устанавливаем плату на место, подключаем её, а на новую светодиодную подсветку подаём от любого внешнего источника небольшой ток 100-200 мА, лишь бы было различимым изображение.

Подключаем монитор к компьютеру, а затем определяем назначение контактов знаменитым методом "научного тыка", для чего нам потребуется мультиметр в режиме измерения напряжения.

Для определения назначения контактов измеряем напряжение на перемычках поочерёдно, включая и выключая монитор штатной кнопкой, а также меняя штатными кнопками яркость изображения.

При включении-выключении монитора на одном из контактов уровень напряжения должен переключаться резко с низкого на высокий; а при регулировке яркости уровень на другом контакте (отвечающем за неё) должен менять постепенно.

В результате этих манипуляций было обнаружено следующее назначение контактов:

Крайний правый - напряжение +5 В; следующий влево - управление яркостью, следующий - включение-выключение подсветки, следующие два контакта - питание +12 В.

Контакт +5 В нам не интересен, а остальные - пригодятся.

Чтобы ненужный теперь инвертор больше не мог создать проблем и не работал, перерезаем или выпаиваем все обнаруженные перемычки (в мониторах других типов таких удобных перемычек может не оказаться, тогда перерезаем металлизацию на плате). Впрочем, перемычки можно перерезать и до проведения описанных выше измерений.

Плату из комплекта для замены подсветки придётся доработать. Дело в том, что уровни управления включением/выключением подсветки и её яркостью на входах драйвера подсветки - инверсные относительно уровней на "родной" плате монитора.

Но с управлением яркостью возиться не будем, просто примем, как должное, что при увеличении яркости штатными кнопками монитора яркость будет падать; а при уменьшении - наоборот.

А с управлением включением/выключением подсветки придётся повозиться, так как иначе монитор вообще работать не будет.

Для инверсии сигнала включения/выключения делаем небольшую схемку на трёх резисторах и одном транзисторе типа n-p-n. Транзистор можно использовать любой, но я поставил культовый советский транзистор КТ315.

Номиналы резисторов: R1 = 10K, R2 = 10K, R3 = 3.3K. Номиналы можно синхронно уменьшать или увеличивать в разумных пределах.

Схема была напаяна на плату светодиодного драйвера навесным монтажом; получилось не очень гламурно; но всё заработало.

Далее подключаем плату из комплекта для замены подсветки к обнаруженным контактам в соответствии с их назначением (подключить землю и питание тоже не забываем!).

Саму плату в данном конкретном случае оказалось удобным приклеить к одному из трансформаторов инвертора:

Некоторые детали на плате мешали установке платы драйвера по высоте; я их выпаял (никакие детали на стороне инвертора больше не нужны).

На следующем фото - напаянная навесным монтажом схема инверсии сигнала включения/выключения крупным планом (обведена красными линиями):

Кроме клея, плата светодиодного драйвера была дополнительно закреплена на трансформаторе проволочными петлями (на всякий случай).

При подключении платы драйвера особое внимание уделяем соблюдению полярности питания: плата не имеет защиты от переполюсовки!

Вот, собственно, на этом работа закончена. Перед полной сборкой монитора проводим предварительные испытания:

Картинка выглядит в общих чертах благопристойно.

Следующим испытанием была проверка качества белого фона. Увы, эта проверка показала, что, несмотря на всю аккуратность при проведении работ, внутри экрана оказалась пылинка диаметром примерно в 2 пикселя:

Тем не менее, было принято решение не разбирать повторно экран для извлечения пылинки, поскольку при этом есть риск не уменьшить, а увеличить количество пыли в экране. Эта пылинка располагалась далеко от центра экрана и сильных негативных ощущений не вызывала.

После этого монитор был полностью собран, а окончание работ - достойно отмечено. :)

Дополнительная информация по вариантам подключения светодиодного драйвера к схемам мониторов

В других мониторах и телевизорах могут быть отличия в сигналах управления подсветкой, формируемых их электроникой.

В некоторых мониторах и телевизорах управление яркостью подсветки может полностью отсутствовать. Так бывает в тех случаях, когда мониторы и телевизоры вместо изменения яркости подсветки просто пересчитывают значение видеосигнала в более яркий или более тёмный, а подсветка в них постоянно включена на максимальную яркость.

Соответственно, для таких случаев входной сигнал управления яркостью на входе драйвера просто подключаем к земле, либо с помощью резистивного делителя устанавливаем на нём такое напряжение, при котором ток через светодиоды не угрожает их жизни и здоровью (если планки пришлось сильно укоротить).

Ещё один случай - когда яркость подсветки в мониторе или телевизоре управляется с помощью ШИМ-а (широтно-импульсной модуляции). Частота ШИМ-а находится обычно в пределах 180-400 Гц. В этом случае входной сигнал можно сгладить с помощью RC-цепочки; номиналы примерно такие: R = 5.1K, C = 10 мкФ. Но мне этот вариант не попадался, поэтому описываю его чисто теоретически.

И, наконец, команда на включение/выключение подсветки может быть прямой или инверсной (как в рассмотренном случае). Соответственно, инверсия этого сигнала может потребоваться, а может - и нет.

Окончательный диагноз

Итак, миссия выполнена.

Другой вопрос - а стоило ли её выполнять в принципе?! Иными словами, в каких случаях есть смысл спасать монитор со сгоревшей подсветкой, а в каких - нет?

Во-первых, надо убедиться, что сгорела, действительно, только подсветка. Если неисправность - комплексная (т.е., кроме подсветки, вышло из строя ещё что-нибудь), то вряд ли со всем этим стоит возиться. Проблема потребует столько материальных и трудовых затрат, что более целесообразной будет покупка нового монитора (не таких уж и бешеных денег они сейчас стоят).

Во-вторых, важно, каким был монитор "при жизни". Если у него было высокое качество изображения, большой размер экрана, высокое разрешение или имелись ещё какие-либо преимущества, то замена подсветки очень даже целесообразна. Например, рассмотренный выше монитор - самый что ни есть обыкновенный по качеству изображения, но зато у него есть встроенные динамики. Это позволяет сэкономить рабочее пространство в тех случаях, когда не хватает места для размещения звуковых колонок (пусть даже качество звука встроенных динамиков в мониторе и "так себе"). Кроме того, наличие встроенных динамиков облегчит использование монитора в качестве телевизора (потребуется дополнительно приобрести TV-приставку и переходник HDMI -> VGA).

Если сравнивать замену подсветки на светодиодную с помощью готового комплекта с заменой на обычную светодиодную ленту, то замена с помощью комплекта имеет преимущество по возможности управления подсветкой штатными средствами монитора (телевизора).

Подсветка просто из светодиодной ленты никак не управляется, а "тупо и в лоб" постоянно светит. Такой вариант был ранее рассмотрен при ремонте телевизора LG 20LC1R. Подобный вариант лучше подойдёт для случая, когда яркость изображения в мониторе регулируется электронным путём (пересчётом видеосигнала), а не путём изменения яркости самой подсветки.

И ещё раз на тему, где можно купить необходимые ингридиенты.

В продаже на Алиэкспресс есть два варианта комплектов: для мониторов до 22 дюймов (ссылка) и для мониторов до 24 дюймов (ссылка).

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Один из комплектов (большой) есть и на Яндекс.Маркет. Реклама. ООО "Яндекс" ИНН 7736207543

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.

  Ваш Доктор.
 19 февраля 2023 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!