Замена ламповой подсветки LCD-экрана на светодиодную с помощью готового комплекта на примере монитора Samsung: как это делается и зачем

В статье будет описана замена ламповой подсветки (CCFL) на светодиодную (LED) в мониторе Samsung; а также рассмотрен вопрос об общих принципах выполнения этой операции в мониторах и телевизорах, её практическом и философском смысле.

CCFL расшифровывается как Cold Cathode Fluorescent Lamp — флуоресцентная лампа с холодным катодом. Это — газосветные лампы, похожие по принципу работы на издревле известные лампы дневного света, только последние были с «горячим» катодом. Лампы CCFL наиболее активно применялись в LCD экранах и сканерах.

У него сгорела подсветка.

В своё время это был крутейший и дорогущий моник: матрица PVA (а не какой-нибудь TN), встроенные динамики, и, самое главное, вполне комфортный размер экрана 19 дюймов (что гораздо лучше 17-ти; а тем более — 15-ти дюймов). Цена составляла около $400 по тогдашнему курсу.

Единственный его недостаток с точки зрения современного пользователя — «квадратный» формат экрана с соотношением сторон 5:4. Но недостаток этот — весьма условный: для интернет-сёрфинга это — никакой не недостаток; а для работы с текстами — даже достоинство. Более того, в его стойке есть механизм поворота на 90 градусов, чтобы изменить соотношение сторон на обратное — 4:5.

Но, увы, для игр и кино это — действительно недостаток. Но в игры я не играю, а фильмы с разрешением до HD включительно здесь можно смотреть в естественном качестве (правда, с чёрными полосами сверху и снизу экрана).

Предварительный осмотр и разборка монитора

Итак, начинаем с опробования, разборки и оценки масштабов бедствия.

Опробование состояло в проверке того, формируется ли на экране изображение. Если оно хоть как-то формируется (бледно, едва заметно, мигает и т. п.), то причина неисправности монитора, вероятнее всего, — вышедшая из строя подсветка.

Так же признаком проблем с подсветкой CCFL является и постепенное «умирание» изображения в процессе эксплуатации: падение яркости, красноватый оттенок, мерцания, замедленный прогрев и т. п.

Если же изображение совсем не формируется — то всё гораздо хуже: сгорел блок питания или скалер; или и то, и другое, и третье (вместе с подсветкой).

В данном случае на какое-то короткое время монитор показывал бледное изображение и на нажатия кнопок реагировал. В общем, подсветка точно «вылетела» а остальная начинка, скорее всего, жива.

Теперь приступаем к разборке.

Сначала откручиваем на задней стороне корпуса винты (3 шт. снизу) и отщёлкиваем защёлки с боков задней крышки. Защелки сверху должны сами отщёлкнуться, когда Вы будете раскрывать крышку (но делать надо это аккуратно).

В результате получаем доступ к металлической защитной крышке электроники монитора, за которую извлекаем электронику из передней рамки.

Снимаем эту выпуклую металлическую крышку (по 2 винта с каждого бока и один винт чуть ниже центра).

Теперь осматриваем блок питания и скалер на предмет вздувшихся электролитов. Если они есть — то меняем на новые, а не дожидаемся, когда они совсем сдохнут.

В данном случае явных проблем с электролитами не было (видимых невооруженным глазом). Это — ещё не гарантия, что с ними всё хорошо, но примета обнадёживающая.

Освобождаем разъёмы, идущие к матрице (два разъема на блоке питания для подсветки и один сигнальный — сверху). Главный (сигнальный) разъём снимается с помощью нажатия на боковые подпружиненные фиксаторы; для снятия остальных двух сначала надо убрать чёрные удерживающие рамки (без проблем).

Теперь снимаем шасси с платами (оно просто лежит, ничем не закреплено) и снимаем металлическую крышечку внизу, защищающую собственную электронику матрицы (3 винта и зацепки-ограничители):

Перед каждой операцией желательно фотографировать место, где она будет проводиться (для последующей правильной сборки).

Со шлейфами обращаемся особенно аккуратно: одно неосторожное движение, и может случиться непоправимое!

На представленном выше фото видна задняя крышка экрана; а его передняя металлическая рамка обращена вниз.

Переднюю рамку отщелкиваем (держится только на защёлках) и снимаем.

За передней металлической рамкой находится внутренняя из чёрного пластика.

Для её снятия сначала откручиваем с верхней крышки два винта по углам с левого края (на последнем фото), а затем отщёлкиваем и снимаем (вверх); при этом сама матрица как таковая останется лежать на столе.

Аккуратно убираем матрицу на время остальных работ, и особенно тщательно защищаем от пыли ту сторону матрицы, которая обращена внутрь монитора.

Обращаемся с матрицей вдвойне аккуратно: толщина её стекла — всего 0.7 мм (замерено электронным штангенциркулем).

Вытаскиваем из пазов рядом с углами матрицы провода, идущие от ламп подсветки.

Переворачиваем конструкцию и снимаем чёрную рамку. Соблюдаем осторожность, чтобы не разлетелись по всем углам листы светорассеивающих плёнок: они прижаты чёрной рамкой и больше ничем не закреплены.

После снятия чёрной рамки получаем доступ к алюминиевым лоткам с лампами подсветки.

При работе с внутренностями матрицы действуем крайне аккуратно. Стараемся защитить их от пыли и собственных отпечатков пальцев (берёмся только за края).

Лотки с лампами подсветки просто стягиваем с пластины оргстекла, на которую они надеты (винтов, защёлок и клея нет, ура!).

И здесь видим, что лампы подсветки, действительно, сгорели (характерное почернение).

Вот как выглядит лоток с лампой в полный рост:

Снимаем лампы CCFL. С ними тоже обращаемся аккуратно, хоть они больше не потребуются: они содержат ртуть!

Далее заменяем лампы CCFL на светодиодные планки из специализированного комплекта для замены подсветки.

Перед описанием последующих операций ознакомимся с этим комплектом.

Обзор комплекта для замены подсветки на основе CCFL ламп в мониторе (телевизоре) на светодиодную

Комплект состоит из двух светодиодных планок и их драйвера.

Допустимое входное напряжение драйвера — от 10 до 24 В, рекомендуемое номинальное напряжение подключаемой светодиодной нагрузки — 7.5 — 9.6 В (для обычных белых светодиодов это — по три последовательных светодиода в каждой секции, соединённых затем параллельно в необходимом количестве).

Общее число светодиодов на каждой планке — 96.

Планки имеют ширину 3.8 мм и пригодны для установки в мониторы и телевизоры с диагональю от 15 до 24 дюймов. При установке в мониторы и телевизоры менее 24 дюймов излишки планок отрезаются, но делать это надо культурно (не ножницами, т. к планки — жёсткие, текстолитовые). Я делал надпилы сверху и снизу планки в нужном месте, а затем отламывал ненужный кусок.

Кстати: желательно проконтролировать работоспособность светодиодных планок до их установки в матрицу; чтобы потом не повторять разборку, если что-то окажется не так (всё-таки разборка — геморройный процесс).

Для удобства подгонки планок под монитор нужного размера с обратной стороны имеется разметка, где резать:

Но в этом обнаружились и грабли (расскажу чуть ниже).

Драйвер представляет собой понижающий DC-DC преобразователь (постоянного тока в постоянный) со стабилизацией выходного тока.

Обратная сторона:

И, наконец, схема (для интересующихся).

Питающее напряжение допускается в интервале 10-24 В, и, соответственно, где-то в мониторе надо найти такое напряжение и подключиться к нему. Обычно с этим нет проблем, в данном мониторе нашлось 13 В.

Выходное напряжение для питания светодиодных планок формируется в интервале 7.5-9.6 В с возможностью регулировки величины тока для настройки яркости монитора.

Драйвер имеет цифровой вход для включения / выключения подсветки (обозначен ENA или ON/OFF), а также аналоговый вход для управления её яркостью (DIM); как выяснится далее, не имеющий полезности для данного конкретного монитора.

Диапазон регулирующего напряжения — от 0 до 4.75 В; при этом чем напряжение ниже, тем яркость выше (!).

Далее — таблица зависимости выходного тока драйвера в зависимости от управляющего напряжения. Замер проводился с подключением обеих комплектных светодиодных планок при напряжении источника питания 12 В.

При управляющем напряжении 4.75 В и выше ток выхода снижался до 3 мА, но полного выключения светодиодов не было.

Соответственно, для использования возможности регулировки яркости надо найти внутри монитора контакт, отвечающий за регулировку яркости. Если его найти не удаётся, то это — не беда, а лишь некоторое неудобство. Можно с помощью резистивного делителя установить фиксированную яркость; подходящую для того места, где установлен монитор. А можно даже подключить переменный резистор и вывести его наружу.

А вот подключение контакта включения / выключения подсветки (ENA или ON/OFF) — очень важно, т.к. он позволяет отключить подсветку, когда монитор находится в режиме ожидания.

DC-DC преобразователь драйвера основан на чипе DF6113, осуществляющем преобразование с высоким КПД, благодаря чему потребление энергии при переходе на светодиодную подсветку, скорее всего, снизится по сравнению с подсветкой CCFL. Для верхней строчки таблицы КПД составил 87%.

Главные грабли, которые могут встретиться при установке светодиодных планок в монитор — слишком большая ширина планок по сравнению с толщиной экрана, из-за чего окажется невозможным установить их внутри его конструкции. Наиболее вероятна такая ситуация в ноутбуках, где производители старались сделать экран как можно тоньше.

В таких случаях, вероятно, вместо комплектных светодиодных планок придётся применить светодиодную ленту шириной 3 мм (кажется, это — самая узкая из существующих в природе).

На плате драйвера надо обратить внимание на два соединённых параллельно токозадающих резистора: 0.62 Ом и 1 Ом.

Они соединены параллельно вовсе не потому, что у производителя не нашлось одного резистора с требуемым номиналом.

Это сделано для того, чтобы отпаиванием одного из резисторов можно было уменьшить ток, отдаваемый в нагрузку. А это, в свою очередь, нужно в тех случаях, когда светодиодные планки будут использоваться не полностью, а частично (т.е. в мониторах и телевизорах с диагональю существенно менее 24 дюймов — как раз наш случай).

Учитывая укорачивание светодиодных планок, для исключения перегрузки светодиодов был выпаян токозадающий резистор 1 Ом, что позволило снизить ток, отдаваемый драйвером в нагрузку.

После этого ток в нагрузке (светодиодных планках) составил 622 мА.

Для проверки стабильности отдаваемого тока на выходе драйвера было создано короткое замыкание. Ток повысился до 928 мА; т. е. стабильность оказалась невысокой.

Но, с другой стороны, опасного повышения тока не случилось, и короткое замыкание система успешно выдержала.

Теперь вернёмся к матрице.

Установка светодиодной подсветки в монитор и «грабли»

В соответствии с разметкой светодиодных планок были сделаны разрезы по меткам «19F».

Поскольку я с детства не доверяю клею и двухстороннему скотчу (они со временем могут рассохнуться и растрескаться), то я решил прикрепить светодиодные планки к лоткам комбинированным способом: три капли клея + швейные нитки в трёх местах.

Получилась такая конструкция:

Планка точно подошла под размер лотка; вроде бы, всё хорошо?! Уже при сборке выяснилось, что — нет, не хорошо.

Я забыл, что кабель из лотка должен выходить не прямо, а загибаться под углом 90 градусов вверх. И при такой конфигурации место сгиба точно попадает на место, где кабель припаян к планке; а это создаёт опасность излома.

Вот как это место выглядит вблизи:

Пришлось эту конструкцию разбирать, укорачивать планку на 3 светодиода (ибо они в секциях соединены по 3 шт. последовательно), и собирать заново. Соответственно, длительность работы над проектом увеличилась. :)

Теперь стало так:

Место сгиба теперь отодвинулось от торца лотка.

И, в увеличенном виде:

Теперь установка лотков в экран прошла в штатном режиме.

Вот как выглядели кабели после сборки экрана:

Окончательная сборка монитора

Итак, самая трудоёмкая часть задачи выполнена: ламповая подсветка удалена, светодиодная установлена.

Но остались ещё важные вещи: подключить драйвер светодиодной подсветки к схеме и закрепить его внутри монитора.

Конечно, можно найти нужные контакты на платах «методом научного тыка» но задачу упростило то, что в Сети нашелся Service Manual для близкого «родственника» реанимируемого монитора — Samsung 913V.

Сличение распиновки разъема, соединяющего скалер и блок питания, в данном мониторе и в Service Manual от Samsung 913V показало их совпадение:

Итак, питание для драйвера берём с контакта +14 V (которое в этом мониторе оказалось +13 V); контакт ENA драйвера соединяем с BL_EN со стороны скалера (включение / выключение подсветки); контакт DIM драйвера соединяем с ADJ_BL (регулировка яркости).

Чтобы инвертор собственного формирователя подсветки монитора не «молотил» вхолостую почём зря, провод BL_EN со стороны блока питания разрезаем и соединяем с землёй. Это позволит избежать проблем, если вдруг инвертор сгорит в результате холостой работы (он всё-таки выдаёт высокое напряжение в несколько сотен Вольт).

Сам драйвер прикручиваем к плате скалера на один винт (этого достаточно):

Кабель от драйвера к нижней планке подсветки я проложил под платой блока питания; а чтобы не случилось какого-нибудь пробоя, между платой и кабелем закрепил лист прозрачного пластика для улучшения изоляции.

Предварительные испытания показали (внимание!), что при регулировке яркости монитора никакого изменения напряжения на контакте регулировки яркости ADJ_BL не происходит (напряжение постоянно находится на нуле).

Но сама яркость монитора при этом успешно меняется!

Из этого следует, что в этом мониторе, хотя и присутствует контакт для регулировки яркости, он никак не используется.

Яркость регулируется цифровым способом — пересчетом входного сигнала в сторону уменьшения или увеличения.

В принципе, это не есть хорошо: при уменьшении яркости число уровней сигнала снижается; но заметить это будет сложно.

Аналогично, вполне работоспособной оставалась и регулировка контрастности.

Ввиду отсутствия сигнала регулировки яркости от скалера, соответствующий вход драйвера DIM я просто припаял к земле драйвера (на фото выше виден желтый провод, припаянный к минусу электролита на плате драйвера). Этим самым я вывел яркость подсветки на максимум (что, как только что говорилось, не мешает регулировке яркости).

Но надо иметь в виду, что так может быть не во всех мониторах со старой подсветкой CCFL; в каких-то этот сигнал действует и его можно применить с пользой. Даже допускаю, что таких мониторов — большинство.

Испытания монитора после замены подсветки на светодиодную

Первое включение показало, что цветовая палитра монитора немного уходит в «холодную» сторону:

Цветовой оттенок можно поправить внутренними настройками монитора, установив «тёплую» цветовую палитру, что и было сделано.

Следующее испытание — на мерцание подсветки. Для этого использовался «колхозный», но вполне работоспособный датчик на основе небольшой солнечной панели. Осциллограмма сигнала с датчика — на следующем изображении:

На осциллограмме виден небольшой шум, но мерцания яркости нет никакого.

Для сравнения — осциллограмма с моего основного монитора Samsung S27A650D (27 дюймов, Full HD, светодиодная подсветка):

Здесь присутствует жёсткий ШИМ с частотой 180 Гц. В общем, по этому параметру модернизированный монитор получился гораздо лучше!

Использование монитора в качестве телевизора

Ещё одна область использования старых и восстановленных мониторов — в качестве телевизоров.

Для данного конкретного монитора эта задача упрощается благодаря тому, что в нём есть звуковой тракт и динамики.

А усложняется эта задача тем, что в старых мониторах нет видеовходов HDMI, придётся использовать переходники HDMI -> VGA (имеются на Алиэкспресс).

Итого, для превращения монитора в телевизор потребуется дополнительное оборудование:

1. TV-приставка. В данном случае использовалась простейшая DVB-T2 приставка Perfeo Medium, имеющая, в основном, позитивные отзывы на Яндекс.Маркет;Реклама. ООО «Яндекс» ИНН 7736207543

2. Переходник HDMI -> VGA. Они бывают с поддержкой звукового канала и без таковой. При наличии отдельного звукового выхода на TV-приставке переходник с поддержкой звука не обязателен;

3. Звуковой кабель-переходник с «тюльпанов» на джек 3.5 мм (если на TV-приставке звуковой выход в виде «тюльпанов» в используемой приставке Perfeo Medium — именно так);

4. Компьютерные звуковые колонки (если монитор без звукового тракта, но в данном случае он был).

Наконец, всё соединено и подключено:

Настройки TV-приставки были такими:

При других настройках либо были искажены геометрические пропорции изображения, либо оно полностью отсутствовало.

Надо заметить, что из-за пропорций экранов древних мониторов 5:4 при использовании их в качестве телевизоров на изображении всегда будут полосы сверху и снизу; даже при просмотре старых узкоэкранных фильмов (у них пропорции были 4:3). Можно, в принципе, расширить изображение на весь экран, но тогда у персонажей будут очень удивлённые (вытянутые) лица. :)

А можно проще?!

Да, можно ламповую подсветку заменить на светодиодную и немного проще (без покупки полного комплекта светодиодной подсветки), но с ограничениями.

Можно установить вместо светодиодных планок с платой драйвера светодиодную ленту на номинальное напряжение 12 В.

Важно: ширина ленты должна подходить для места её установки; а её цветовой тон должен быть белым нейтральным (желательно 6500K, или можно чуть ниже, но не менее 4000K).

Погасить лишнее напряжение при подключении к внутреннему источнику питания монитора (если его напряжение выше 12 В) можно с помощью банального резистора; но он должен быть рассчитан на достаточную мощность рассеяния (ток будет протекать значительный).

К сожалению, в этом случае подсветка не будет выключаться при «мягком» выключении монитора (переходе в ждущий режим). Для её полного выключения придётся выдёргивать вилку монитора из розетки питающей сети. Можно также выключать сетевой удлинитель (если он с выключателем), или просто выключать монитор собственным механическим выключателем (если он есть в мониторе).

Итоги и выводы: практические и философские

В своё время были выпущены миллионы устройств с жидкокристаллическими экранами на основе ламповой подсветки CCFL: мониторов, телевизоров, ноутбуков и других устройств, включая даже банкоматы! Да, друзья, белые светодиоды существовали не всегда.

Судьба этих устройств сложилась по-разному, но значительное их число вышло из строя именно из-за проблем с подсветкой экранов.

Такие устройства можно вернуть к жизни, просто заменив подсветку на светодиодную.

Если же устройство совсем устарело морально непоправимым образом (например, «квадратные» 15-дюймовые мониторы с разрешением 1024*768), то даже их есть смысл восстанавливать, так как они ещё могут поработать в другом качестве (например, монитором для простой системы видеонаблюдения или телевизором на даче — при подключении к TV-приставке). Но более совершенные из таких устройств смогут ещё поработать и по прямому назначению, как в описанном выше случае.

Защитники природы в принципе одобряют продление срока службы вещей: чем дольше вещи будут служить, тем меньше будет мусора.

Всё вышесказанное относится и к телевизорам, которые тоже массово выпускались с ламповой подсветкой CCFL.

При решении вопроса, стоит ли возиться с заменой подсветки, опираться следует на технические характеристики монитора или телевизора, и насколько экран был качественным при жизни до появления проблем с подсветкой.

Однако же, не всегда есть смысл возиться с заменой подсветки, если проблема была комплексной: то есть, кроме подсветки, сгорело и ещё что-то.

Что касается героя именно рассмотренного случая (Samsung 913TM), то с ним возиться очень даже стоит. Помимо его хороших технических характеристик, надо отметить относительную простоту его разборки: нигде нет клея, а при отщёлкивании защёлок ничего не ломается и кусочки пластика не разлетаются по столу. :)

Описанный в статье комплект светодиодной подсветки можно купить на Алиэкспресс, например, здесь (но есть и у многих других продавцов). Цена на дату обзора — около $7 (в дальнейшем может меняться в любую сторону, проверяйте актуальную цену!). Если ссылку не видно, отключите, пожалуйста, блокировщик рекламы для этого сайта.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Узкие светодиодные ленты для упрощённой замены подсветки можно купить, например, здесь (продаются бобинами по 5 м). Цена — разная в зависимости от ширины и других характеристик.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

При проведении тестов использовалось следующее оборудование:

— мультиметр Aneng V8 (обзор);

— осциллограф Fnirsi-1013D (обзор);

-электронный штангенциркуль (обзор).

Всем спасибо за внимание!