Модернизация Asus A6R. Часть 3 — замена ламповой подсветки на светодиодную

CCFL или LED?

Активно развивающейся светодиодная отрасль, не могла не повлиять и на производство LCD дисплеев, сейчас уже не имеет значения, это экран телефона, планшета, ноутбука, монитора или телевизора. Светодиодная или иначе говоря LED подсветка матриц практически полностью вытеснила подсветку на CCFL и EEFL лампах. И это вполне логично, LED подсветка имеет значительно больше преимуществ, таких как высокий КПД, большой срок службы, отсутствие ртути, отсутствие выгорания и широкий цветовой охват.

Но что делать если в вашем ноутбуке стоит CCFL подсветка и она вышла из строя? Стоит ли ставить снова CCFL лампу или заменить ее на LED подсветку? Мой совет следующий: если вам этот ноутбук дорог, и вы не планируете после ремонта продавать или дарить, то лучше установить LED подсветку, и навсегда забыть об проблеме перегорания CCFL ламп. Да, в отдельных случаях это может выйти несколько дороже, а также замена требует некоторых технических навыков, но в этой статье я постараюсь рассказать про один из готовых наборов для такой модификации экрана вашего ноутбука, что может вам помочь при выборе и монтаже набора.

Особенности набора LEDподсветки CA-166 и схемотехническое решение

Набор LED подсветки CA-166, предназначен для замены ламп подсветки на светодиоды в ноутбуках различной диагонали. Внешний вид подсветки показан на рисунке ниже.

Типичная схема включения является повышающей и имеет две токоизмерительные цепи CS и FB. CS измеряет ток через силовой ключ, а FB проводит замеры тока через светодиоды, при превышении любого из токов ШИМ ограничивает скважность. Напряжение обратной связи на этих резисторах также разное на CS составляет 600мВ, а на FB 420мВ, что необходимо учитывать при выборе токовых резисторов.

Управление яркостью возможно, как прямое, так и инверсное. Помимо этого, DF6113 имеет функцию плавного пуска, функцию защиты от перенапряжения и короткого замыкания. LED подсветка CA-166 соответственно переняла эти функции.

Подключаемая светодиодная лента состоит из светодиодов, подключённых параллельно-последовательно группами по 3 шт. При необходимости можно ленту укорачивать до нужной длинны, но сохраняя кратность диодов равную трем.

Обратите внимание! При укорачивании ленты желательно изменить ток стабилизации драйвера, в противном случае при максимальной яркости светодиоды подсветки от рагрева могут начать деградировать, что сократит срок службы. О том, как изменить ток, будет написано далее.

Рассмотрим схемотехническое решение. Схема подсветки показана на рис

Схема LED подсветки на контроллере DF6113A

Расположение индуктивности говорит, что она построена по принципу понижающего DC-DC конвертера отсюда и ограничение по минимуму входного напряжения о котором говорилось ранее. Для работы подсветки необходимо напряжение равное питанию 3х последовательных светодиодов (в среднем 9,6В) + 600мВ напряжение обратной связи (или 420мВ в стучае типичного включения). Следовательно, напряжение питания должно быть не ниже 10В и не более 24В (ограничение микросхемы). Резисторы R4 и R7 служат для задания рабочего тока LED подсветки. Силу тока выбирают из расчета что одна секция из трех диодов на максимальной яркости потребляет порядка 20мА. И исходя из этих данных рассчитывают по формуле Imax=600mV/Rвых. В таблице ниже представлены рекомендуемые значения сопротивлений.

Диагональ, дюйм

Длинна ленты, мм

Количестко диодов, шт

Rвых, Ом

</tr>

15” квадрат

308

60

1

</tr>

14” широк.

308

60

1

</tr>

14” квадрат   

290

57

1,1

</tr>

13.3” широк.

275

54

1,2

</tr>

12” квадрат

274

54

1,2

</tr>

12” широк.

258

51

1,2

</tr>

11”

240

48

1,3

</tr>

10”

220

42

1,5

</tr></tbody></table>

Использование резисторов большего номинала не приведет к повреждению светодиодов, а лишь снизит максимальную яркость. Установка резисторов меньшего номинала также возможна, но при обязательном задействовании функции регулировки яркости ноутбуком.

Регулировка яркости аналоговая и происходит путем изменения уровня напряжения на контакте DIM. Такое решение было сделано с целью повысить универсальность устройства, поскольку при использовании этой подсветки в ноутбуках с ШИМ регулировкой яркости, она также будет работать, но возможно уровень яркости будет регулироваться в недостаточно широких пределах. Если Вас не устроит получившийся диапазон регулировки яркости, то можно провести несложные доработки, описанные далее.

Доработка 1. Модификация LED подсветки под работу с ШИМ сигналом регулировки яркости

Эта доработка позволит несколько расширить диапазон регулировки яркостью и лучше адаптировать плату на работу с ШИМ сигналом управления.

Ниже представлена схема, на которой красными линиями отмечены внесенные элементы и соединения, а серыми – удаленные элементы и соединения

Схема изменений в драйвере LED подсветки под работу с ШИМ сигналом регулировки яркости

Для доработки потребуются

    Диод 1N4148 или подобный (в корпусе SMD SOD-323*)

    Резистор 2.2 Ом** (SMD 1206)

    Резистор 3.0 Ом** (SMD 1206)

*Указанные типы корпусов не являются обязательными, но рекомендуются, поскольку очень удобно устанавливаются на плату.

**Номиналы резисторов были выбраны из соображений щадящего режима работы LED подсветки. При необходимости можно использовать значения сопротивлений из таблицы, приведенной ранее.

Последовательность действий при доработке

Удалить C5

Удалить R3

Заменить токовые резисторы R4 и R7. Можно вместо 2х резисторов установить один на 1,3 Ом при этом несколько снизиться максимальная яркость.

Установить диод 1N4148 диагонально, катодом к левому выводу резистора R3, а анодом к нижнему выводу конденсатора C5.

На фотографии ниже наглядно показаны изменения платы LED драйвера. Места изменений обведены красной линией.

После такой доработки вход DIM будет полностью совместим с ШИМ сигналом яркости. Вход сигнала включения также полностью ШИМ – совместим. Ток, выдаваемый драйвером на максимальной яркости будет приблизительно равен 320mA. Минимальная яркость зависит от скважности ШИМ сигнала. При распространенной частоте ШИМ 60Гц, минимальная яркость получиться около 36mA что соответствует регулировке яркости 1:9. Поскольку частота ШИМ сигнала в большинстве ноутбуков всего 60 Гц, отдельные люди могут замечать легкое мерцание. Если необходимо от него избавиться, то рекомендую взглянуть на следующую доработку, которая лишена этого недостатка.

Доработка 2. Убираем влияние ШИМ сигнала на изображение

Эта доработка несколько сложнее, по сравнению с предыдущей, но дает более заметные результаты.  При этой доработке удается полностью избавиться от модуляции яркости, повысить эффективность преобразования, расширить диапазон регулировки яркости вплоть до 1:100.

Ниже представлена схема с обозначенными доработками

Для доработки потребуются

    Диод 1n4148 (или подобный в корпусе DO35*)

    Резистор 220kΩ 1% точность

    Резистор 12kΩ (SMD 0603)

    Резистор 330kΩ (SMD 0603)

   Конденсатор 25V 0,1µF (SMD 0603 MLCC)

    N-канальный MOSFET (ZVN2106A, 2N7000 или аналоги)

    Резистор 1.8** Ом (SMD 1206)

    Резистор 3.9** Ом (SMD 1206)

Если необходимо расширить диапазон регулировки яркости, то потребуется еще замена индуктивности L1 номинал которой выбирается исходя из требований по регулировке яркости. Зависимость диапазона яркости от индуктивности приведены в следующей таблице:   

Индуктивность, µH

Диапазон яркости

</tr>

47

20:1

</tr>

68

25:1

</tr>

82

32:1

</tr>

100

40:1

</tr></tbody></table>

*Приведенная корпусировка элементов выбрана из соображений удобства монтажа и не является обязательным требованием.

**Номиналы резисторов выбирают соответственно длине и потребляемому LED подсветкой току. См. таблицу выше.

Последовательность действий при доработке

Удалить конденсатор C5.

Удалить резистор R3.

Заменить токоизмерительные резисторы R4 и R7 на резисторы 1.8 Ом и 3.9 Ом (или на выбранные из таблицы).

Если необходимо, то заменить индуктивность L1 – 47µH на большую по значению индуктивности. Это уменьшит минимально устанавливаемый выходной ток с 16 мА до 8 мА.

Замените резистор R6 на резистор со значением 12кОм.

Резистор 330 кОм припаять одной ножкой к 6 выводу микросхемы DF6113.

Конденсатор 0,1µF припаять к 7 ножке микросхемы DF6113.

Соединить свободные выводы резистора из пункта 6 и конденсатора из пункта 7 вместе.

Припаяйте исток полевого транзистора к земляному выводу резистора R5.

Припаяйте сток полевого транзистора к аноду диода 1N4148.

Соедините катод диода 1N4148 в точке, образованной между резистором и конденсатором из пункта 8.

Соедините вывод резистора 220 кОм с положительным выводом входного танталового конденсатора C6. Второй вывод соедините со стоком транзистора, это тот вывод, к которому мы ранее подключили анод диода 1N4148.

Припаяйте затвор транзистора к левой контактной площадке резистора R3.

При использовании элементов для поверхностного монтажа будьте предельно внимательны чтобы не допустить короткого замыкания межу выводами.

Расположение деталей можно посмотреть на следующих картинках:

После такой модификации, ШИМ сигнал управления яркостью будет преобразовываться в аналоговый. Это позволит избавиться от возможного мерцания, приведет к более линейной регулировке яркости и расширит диапазон ее регулировки.

Также очень рекомендуем ознакомиться со статьей “Выбор и устройство универсальной LED подсветки для монитора“

Заключение

Рассмотренный набор LED подсветки, который разработан специально для замены CCFL в экранах ноутбуков, имеет ряд преимуществ, которые с компенсируют некоторую сложность в установке. К достоинствам относят ценовую доступность набора, долговечность, улучшенную цветопередачу и т.д. Хотя приведенный дизайн платы драйвера LED подсветки и не реализует всех преимуществ микросхемы DF6113, но это можно легко исправить при наличии пары распространенных радиоэлементов и паяльника.

Набор для замены старой CCFL подсветки матрицы ноутбука на LED можно приобрести в нашем магазине по этой ссылке  http://ndft.com.ua/led-podsvetka-dlya-noutbuka-101-15

 3 сентября 2015 |  

—>

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  DF6113 (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 <noindex>этой схеме</noindex>. 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 <noindex>другой схеме</noindex>.

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.

<noindex>Купить комплект подсветки со скидкой на AliExpress.</noindex>

Удачных замен!

</span> —>

• Цена: $14 за 2 комплекта

Продолжение модернизации ноутбука ASUS A6R, начатое тут и тут Лампа подсветки ноутбука изрядно подсела, медленно разгоралась до приемлемой яркости и во время разогрева имела красноватый оттенок — всё указывало на её скорую кончину. Конечно, можно было заменить её на такую-же CCFL, но я решил попробовать сделать светодиодную подсветку (делал впервые) Матрица любого ноутбука (в отличие от матриц мониторов и телевизоров) имеет снизу обычно одну лампу боковой подсветки CCFL или LED, что немного облегчает задачу замены.Это связано с невысокой максимальной яркостью экрана ноутбука. Замена подсветки требует особой аккуратности — конструкцию матрицы легко повредить (особенно ленточный шлейф и стекло матрицы). Лучше предварительно потренироваться на кошках разбитых матрицах. Продавец продаёт сразу по 2 комплекта, пусть будет в запас. Прислали комплекты в виде этакого батона 🙂 Упаковано очень хорошо — в жёсткий контейнер из отрезка пластиковой электротехнической трубы D32, который дополнительно обильно замотали пупыркой и скотчем. Вес упаковки превышает вес товара почти в 10 раз! Все подключения на разъёмах Линейка подсветки на стеклотекстолитовой основе и собрана на базе узких длинных SMD светодиодов 1,3х4,8мм Подключение провода Сборка неаккуратная, при необходимости можно поправить

Свет действительно яркий и неплохо слепит глаза, цветовая температура свечения около 5000К. Лампа CCFL светит немного слабее. Возможность резки — это конечно хорошо и добавляет универсальности применения, но в итоге длина линейки выходит не оптимальной, т.к кратность резки 16мм. Кроме того, потребуется корректировать номинал токозадающего резистора R4 7” – 30led 164мм (требуется 150мм) 9” – 36led 196мм 10” – 42led 228мм (требуется 220мм) 11” – 45led 244мм (требуется 242мм) 12” – 48led 260мм (требуется 250-255мм) 13” – 51led 276мм (требуется 274-275мм) 14” – 54led 292мм (требуется 290мм) 15” (14W”) – 57led 308мм (требуется 309-310мм) 15,4W” – 60led 330мм (требуется 334-336мм) Качество изготовления платы драйвера весьма приличное, размеры очень компактные: 4,6×10,2×68,2мм Производитель прямо на плате китайским по синему написал, что его выходное напряжение 9,5В при входном напряжении 9-25В. Это конечно-же не так — реальный диапазон немного уже (10-24В) Схема драйвера и светодиодной линейки Драйвер — понижающий преобразователь на базе DF6113. Первичная проверка показала, что не всё так замечательно — схема драйвера отличается от типовой схемы включения DF6113, которая рассчитана для работы в повышающем преобразователе. Кроме того, отсутствует контроль тока светодиодов (есть только контроль тока ключевого транзистора), что приводит к заметному изменению тока светодиодов в зависимости от питающего напряжения. Вход 12,5В 0,45А 5,62Вт Выход 9,5В 0,53A 5,03Вт На каждый светодиод приходится ток около 530/20=26,5мА Многовато — светодиоды и линейка сильно греются (обжигают ладонь), что может снизить ресурс работы подсветки. При входном напряжении 19В, на линейку идёт уже 5,5Вт В данном ноутбуке подсветка будет питаться напряжением 12,5-19,5В Для включения подсветки, необходимо на вход ENA драйвера подать уровень напряжения >1,5В Регулирование яркости происходит за счёт изменения напряжения на входе DIM от 0 до 5В (чем больше напряжение, тем ниже яркость). Это означает, что в исходном виде драйвер использовать никак не удастся, т.к. Asus A6R имеет прямую (не инверсную) регулировку и диапазон регулирования 0,3-1,8В. Драйвер был немного переделан для более-менее нормальной работы с конкретным ноутбуком: — удалёны R3 и R5 — переставлен на общий провод C5 — установлена перемычка между ножками 5-6 DF6113. — установлены резистор подтяжки и диод сдвига уровня в месте подключения платы драйвера к схеме ноутбука. Теперь со стороны резистора подтяжки происходит включение подсветки, а со стороны диода — регулировка яркости подсветки. Номинал резистора подтяжки подбирается в зависимости от ноутбука, чтобы в итоге получить такие уровни Теперь всё управление драйвером происходит единым сигналом95В — подсветка выключена 0,95В — 1,45В — минимальная яркость, ток 3мА 1,45В — 2,50В — регулирование, ток 3-400мА >2,50В — максимальная яркость, ток 400мА В итоге, максимальный выходной ток драйвера получился 400мА, что меня вполне устроило. Итоговая схема после адаптации к конкретному ноутбуку Светодиоды питаются постоянным током — никаких мерцаний ШИМ регулирования нет. Минус только в том, что на малой яркости, спектр цвета будет немного уходить. Рабочая частота преобразователя изменяется от 130кГц при полной яркости до 250кГц при минимальной яркости. Осциллограмма на ключевом элементе Кратенькое описание процесса замены: простой пользователь скорее всего туда не полезет, а специалист и так всё знает. Про подписанные винты напоминать больше не буду. — подготовить рабочее место, по возможности оттереть экран и вымыть руки — снять защитную крышку соединительных проводов и отсоединить оба разъёма — снять 5 резиновых заглушек и отвернуть винты крепления рамки — снять рамку и убрать подальше — снять плату инвертора подсветки (приклеена), вынуть разъёмы подключения — открутить и снять матрицу с верхней крышки — открутить уши и кронштейны крепления — удалить скотч и алюминиевую фольгу (осторожно, фольга острая) — снять прижимную планку лампы — освободить провода и аккуратно вытащить отражатель с лампой Для этого потребуется немного развести сборку матрицы, освободив защёлки с 3-х сторон рамки — аккуратно вынуть лампу из отражателя — подготовить LED линейку — протереть спиртом, приклеить двусторонний скотч — подрезать скотч по ширине линейки и аккуратно вклеить линейку в отражатель) — собрать матрицу как было и прикрутить на крышку и петли — приклеить плату драйвера на место инвертора — разъём, ранее идущий на инвертор, можно обрезать — припаять и изолировать резистор подтяжки и диод смещения уровня — вставить разъёмы матрицы и драйвера и проверить работу экрана — припаять, изолировать и закрепить термоклеем в нужное место малогабаритный геркон (виден на переднем плане) — проверить гашение экрана при закрывании крышки — установить рамку, вставить заглушки, установить защитную крышку Сравнение экранов до переделки (слева) и после переделки (справа) Как несложно заменить, цвета стали немного другими — появилось больше зелёного и меньше красного. На белом поле видна неравномерность подсветки и левая сторона немного темнее и желтит. На реальном изображении дефекты сильно в глаза не бросаются, да и на фото экрана дефекты выглядят заметнее, чем реально глазами. Яркость свечения экрана заметно возросла. Регулирование яркости подсветки обеспечивается в достаточно широких пределахyoutu.be/e9_HnzgMRZM Вывод: несмотря на высокую трудоёмкость замены подсветки, в некоторых случаях она оправдана. Результатом остался доволен, а это главное 🙂 Продолжение следует… Используемые источники:

• https://ndft.com.ua/ustroystvo-universalnoy-led-podsvetki-lcd-ekrana-noutbuka-ca-166-osobennosti-ustanovka-i-adaptaciya/
• http://serzh.pp.ua/article/ustanovka-led-podsvetki-v-monitor-samsung-2343nw
• https://mysku.ru/blog/aliexpress/38187.html