Пристрій універсального LED підсвічування LCD екрана ноутбука CA-166, особливості, встановлення та адаптація

CCFL або LED?

Світлодіодна галузь, що активно розвивається, не могла не вплинути і на виробництво LCD дисплеїв, зараз уже не має значення, це екран телефону, планшета, ноутбука, монітора або телевізора. Світлодіодне або інакше кажучи LED підсвічування матриць практично повністю витіснило підсвічування на CCFL та EEFL лампах. І це цілком логічно, LED підсвічування має значно більше переваг, таких як високий ККД, великий термін служби, відсутність ртуті, відсутність вигоряння та широке колірне охоплення.

Але що робити якщо у вашому ноутбуці стоїть CCFL підсвічування і воно вийшло з ладу? Чи варто знову ставити CCFL лампу або замінити її на LED підсвічування? Моя порада наступна: якщо вам цей ноутбук дорогий, і ви не плануєте після ремонту продавати або дарувати, то краще встановити LED підсвічування, і назавжди забути про проблему перегорання ламп CCFL. Так, в окремих випадках це може вийти дещо дорожче, а також заміна потребує деяких технічних навичок, але в цій статті я постараюся розповісти про один з готових наборів для такої модифікації екрана ноутбука, що може вам допомогти при виборі та монтажі набору.

Особливості набору LED підсвічування CA-166 та схемотехнічне рішення

Набір LED підсвічування CA-166 призначений для заміни ламп підсвічування на світлодіоди в ноутбуках різної діагоналі. Зовнішній вигляд підсвічування показаний нижче.

Загальний вигляд LED підсвічування з діодною стрічкою

Формфактор плати спеціально спроектований для встановлення в ноутбуки замість класичного CCFL підсвічування. Зліва плата має роз'єм з 4 контактами: «+ Харчування», «земля», «ввімкнення підсвічування», «регулювання яскравості». З другого боку роз'єм для підключення LED стрічки.

Як драйвер LED підсвічування, використовується мікросхема DF6113. Ознайомитись з даташитом на DF6113 можна тут. Мікросхема є спеціалізованим контролером, розробленим саме для роботи в схемах живлення LED підсвічування LCD дисплея.

Мікросхема DF6113 здатна працювати при вхідній напрузі від 5 до 24В та при цьому підтримувати постійне значення струму на світлодіодах. Забігаючи вперед, хочу помітити, хто схемотехнічне рішення, реалізоване в CA-166, вимагає вхідної напруги не менше 10 вольт, про це докладніше читайте далі. Контролер підтримує лінійне регулювання яскравості в діапазоні, як стверджує виробник від 10 до 100% (1:10). Але варто зазначити, що це справедливо при використанні схеми підключення, запропонованої виробником. Якщо провести нескладні зміни, можна розширити діапазон регулювання яскравості до 1:40.

Типова схема включення є підвищує і має два струмовимірювальні ланцюги CS і FB. CS вимірює струм через силовий ключ, а FB проводить виміри струму через світлодіоди, при перевищенні будь-якого струму ШІМ обмежує шпаруватість. Напруга зворотного зв'язку цих резисторах також різне на CS становить 600мВ, але в FB 420мВ, що необхідно враховувати під час виборів струмових резисторів.

Управління яскравістю можливе як пряме, так і інверсне. Крім цього, DF6113 має функцію плавного пуску, функцію захисту від перенапруги та короткого замикання. LED підсвічування CA-166 відповідно перейняло ці функції.

Світлодіодна стрічка, що підключається, складається з світлодіодів, підключених паралельно-послідовно групами по 3 шт. За необхідності можна стрічку коротити до потрібної довжини, але зберігаючи кратність діодів, рівну трьом.

Зверніть увагу! При укорочуванні стрічки бажано змінити струм стабілізації драйвера, інакше при максимальній яскравості світлодіоди підсвічування від рагреву можуть почати деградувати, що скоротить термін служби. Про те, як змінити струм буде написано далі.

Розглянемо схемотехнічне рішення. Схема підсвічування показана на рис

Схема LED підсвічування на контролері DF6113A

Розташування індуктивності говорить, що вона побудована за принципом знижуючого DC-DC конвертера звідси і обмеження мінімуму вхідної напруги про яке говорилося раніше. Для роботи підсвічування необхідна напруга, що дорівнює живленню 3х послідовних світлодіодів (в середньому 9,6В) + 600мВ напруга зворотного зв'язку (або 420мВ в стуку типового включення). Отже, напруга живлення має бути не нижчою за 10В і не більше 24В (обмеження мікросхеми). Резистори R4 і R7 служать для завдання робочого струму підсвічування LED. Силу струму вибирають з розрахунку, що одна секція з трьох діодів на максимальній яскравості споживає близько 20мА. І з цих даних розраховують за формулою Imax=600mV/Rвих. У таблиці нижче подано рекомендовані значення опорів.

Використання резисторів більшого номіналу не призведе до пошкодження світлодіодів, а лише зменшить максимальну яскравість. Установка резисторів меншого номіналу також можлива, але при обов'язковому використанні функції регулювання яскравості ноутбуком.

Регулювання яскравості аналогове і відбувається шляхом зміни рівня напруги на контакті DIM. Таке рішення було зроблено з метою підвищити універсальність пристрою, оскільки при використанні цього підсвічування в ноутбуках з ШИМ регулюванням яскравості, воно також працюватиме, але можливо рівень яскравості регулюватиметься в недостатньо широких межах. Якщо Вас не влаштує діапазон регулювання яскравості, що вийшов, то можна провести нескладні доробки, описані далі.

1. Модифікація LED підсвічування під роботу з ШИМ сигналом регулювання яскравості

Ця доробка дозволить дещо розширити діапазон регулювання яскравістю і краще адаптувати плату працювати з ШИМ сигналом управління.

Нижче представлена схема, на якій червоними лініями відзначені внесені елементи та з'єднання, а сірими – віддалені елементи та з'єднання

Схема змін у драйвері LED підсвічування під роботу з ШИМ сигналом регулювання яскравості

Для доопрацювання потрібні

    Діод 1N4148 або подібний (у корпусі SMD SOD-323*)

    Резистор 2.2 Ом** (SMD 1206)

    Резистор 3.0 Ом** (SMD 1206)

*Вказані типи корпусів є обов'язковими, але рекомендуються, оскільки дуже зручно встановлюються на плату.

**Номінали резисторів були обрані з міркувань щадного режиму роботи LED підсвічування. При необхідності можна використовувати значення опорів таблиці, наведеної раніше.

Послідовність дій під час доопрацювання

Видалити C5

Видалити R3

Замінити струмові резистори R4 та R7. Можна замість 2х резисторів встановити один на 1,3 Ом, при цьому дещо знизитися максимальна яскравість.

Встановити діод 1N4148 діагонально, катодом до лівого виводу резистора R3 а анодом до нижнього виведення конденсатора C5.

На фотографії нижче показано зміни плати LED драйвера. Місця змін обведені червоною лінією.

Після такої доробки вхід DIM буде повністю сумісний із ШИМ сигналом яскравості. Вхід сигналу включення також повністю ШІМ – сумісний. Струм, що видається драйвером на максимальній яскравості, буде приблизно дорівнює 320mA. Мінімальна яскравість залежить від шпаруватості ШИМ сигналу. При поширеній частоті ШІМ 60Гц, мінімальна яскравість вийде близько 36mA, що відповідає регулюванню яскравості 1:9. Оскільки частота ШИМ сигналу в більшості ноутбуків лише 60 Гц, окремі люди можуть помічати легке мерехтіння. Якщо необхідно його позбутися, то рекомендую поглянути на наступну доробку, яка позбавлена цього недоліку.

2. Прибираємо вплив ШІМ сигналу на зображення

Ця доробка дещо складніша, порівняно з попередньою, але дає помітніші результати. При цьому доопрацюванні вдається повністю позбавитися модуляції яскравості, підвищити ефективність перетворення, розширити діапазон регулювання яскравості аж до 1:100.

Нижче представлена схема з позначеними доопрацюваннями

Для доопрацювання потрібні

    Діод 1n4148 (або подібний до корпусу DO35*)

    Резистор 220kΩ 1% точність

    Резистор 12kΩ (SMD 0603)

    Резистор 330kΩ (SMD 0603)

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

    N-канальний MOSFET (ZVN2106A, 2N7000 або аналоги)

    Резистор 1.8** Ом (SMD 1206)

    Резистор 3.9** Ом (SMD 1206)

Якщо необхідно розширити діапазон регулювання яскравості, то знадобиться ще заміна індуктивності L1, номінал якої вибирається виходячи з вимог регулювання яскравості. Залежність діапазону яскравості від індуктивності наведено у таблиці:   

*Наведене корпусування елементів вибрано з міркувань зручності монтажу і не є обов'язковою вимогою.

**Номінали резисторів вибирають відповідно довжині та споживаному LED підсвічуванням струму. таблицю вище.

Послідовність дій під час доопрацювання

Видалити конденсатор C5.

Видалити резистор R3.

Замінити струмовимірювальні резистори R4 та R7 на резистори 1.8 Ом та 3.9 Ом (або на вибрані з таблиці).

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

Замініть резистор R6 на резистор зі значенням 12кОм.

Резистор 330 кОм припаяти однією ніжкою до виведення 6 мікросхеми DF6113.

Конденсатор 0,1µF припаяти до 7 ніжки мікросхеми DF6113.

З'єднати вільні висновки резистора з пункту 6 та конденсатора з пункту 7 разом.

Припаяйте джерело польового транзистора до виведення резистора R5.

Припаяйте стік польового транзистора до анода діода 1N4148.

З'єднайте катод діода 1N4148 у точці, утвореній між резистором та конденсатором з пункту 8.

З'єднайте виведення резистора 220 кОм з позитивним виведенням танталового конденсатора C6. Другий висновок з'єднайте зі стоком транзистора, це висновок, якого ми раніше підключили анод діода 1N4148.

Припаяйте затвор транзистора до лівого контактного майданчика резистора R3.

При використанні елементів для поверхневого монтажу будьте уважні, щоб не допустити короткого замикання між виводами.

Розташування деталей можна переглянути на наступних картинках:

Після такої модифікації, ШІМ сигнал управління яскравістю перетворюватиметься на аналоговий. Це дозволить позбутися можливого мерехтіння, призведе до більш лінійного регулювання яскравості та розширить діапазон її регулювання.

Также очень рекомендуем ознакомиться со статьей «Вибір і пристрій універсальної LED підсвічування для монітора«

Висновок

Розглянутий набір LED підсвічування, який розроблений спеціально для заміни CCFL в екранах ноутбуків, має ряд переваг, які компенсують деяку складність в установці. До переваг відносять цінову доступність набору, довговічність, поліпшену передачу кольору і т.д. Хоча наведений дизайн плати драйвера LED підсвічування не реалізує всіх переваг мікросхеми DF6113, але це можна легко виправити за наявності пари поширених радіоелементів і паяльника.

Набір для заміни старого CCFL підсвічування матриці ноутбука на LED можна придбати в нашому магазині за посиланням  http://ndft.com.ua/led-podsvetka-dlya-noutbuka-101-15