DIYモニターバックライト

気付かれずに時間が経ち、最近購入した機器はすでに故障しているようです。 だから、私の10,000時間働いた後、彼らは私のモニター（AOC 2216Sa）のランプを長期間生きるように命じました。 最初は、バックライトが最初にオンになりませんでした（モニターをオンにした後、数秒後にバックライトがオフになりました）。これは、モニターを再びオン/オフすることによって決定され、時間の経過とともに、モニターはすでに3回オン/オフしなければならず、5、10バックライトをオンにしようとした回数に関係なく、バックライトをオンにできませんでした。 光の中に持ち込まれた神のランプは、縁が黒くなっており、合法的にスクラップになっています。 ランプを交換する試み（適切なサイズの新しいランプが購入された）が失敗し（モニターは数回バックライトをオンにすることができましたが、すぐにオン/オフモードに戻りました）、モニターの電子機器に既に問題がある理由を見つけると、私は考えるようになりました特に既存のCCFLランプのインバーター回路を修理するよりも、LEDで独自のモニターバックライトを組み立てる方が簡単であるという事実については、特にそのような交換の基本的な可能性を示す記事がネットワークに出回っているからです。

モニターを分解する

モニターの分解のトピックに関する多くの記事がすでに書かれています。すべてのモニターは互いに非常によく似ているので、要するに：

1.モニターの電源マウントと、ケースの背面壁を保持する底部の唯一のボルトを外します



2.ケースの下部には、ケースの前面と背面の間に2つの溝があり、その1つにマイナスドライバーを入れて、モニターの周囲全体のラッチからカバーを取り外し始めます（ドライバーをその軸を中心に静かに回し、ケースカバーを持ち上げるだけで）。 過度の努力をする必要はありませんが、ケースは初めてラッチから取り外されるだけです（修理のために何度も開けたので、ラッチはずっと簡単に取り外せるようになりました）。

3.ケースの前面にある内側の金属フレームの取り付けを確認します。



ラッチからボタンの付いたボードを取り出し、スピーカーコネクタを取り出し（私の場合）、下の2つのラッチを曲げて、内側の金属ケースを取り出します。

4.左側には、バックライトを接続する4本のワイヤがあります。 少し絞って取り出します 損失を防ぐため、コネクタは小さな洗濯ばさみの形で作られています。 また、マトリックス（モニターの上部）に向かう幅の広いケーブルを取り出して、コネクタを側面から押し込みます（コネクタにサイドラッチがあるため、これは一見しただけではわかりません）。



5.ここで、マトリックス自体とバックライトを含む「サンドイッチ」を解析する必要があります。



周囲に沿ってラッチがありますが、これは同じマイナスドライバーを少しこじ開けることで開きます。 まず、マトリックスを保持している金属フレームを取り外します。その後、3本の小さなボルトを外すことができます（通常のプラスドライバーは小型サイズのため機能しません。非常に小さいものが必要です）。ファブリックマトリックスを下ろし、コントロールボードを外してテーブルに置き、モニターの端から展開し、バックライトケースを垂直に持ち上げて持ち上げると、マトリックスは残ります。 ほこりが集まらないように何かで覆うことができますが、まったく逆の順序で組み立てられます。つまり、テーブル上にあるマトリックスをバックライト付きの組み立てられたケースで覆い、ケーブルを端から制御基板に巻き、制御基板を慎重にねじ込んでユニットを持ち上げます組み立て済み）。

マトリックスは個別に判明します。



そして、バックライト付きユニットは個別に：



バックライト付きユニットも同様に分解されます。金属フレームの代わりに、バックライトはプラスチックフレームによって保持されます。プラスチックフレームは、バックライトの拡散に使用されるプレキシガラスを同時に配置します。 ほとんどのラッチは側面にあり、マトリックスの金属フレームを保持しているラッチに似ています（マイナスドライバで押し込むことで開きます）が、側面に「内側」に開くラッチがいくつかあります（ラッチをケースの内側に入れるには、ドライバでそれらを押す必要があります）。

最初はすべての部品を取り外す位置を覚えていましたが、「間違って」組み立てることはできず、部品が金属フレームの異なる側面のラッチとバックライトを保持するプラスチックフレームの側面のロックタブの間の距離が完全に対称に見えても、それらが「誤って」組み立てられることはありませんでした「。

それだけです-モニターを分解しました。

LEDバックライト

最初は、LEDストリップのバックライトを白色LED 3528-メートルあたり120個のLEDで作成することが決定されました。 最初に判明したのはテープの9 mm幅で、バックライトランプ（およびテープのシート）の幅は7 mmでした（実際には2つの標準バックライトランプがあります-9 mmと7 mmですが、私の場合は7 mmでした）。 したがって、テープを検査した後、テープの各エッジから1 mmをカットすることにしました。 これにより、テープの前面の導電パスが損傷することはありませんでした（また、テープ全体に沿った背面には、2本の広い供給導体がありますが、電流が小さいため、バックライトの長さが1 mm減少しても特性が失われません）。 すぐに言ってやった：



同様に、LEDストリップはその全長に沿ってきれいにトリミングされます（写真はトリミング前とトリミング後の例を示しています）。

それぞれ475 mmのテープストリップが2つ必要です（ストリップあたり3つのLEDの19セグメント）。

モニターのバックライトが通常のバックライトと同じように動作する（つまり、モニターコントローラーでオン/オフする）ことを望んでいましたが、古いCRTモニターのように「手動で」明るさを調整したかったのです。 これは頻繁に使用される機能であり、毎回画面上のメニューを登るのにうんざりしています（私のモニターでは、左右のキーがモニターモードではなく、内蔵スピーカーの音量を制御するため、毎回メニューからモードを変更する必要がありました）。 このため、私のモニターのネットワーク上でマニュアルが見つかりました（必要な人のために、それは記事の最後に添付されています）そして、電源ボードのページに、+ 12V、オン、薄暗い、およびGNDが興味を引くことがわかりました。



オン-バックライトをオンにするための制御ボードからの信号（+ 5V）

薄暗い-PWMバックライト輝度制御

+ 12Vは12にはほど遠いことが判明しましたが、負荷、バックライトなしで約16V、負荷なしで約13.67Vです。

また、バックライトの明るさのPWM調整は行わず、直流でバックライトに電力を供給することも決定しました（同時に、一部のPWMバックライトモニターはあまり高くない周波数で動作し、一部の目が少し疲れているという事実で解決されています）。 私のモニターでは、ネイティブPWMの周波数は240 Hzでした。

さらにボード上で、オン信号（赤でマーク）とインバーターブロックへの+ 12V（インバーターブロックから電源を切断するために取り外す必要があるジャンパーが緑でマークされている）が見つかった接点が見つかりました。 （写真を拡大してメモを見ることができます）：



LM2941リニアレギュレータは、主に最大1Aの電流で個別のオン/オフ制御端子があり、モニター制御ボードからのオン信号のオン/オフ照明を制御するために使用されると考えられていたため、制御回路の基盤として採用されました。 確かに、LM2941ではこの信号は反転します（つまり、オン/オフ入力の電位がゼロのときに出力に電圧があります）ので、制御ボードからの直接オン信号と反転入力LM2941に一致するように1つのトランジスタにインバータを組み立てる必要がありました。 スキームには、他の過剰は含まれていません。



LM2941の出力電圧の計算は、次の式に従って実行されます。



Vout = Vref * (R1+R2)/R1







ここで、Vref = 1.275V、式のR1は回路のR1に対応し、式のR2は回路の抵抗RV1 + RV2のペアに対応します（明るさをよりスムーズに調整し、可変抵抗RV1によって調整される電圧の範囲を減らすために2つの抵抗が導入されています）。

R1として、私は1kOhmを取り、R2の選択は式に従って実行されます：



R2=R1*(Vout/Vref-1)







テープに必要な最大電圧は13Vです（輝度が失われないように、公称12Vよりも2〜3倍多く取りました。テープはこのような簡単な過電圧に耐えられます）。 つまり R2の最大値= 1000 *（13 / 1.275-1）= 9.91kOhm。 テープがまだ何とか光る最低電圧は約7ボルトです。 最小値R2 = 1000 *（7 / 1.275-1）= 4.49kOhm R2は、可変抵抗器RV1とマルチターントリミング抵抗器RV2で構成されています。 RV1の抵抗は9.91kOhm-4.49kOhm = 5.42kOhm（最も近いRV1値は5.1kOhmを選択します）、RV2は約9.91-5.1 = 4.81kOhmに設定します（実際、最初に回路を組み立て、最大抵抗RV1を設定し、 LM2941の出力は、抵抗RV2を設定して、出力に必要な最大電圧（この場合は約13V）を設定します。

LEDストリップ取り付け

テープの端でテープを1 mm切断した後、電源コアが露出したので、テープを接着する場所でボディに電気テープを接着しました（残念ながら青色ではなく黒色です）。 テープは上部に接着されています（接着テープは温かい表面にはるかによく接着しているため、表面をドライヤーで温めると良いです）：



次に、プレキシガラスの上にあるバックフィルム、プレキシガラス、および光フィルターを取り付けます。 端で、消しゴムでテープを支えました（テープの端が伸びないように）：



その後、バックライトユニットを逆の順序で組み立て、マトリックスを交換し、バックライトワイヤを引き出します。

スキームはブレッドボード上に組み立てられ（簡単のため、ボードを繁殖させないことにしました）、モニターの金属ケースの背面壁の穴を通してボルトに取り付けられました。





電源および制御信号Onは、電源ボードから開始されました。



LM2941に割り当てられた計算電力は、次の式で計算されます。



Pd = (Vin-Vout)*Iout +Vin*Ignd







私の場合、Pd =（13.6-13）* 0.7 + 13.6 * 0.006 = 0.5ワットであるため、LM2941の最小のラジエーターを使用することにしました（LM2941のグランドから絶縁されていないため、誘電体ガスケットを介して取り付けられました）。

最終的なアセンブリは、かなりのパフォーマンス設計を示しました。



利点の：

• 標準のLEDストリップを使用
• シンプルな制御ボード

欠点の：

• 明るい日光の下で不十分なバックライト（モニターは窓の前にあります）
• テープ内のLEDは十分な頻度で配置されていないため、個々のLEDからの小さな光の円錐がモニターの上端と下端の近くに見える
• ホワイトバランスは少し乱れ、わずかに緑がかったトーンになります（ほとんどの場合、モニター自体またはビデオカードのホワイトバランスを調整することで解決します）

バックライトを修復するのに適した、シンプルで低コストのオプションです。 映画を見たり、モニターをキッチンTVとして使用したりするのは非常に快適ですが、おそらく日常の仕事には使えません。

PWM輝度調整

私とは異なり、古いCRTモニターの明るさとコントラストのアナログコントロールノブを懐かしく覚えていないhabrozhiteliの場合、モニターコントロールボードによって生成された通常のPWMから、追加のコントロールを配置することなく（モニター本体に穴を開けることなく）制御できます。 これを行うには、コントローラーのオン/オフ入力の2つのトランジスターでAND-NOT回路を組み立て、出力の輝度制御を削除するだけで十分です（出力電圧を12-13Vに一定に設定します）。 変更されたスキーム：



電圧13Vのチューニング抵抗RV2の抵抗値は9.9kOhmの範囲にある必要があります（ただし、レギュレーターがオンのときに正確に設定することをお勧めします）

より高密度のLEDバックライト

バックライトの不十分な明るさ​​（および同時に均一性）の問題を解決するために、より多くのLEDをより頻繁に配置することが決定されました。 LEDの購入は1.5メートルのテープを購入してそこから取り外すよりも区分的に高価であることが判明したため、より経済的なオプションが選択されました（テープからLEDを取り外す）。

3528個のLED自体は、幅6 mm、長さ238 mmの4つのストリップにあり、4つのストリップのそれぞれに15個の並列アセンブリで直列に3個のLEDがあります（LEDの配線板が取り付けられています）。 LEDとワイヤをはんだ付けすると、次の結果が得られます。





ストリップは上下に2つずつ配置され、中央のジョイントでモニターの端にワイヤが接続されています。





LEDの公称電圧は3.5V（3.2〜3.8Vの範囲）であるため、3つの連続したLEDのアセンブリには約10.5Vの電圧で給電する必要があります。 そのため、レギュレーターのパラメーターを再計算する必要があります。



テープに必要な最大電圧は10.5Vです。 つまり R2の最大値= 1000 *（10.5 / 1.275-1）= 7.23kOhm。 LEDアセンブリがまだ何らかの形で点灯している最小電圧は約4.5ボルトです。 最小値R2 = 1000 *（4.5 / 1.275-1）= 2.53kOhm。 R2は、可変抵抗器RV1とマルチターントリミング抵抗器RV2で構成されています。 RV1の抵抗は7.23kOhm-2.53kOhm = 4.7kOhmであり、RV2を約7.23-4.7 = 2.53kOhmに設定し、最大抵抗RV1でLM2941の出力で10.5Vを得るように組み立てられた回路で調整されます。

1.5倍以上のLEDが1.2Aの電流（公称）を消費するため、LM2941の消費電力はPd =（13.6-10.5）* 1.2 + 13.6 * 0.006 = 3.8ワットに等しくなります。



組み立て、接続し、さらに良くなります：



利点：

• 十分に大きい明るさ（おそらく匹敵し、おそらく古いCCTLバックライトの明るさよりも優れています）
• 個々のLEDからモニターの端に沿って光円錐が存在しない（LEDは非常に頻繁に配置され、照明は均一です）
• シンプルで安価な制御ボード

短所：

• ホワイトバランスが緑がかった色調のままになる問題はまったく解決しませんでした。
• LM2941、ただし大型のラジエーターを備えていますが、ケース内のすべてを加熱して暖めます

降圧コントローラベースの制御ボード

加熱の問題を解消するために、降圧型電圧調整器に基づいて輝度調整器を組み立てることにしました（私の場合、LM2576は最大3Aの電流で選択されました）。 また、オン/オフ制御入力が反転しているため、マッチングのために1つのトランジスタに同じインバータがあります。



コイルL1はコンバータの効率に影響を与え、約1.2-3Aの負荷電流に対して100-220μGでなければなりません。 出力電圧は次の式で計算されます。



Vout=Vref*(1+R2/R1)







ここで、Vref = 1.23V。 特定のR1について、次の式でR2を取得できます。



R2=R1*(Vout/Vref-1)







計算では、R1は回路内のR4に相当し、R2は回路内のRV1 + RV2に相当します。 この場合、7.25Vから10.5Vの範囲で電圧を調整するには、R4 = 1.8kOhm、可変抵抗RV1 = 4.7kOhm、10kOhmの調整抵抗RV2を初期近似8.8kOhm（回路を組み立てた後、電圧を測定して正確な値を設定するのが最善です） LM2576の出力で最大抵抗RV1）。

このレギュレーターのために、私はボードを作ることにしました（モニターには寸法のあるボードを取り付けるのに十分なスペースがあるので、それらは重要ではありませんでした）：



制御盤アセンブリ：



モニターに取り付けた後：



すべて組み立て済み：



アセンブリ後、すべてが機能しているようです：



最終バージョン：



利点：

• 十分な明るさ
• 降圧レギュレータは加熱せず、モニターを温めません
• PWMなし、つまりどの周波数でも点滅しない
• アナログ（手動）輝度制御
• 夜間の明るさに制限はありません（夜間に働きたい人向け）

短所：

• ホワイトバランスは緑の色調に向かってわずかにシフトします（しかし、それほどではありません）
• 低輝度（非常に低い）では、パラメーターの広がりにより、さまざまなアセンブリのLEDのグローの不均一が見えます。

改善オプション：

• ホワイトバランスは、モニター設定とほとんどすべてのビデオカードの設定の両方で調整可能です
• ホワイトバランスを著しく低下させない他のLEDを配置することができます。
• 低輝度でのLEDの不均一な輝きをなくすには、a）PWM（常に定格電圧を供給するPWMを使用して輝度を調整）またはb）すべてのLEDを直列に接続し、調整可能な電流源で電力を供給します（180個のLEDがすべて直列に接続されている場合、630Vおよび20mA）、同じ電流がすべてのLEDを通過する必要があり、各LEDには独自の電圧降下があり、輝度は電圧ではなく電流の変化によって調整されます。
• LM2576のPWMベースの回路を作成する場合、この降圧レギュレータのOn / Off入力でNAND回路を使用できます（LM2941に示されている回路と同様）が、ロジックレベルのMOSFETを介して負のLEDワイヤのギャップに調光器を配置することをお勧めします

リンクからダウンロードできます：

• AOC2216Saサービスマニュアル
• LM2941およびLM2576データシート
• Proteus 7およびPDF形式のLM2941のレギュレータ回路
• Sprint Layout 5.0形式のLEDのPCBレイアウト
• Proteus 7およびPDF形式のLM2576のコントローラーボードの回路図と配線