Доработка подсветки телевизора

Некоторые открыв статью и увидев картинки с графиками и схемами тут же покинут сайт. Оставшихся хочу успокоить, никакой научной полемики не будет. Постараюсь объяснить доступно, что такое “доработка светодиодной подсветки”, для чего нужна и с чем её едят… В конце концов, вы платите за ремонт, а сайт создан и для того, в том числе, что бы ответить на частый вопрос: “А что с ним было?”. Поехали!

График вольт - амперной характеристики светодиода — Вольт – амперная характеристика светодиода

Из вольт – амперной характеристики светодиода видно, что есть Umin – напряжение при котором светодиод “открывается” и излучает свет. На его p-n переходе электроны “теряют” энергию (переходят на низкий энергетический уровень), а так как закон сохранения энергии никто не отменял, то эта потерянная энергия выделяется в виде фотонов. Это свет, который мы видим. Можно подать и большее напряжение, вплоть до Umax при котором светодиод перегреется и сгорит. Пределы Umin – Umax зависят от заводских характеристик и лежат в пределах нескольких долей вольт. В телевизорах применяют светодиоды на 3 или 6 вольт. Когда говорят, что светодиод на 3В, то как правило его пределы по напряжению от 2.8 до 3.6 вольт. Так как светодиодов в подсветке телевизора много (зависит от размеров матрицы), в среднем около 30 шт., то нетрудно посчитать напряжение, которое должен стабильно выдавать блок питания. Это сотни вольт. Мы говорим о компактных ЖК телевизорах, где применяются компактные SMD элементы (резисторы, транзисторы, конденсаторы и пр.). Их малый размер вносит ограничения на ток и напряжение с которым они работают. Поэтому, чем меньше потребляют элементы, тем меньших размеров может быть БП, меньше выделяется тепла, компактнее размеры всей конструкции. SMD светодиод идеально подходит для этого.

И так, задача БП подать такое напряжение на светодиод, при котором он откроется, появится свечение. Идеально было бы подать нужное напряжение на каждый элемент отдельно, так выход из строя одного светодиода не повлиял бы на работу остальных, но конструктивно это сделать очень сложно. Кроме того, неравномерно засвеченная матрица – не лучший вариант, представьте экран в тёмных и белых пятнах. Поэтому чаще используют последовательное соединение, иногда комбинируя в параллель группы элементов. Но при этом, выход из строя одного светодиода обрывает цепь – подсветка гаснет полностью – звук есть, изображения нет (точнее, оно есть, и его можно даже увидеть – см. картинку).
На сколько ярко будет светить наш элемент зависит от силы тока протекающего через него. Для всех светодиодов в линейке он одинаков. Изменение силы тока и есть – регулировка яркости подсветки. В более технологичных телевизорах яркость подсветки изменяется динамически. Грубо выражаясь и мягко говоря, специальное устройство следит за изображением (за состоянием пикселов матрицы) и подаёт больший ток на светодиоды в ярких кадрах, снижает в тёмных… В заводских характеристиках светодиодов указывается их предел по току, для телевизоров это 150……350 mA. При этом указывается и максимальный ток – например, 400 mA. В нормальном режиме светодиод будет рассеивать мощность в пределах 1 Вт. Да, наши приборы пока далеки от совершенства, не вся потерянная энергия электронов переходит в излучение фотонов в видимом спектре света, огромная её часть выделяется в виде тепла (невидимый свет – инфракрасное излучение). Задача – рассеять выделяемое светодиодом тепло. И тут снова мы упираемся в компактные размеры конструкции. В итоге получаем, что в предельных значениях тока нагрев светодиода максимальный. Не забываем, что рядом на линейке распаяны несколько светодиодов. Кроме того, при силе тока в 400 mA, светодиод конструктивно работает “на пределе”, дальше наступит “пробой” p-n перехода. Понятно, что это усреднённые значения, элементы выпускаются миллионными тиражами, какие-то выдержат и 450 mA, другие сгорят и при 380 mA.

Несколько слов нужно сказать о том, как появляется эта самая сила тока. Даже со школы мы помним, что она прямо пропорциональна напряжению (оно у нас, в данном случае постоянно) и обратно пропорционально сопротивлению. Каждый проводник обладает сопротивлением. Но полупроводниковые приборы, к коим относится светодиод, устроены сложнее. Если говорить о проводнике, например, куске медной проволоки, то зная её химические свойства, площадь сечения и длину, мы можем с 99% точностью рассчитать сопротивление. Полупроводник содержит в себе несколько химических элементов, ток через него протекает только при определённых условиях. Да, в пределах одной заводской партии, у этих элементов будут очень схожие параметры. Но если их сравнить с диодами из другой партии, различия будут более явными. Но погрешность может сыграть злую шутку, так как светодиодов не один десяток, может случится, что для одного или нескольких, пороговое значение в 400 mA не допустимо! Их предел, например, может быть 380 mA. Исходя из этого и некоторых других факторов ток протекающий по цепи светодиодов ограничивают так, что бы он не превышал определённых значений. Делается это обычным резистором (постоянным, подстроечным или группой параллельно соединённых) подбирая его так, что бы ток уменьшился до средних значений всех светодиодов цепи. Опять же, можно поставить резистор к каждому светодиоду и такие конструкции есть. В современных светодиодах есть, даже, встроенные ток – ограничивающие резисторы. Однако, управлять всей цепью проще имея один резистивный узел для всей цепи.

И так, мы имеем постоянное напряжение на светодиоде, например, 3В. Имеем ток-ограничивающий резистор цепи, который снижает максимальный ток, например, до 350 mA. Условия идеальные и всё должно работать ровно и гладко. Тут мы подошли к главному. Если технологии одинаковые, схемы и решения, по сути одинаковые, а фирм производителей огромное количество, то как продать телевизор именно вашей компании? Ну качество ЖК матрицы не обсуждается, это очевидно, даже у популярных именитых брендов есть линейки телевизоров как высокого стандарта, так и низкого, более дешёвого. Что ещё? Дизайн? Несомненно, это играет роль при выборе покупателем. Но современный телевизор по сути это одна матрица, большая или маленькая. Пластиковая рамка по её периметру с каждым годом становится всё тоньше и незаметнее, из декора остаётся лишь подставка… Как продаются телевизоры? Они стоят вряд на полках магазинов, включены и, как правило, показывают одну и ту же картинку. Видим мы эту картинку благодаря светодиодной подсветке. И чем она ярче, тем сильнее выделяется экран из ряда подобных. На него, в первую очередь, мы и обращаем внимание. В конкурентной борьбе за покупателя проигрыш в несколько единиц яркости (Lm) может сыграть роль. Поэтому производителям важно выжать всё из разработанной схемы и конструкции. Ток-ограничивающий резистор (обычно состоит из группы параллельных) подбирается так, что бы ток был близко к максимально возможному для конструкции светодиода. Это близкое к максимальному значение не навредит элементу, однако, рассеиваемая мощность на диоде будет создавать постоянный повышенный температурный режим. В таких условиях полупроводниковый элемент отработает относительно не долго. Относительно, потому что при минимальных или значениях ниже среднего, светодиод может прослужить десятилетия. А в максимальных пару лет. Ко мне в ремонт попадают телевизоры купленные 2 и 5 лет назад, есть и такие, которые проработали менее года. Тут как кому повезёт. Например, если в доме очень жарко, то телевизор охлаждается хуже, срок его службы будет ниже…

Так или иначе, выход из строя светодиодной подсветки – это более 80% обращений клиентов в СЦ. И это ещё один бонус производителям. Далеко не все несут телевизоры в ремонт, да и те, после 2го – 3го ремонта задумываются о покупке нового. Вносить в конструкцию ограничения по сроку безотказной работы – это любимая “фишка” всех современных производителей. Это касается не только телевизоров. Даже современные автомобили не идут в сравнение с выносливостью и ремонтопригодностью более старших поколений. Была эпоха конкуренции, когда в основу ложилось качество и долговечность. Но капитализм, рынок постепенно вытеснили эти понятия. Эпоха потребления – это эпоха “штамповок”, усреднённых по всем возможным показателям. Главенствует маркетинг, умение продать. Как, вы пользуетесь шестым ай фоном? Вы что, нищий? Это же прошлый век! Андроид? А кокой у вас? Пятый, шестой? Ну вы даёте! Выбросьте свой смартфон – он уже устарел! И всем плевать, что технологической разницы в версиях операционной системы практически нет. Функционально телефон остаётся телефоном, файловое хранилище всё так же использует микросхемы памяти и расширяется картами памяти, разрешение фотокамер и 10 лет назад позволяло делать качественные снимки… А ядра процессора, объём оперативной памяти и графический чип нужны не смартфону, а тому количеству ненужных приложений, которые напиханы в устройство даже с завода. И более половины которых рекламные, не выполняющие конкретных полезных действий… Но о смартфонах в других публикациях, вернёмся к заключительной части этой статьи.

Доработка светодиодной подсветки телевизора сводится к изменению номинала ток-ограничивающего резистора. Часто требуется лишь убрать пару из параллельных резисторов, тем самым повысить сопротивление и уменьшить ток, скажем до 170 – 250 mA c 350 заводских. Тем более это полезно сделать в уже ремонтируемом телевизоре, там где светодиоды меняются на новые, имеющие совершенно другие заводские характеристики, ну что бы дать возможность доработать остальным светодиодам в щадящем режиме, что продлит их срок службы и удешевит ремонт. Замена же всех планок (стрингов) на новые – это радикальный, дорогостоящий метод и он, так же, не исключает необходимость снизить ток. Я обязательно провожу такие манипуляции со всеми ремонтными тв, даже в том случае, если ремонт не был связан с заменой светодиодов. Эта операция не является какой-то кустарной, её описание можно найти в некоторых рекомендациях для СЦ от знаменитых брендов бытовой техники. С огромной вероятностью её проделают и в гарантийном сервисном центре, если при замене светодиодов мастер выявит влияние большого тока на качество ремонта (и как следствие, уменьшение гарантийного срока).

Уменьшение тока подсветки влияет на яркость картинки – это факт, который высасывается из пальца, точнее из формул. Уменьшение яркости если и станет заметно, то лишь при максимальных настройках яркости, да и то заметить это могут специальные приборы, а не глаз человека. Мы, конечно, все разные. Есть и восприимчивые к яркости люди, которые сразу заметят разницу. В этом случае всё можно вернуть обратно без вреда для телевизора. Гарантия снижается и будьте готовы к рецидиву – повторный ремонт обязательно состоится. Насколько быстро? Стоит ли избавляться от тв после такого ремонта? Зависит от того, менялись все светодиоды или несколько вышедших из строя. В первом случае телевизор может прослужить столько же, сколько от покупки до ремонта… Во-втором, ремонт наступит скорее рано, чем поздно, так как оставшиеся, уже прослужившие светодиоды поменяли свои характеристики не в лучшую сторону, а новые “посажены” на подгоревшую площадку, у которой нарушен теплоотвод. В своих ремонтах, при замене единичных светодиодов, я делаю дополнительное тепло-отведение алюминиевой или медной фольгированной лентой к корпусу матрицы.
Описанное в этой статье в полной мере касается и мониторов, ноутбучных матриц. Есть специфика, монитор расположен ближе к пользователю, сильная яркость не нужна, порой наоборот, её уменьшают в настройках, что бы меньше уставали глаза. Поэтому, срок службы мониторов выше, а поломки часто связаны с самим блоком питания, который работает непрерывно в дежурном режиме (редко кто отключает монитор от сети). Так как монитор постоянно соединён с сетью, то перепады напряжения (например, во время грозы) могут вывести его из строя. Про блоки питания читайте в другой статье.
Доработка подсветки телевизора нужна большинству новых телевизоров, а тем которые уже попали в ремонт, просто необходима. Это продлит срок службы подсветке и сэкономит вам средства, а значит и нервы… Купив новый телевизор, зайдите в настройки, проверьте, есть ли пункт регулировки яркости подсветки, именно подсветки, так как есть пункт просто – яркость, это другое. Скорее всего значение будет максимальным. В светлый день при полном освещении уменьшите уровень до комфортного на ваш взгляд и пользуйтесь. Так вы продлите жизнь своему тв.