LCD Umbau >>> CCFL zu LED Backlight

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

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jm2_de
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Sa, 06.12.08, 19:13

Da vor ein paar Tagen der CCFL Inveter meines 8,4" LCDs abgeraucht ist,
habe ich mich entschlossen das CCFL Backlight durch eine zuverlässigere
LED Beleuchtung zu ersetzen.

Dachte mir, bei der Gelegenheit mach ich einfach ein paar Bilder und stelle
es hier rein, da es sicher einige interessieren dürfte :mrgreen:

Bild 1:
Auf dem Bild sieht man die CCFL Röhre die original verbaut war.
Meistens sollen zwei Röhren verbaut sein, eine oben, eine unten,
die über einen dualinverter betrieben werden.
Bei diesem Modell handelt es sich aber um eine U-förmige Röhre.

Auf der Vergrösserung der Inverterplatine sieht man den MOSFET der
durch thermische überlastung zerstört wurde (Platinenoberseite).
Die andere Vergrösserung zeigt den Schaltregler der wohl das Problem
verursachte hat, denn um die Platine zu befestigen wird ein doppelseit
klebender Schaumstoffe benutzt (in der Vergrösserung rechts).
Dadurch scheint der Schaltregler zu überhitzen und den MOSFET zu
übersteuerung, was ihn dann überlastet.

Dazu kann man an der CCFL Röhre erkennen das sie sich im Bereich
der Kathode schwarz verfärbt hat, was auf ein baldiges ableben der
Röhre hindeutet (leicht greu wie am anderen Ende ist nicht schlimm).


Bitte beachten:
Das How2 ist noch nicht fertig, in den folgenden Tagen kommt der Rest.
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lcd_ccfl2led_01.jpg
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Sa, 06.12.08, 19:31

Bevor man loslegt, sollte man zuerst einmal testen ob sich das jeweilige
Display überhaupt für den Umbau auf eine LED Beleuchtung eignet.
Zum testen habe ich das Display leicht angehoben, so das die Reflektorscheibe
nicht mehr vom LCD Gehäuse bedeckt wird und man sie seitlich mit einer
Taschenlampe anleuchten kann.

Auf dem Bild ganz oben wurde eine LiteXpress Lampe benutzt.
In dieser ist eine Nichia LED (ca um 15.000mcd) verbaut und recht hell.
Allerdings hat sie eine 12mm Linse, da die Reflektorscheibe aber nur
ca 4mm Hoch ist, treffen mehr als 2/3 des Lichts nicht auf die Scheibe.
So könnte man das LCD zwar nicht nutzen, aber bei einem Display bei
dem man mit so wenig Licht schon solch ein Ergebniss erhält dürfte
Problemlos umrüstbar sein.

In der Mitte und unten wurde eine Kopflampe mit P4 (ca @ 250mA)
(vergleichbar mit einer üblichen 1W LED Kopflampe)
Durch die grosse Linse gehen leider ca 4/5 des Lichtes unnutzbar daneben,
aber das Bild ist trotzdem hell genug und kommt fast schon an die Helligkeit
der original CCFL Beleuchtung heran.
Allerdings ist die Beleuchtung bei diesem Test sehr ungleichmässig,
was kein Problem sein wird, da keine P4 für den Umbau benutzt werden :mrgreen:


Als nächstes folgt dann das herstellen eines CCFL Ersatzes aus weissen TOP LEDs.
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lcd_ccfl2led_02.jpg
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rbt
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Sa, 06.12.08, 20:54

mhh sieht interessant aus, kannst du auch mal ein paar pix vom lcd selber machen ? also besonders die rückseite mit reflektorfläche usw?
Synthy82
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Sa, 06.12.08, 21:12

Haste dir denn schon ne Lösung überlegt?
Ein Vorschlag wäre, einfach viele kleine SMD-LEDs um das Display zu verteilen, die sind so klein, dass sie alles Licht in die Beleuchtungsoptik abgeben.
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Sa, 06.12.08, 21:30

Hier mal eine kleine Ergänzung zur Reflektorscheibe.
Die CCFL Röhre liegt hier auf dem Gehäuse, normal liegt sie in einem
kleinen Zwischenraum zwischen der Reflektorscheibe und dem Gehäuse.

Dort ist genug Platz um TOP LEDs mit dünner Litze und SMD Widerstand
unter zu bringen, nur muss man dabei auf die Isolierung der Kontakte achten,
damit kein Kontakt zum Gehäuserahmen entsteht - Kurzschlussgefahr.

Bei fast jedem üblichen Display müsste die Beleuchtungseinheit so aussehen
und sich vom eigentlichen Display einfach trennen lassen.
Es gibt aber auch einige seltenere, meistens ältere, bei denen anstelle einer
Scheibe ein Metallbeschichteter Kunststoffreflektor eingesetzt wird.
Das so einer benutzt wird, kann man daran erkennen das sie sehr dick sind,
das Gehäuse so eines LCD TVs müsste daher sehr tief sein.

Da gerade was am Batteriedeckel meiner Digicam abgebrochen ist und der
Kleber erstmal trocknen muss - kann ich die Bilder der TOP LED Beleuchtung
leider noch nicht machen / einstellen - die werde ich morgen nachreichen.
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lcd_ccfl2led_03.jpg
lcd_ccfl2led_03.jpg (69.8 KiB) 32480 mal betrachtet
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Synthy82
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So, 07.12.08, 12:24

Vielleicht hatt ich n gedachten Rotfilter in den Augen und habs deshalb nicht gesehen. Hast du die Dioden denn schon?
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jm2_de
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So, 07.12.08, 18:11

Und nun mal ein Bild des ersten Tests mit 4 TOP LEDs.
Die obere Hälfte zeigt das Display wie es aussieht wenn die LEDs
mit niedrigen 10mA betrieben werden, die untere bei max 20mA.

Schon mit nur 4 LEDs @ 10mA ist das LCD nutzbar, ab 15mA erreicht
man dabei schon eine aktzeptable Helligkeit die für den Einsatz als
mini TV durchaus in Ordnung wäre.
Die Einstellungen der Kamera und des Displays sind die selben wie bei
den Bildern weiter oben.

Die LEDs sind irgendwann mal in unbeschrifteten Tüten gelandet,
daher kann ich nun nicht mehr sagen welche davon die OSRAM sind
die ich mal irgendwo bekommen habe und welche die sind die aus
einer Sammelbestellung stammen :oops:
Dummerweise sehen die alle vollkommen gleich aus :oops:



Die LEDs haben hier einen Abstand von 5mm zueinandern,
was bei der gesammtlänge der späteren LED Beleuchtung bedeutet das
man zwischen 21 und 24 LEDs brauchen wird.
Bei jeweils 12 LEDs oben und unten und 3 in der Seite sind es 21,
wenn man seitlich 6 LEDs verbaut braucht man 24 LEDs.

Wie man sieht gibt es aber noch ein Problem durch die punktuelle
Einstrahlung der LEDs in die Reflektorscheibe - da wo die LEDs sitzen
ist ein sehr heller Punkt zu sehen.
Um dieses Problem zu beheben kommt noch eine speziell geformte
Streuoptik aus Acryl vor die LEDs, möglicherweise auch eine Blende.
Zusätzlich werden die LEDs möglichst weit ans Gehäuse gesetzt.
Das sind aber nur noch kleine Schönheitskorrekturen die kein grosses
Problem darstellen - der Umbau ist also doch recht einfach machbar.
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lcd_ccfl2led_04.jpg
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Achim H
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So, 07.12.08, 19:39

Ich hätte noch als Alternative an die Leuchtfolien (im ausgeschalteten Zustand rosa, im Betrieb weiss) gedacht (gibt es auch als zuschneidbare Ware, ca. 0,33mm dick). Damit wäre das Licht nicht punktuell, sondern eben über die ganze Fläche des Display möglich. Benötigt allerdings auch wieder einen Konverter zur Erzeugung der notwendigen Spannung.

mfg Achim
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So, 07.12.08, 21:05

Achim H hat geschrieben:Ich hätte noch als Alternative an die Leuchtfolien ....
Von denen habe ich sogar noch eine kleine samt Inverter rumliegen :mrgreen:
Es gibt bei der Folie aber wieder riesen Nachteile, neben dem schon von Dir
erwähnten Inverter, ist die Lebensdauer dieser Folie nicht berauschend.
Noch schlechter ist aber die geringe Leuchtdichte, die Leuchten zwar sehr
gleichmässig, aber eben auch nicht besonders stark.

Ich kann morgen mal einen Test machen und ein Bild einstellen,
das Ergebnis dürfte aber niemanden vom Hocker hauen.
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So, 07.12.08, 22:06

Leuchtfolien sind denkbar ungeeignet: sehr geringe Leuchtdichte, wie bereits erwähnt, sehr geringe Lebensdauer, dabei sehr starke Abnahme der Leuchtdichte und sonderlich energieffizient sind die auch nicht. Außer für Sonderfälle der Effektbeleuchtung eigentlich zu nichts zu gebrauchen.

Düe einigermaßen gleichmäßige Ausleuchtung, evtl. nach geringer Gehäusemodifikation, könnte diese LED-Leiste IMHO eine sehr gute Alternative sein:
http://www.leds.de/p601/LED_Leisten_Mod ... m_12V.html
Nicht billig, aber auch nicht schlecht ;-)

Betrieben mit 700 mA statt 1300 mA (bzw. Konstanstspannung [ca. 9,0...10,5 V(?)] so eingestellt, dass sich 700 mA einstellen), dürfte das Ding evtl. schon ohne Kühlkörper einsetzbar sein, bei 350 mA mit Sicherheit --- die Leuchtdichte dürfte dabei immer noch ausreichen.
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So, 07.12.08, 22:12

Hi, das hab ich vor Kurzem auch gemacht. Ich hatte mir die SMD Leisten aus dem Shop bestellt. Die sind aber im vergleich zu Leuchstoffröhre viel zu dunkel. Also hab ich die Leds ausgetauscht, aber in der Bauform 0805 gibt es leider wenig Auswahl. Ich werde nun analog zu meinem T5 Lampenumbau die Topleds von Osram nehmen, was helleres gibt es nicht. Dann muss nur noch die Platine dazu gebaut werden.

Ich werde sicher ein kleines HowTo machen, wenn fertig.

p.s. Vergiss EL-Folien, die sind viel zu schwach.

Gruss René
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So, 07.12.08, 23:18

Hier mal ein kleiner Vorgeschmack.

Auf der linken Seite 3 Waldundwiesen-Leds und rechts die schon in den Angeleyes T5 verbauten Osram Leds.
Beide in je einer Dreierreihe mit 390 Ohm Widerstand an 12V. Der Widerstand muss normal bei 120 Ohm liegen, aber ich hatte nix anderes in der Bauform da. Dann würde man den Helligkeitsunterschied noch heftiger sehen.
lcd.jpg
Gruss René
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Mo, 08.12.08, 01:02

Die von mir vorgeschlagenen SMD-Leisten haben aber @ 12V / 1300 mA = 15,6W die 424fache (!) Helligkeit (1200 Lumen=381972mcd@120°), wie die 6x150=900 mcd der von Dir benutzten Leisten... (pro LED über 6300 mcd, bzw. 20 Lumen bei 120°; 60 LEDs auf einer Leiste). Ich denke, da kommen die Osram-TopLEDs nichtmal ansatzweise dran.
Auch 6 LEDs dieser SMD-High-Power-Leiste sind immerhin noch 42 mal so hell, wie die der von Dir fotografierten Leiste....
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amiarts
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Mo, 08.12.08, 02:17

Deine Rechnung geht nicht ganz auf.

Deine Leiste hat 60 Leds, was bei einer Gesamtlumenleistung von 1200lm 20lm pro Led wären.
Die Verteilung der Leds ist also etwa eine pro cm.
Die Osram-Leds haben ca. 5lm, aber das schon bei 20mA und einer Leistenbreite und -höhe von 3mm. Somit eignet sich mein Leistenumbau für kleine TFT super, da man einfach die Röhre gegen die Leiste tauscht und gut.
Deine Leds sind demnach zwar 4 mal heller, aber sie müssen gekühlt werden und passen in fast keine Hintergrundbeleuchtung rein, da die Platine mit 9mm viel zu breit ist.

Ich brauch für mein 8,4" TFT im Auto genau zwei Leisten oben und zwei unten mit je 2 x 3 Leds. Habe damit einen Stromverbrauch von 8 x 20mA = 160mA an 12V. Also nur rund 1,92W bei einer Gesamtlänge von 32cm (4 x 8cm).

Gruss René
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Mo, 08.12.08, 17:36

amiarts hat geschrieben:Hier mal ein kleiner Vorgeschmack.

Auf der linken Seite 3 Waldundwiesen-Leds und rechts die schon in den Angeleyes T5 verbauten Osram Leds.
Beide in je einer Dreierreihe mit 390 Ohm Widerstand an 12V. Der Widerstand muss normal bei 120 Ohm liegen, aber ich hatte nix anderes in der Bauform da. Dann würde man den Helligkeitsunterschied noch heftiger sehen.
lcd.jpg
Gruss René
Von der Grösse her würde das in mein Display genau reinpassen.

Einiges was hier gepostet wird entspricht aber leider nicht ganz der realität.
Die helligkeit alleine nutzt nichts, denn mit helleren LEDs die man in grösseren
Abständen anbringt, bekommt man verstärkt das Problem das auf dem Bild mit
dem ersten Test mit 4x LEDs zu sehen ist.

Das Bild nur hell zu haben nützt nichts, das Licht muss auch gleichmässig genug
auf die Bildfläche verteilt werden und die LEDs sollten einen möglichst rein weissen
Farbton haben.
Leider haben LEDs den optimalen Farbton erst ab ca 15 bis 18mA,
nur haben sie in dem Bereich auch am meisten Leuchtkraft.
Optimal wären als möglichst viele LEDs in möglichst geringem Abstand,
die aber jeweils nur sehr wenig mcd haben.
So bekommt man eine gleichmässige Ausleuchtung, leuchtende Farben und hat
keine Probleme mit Hotspots am Rand des LCDs.
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Mo, 08.12.08, 17:52

Ggf. lässte (schnelle) PWM drauf los, dann kannst den Betriebsstrom frei wählen, aber bekommst die Helligkeit runter.
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Mo, 08.12.08, 18:01

Das Bild nur hell zu haben nützt nichts, das Licht muss auch gleichmässig genug
auf die Bildfläche verteilt werden und die LEDs sollten einen möglichst rein weissen
Farbton haben.
Ich hätte noch eine Idee (bisher nicht nicht gepostet, weil es mir etwas dämlich erschien):
Man könnte eine Plexiglasscheibe hinter das Display legen und damit das Licht von außen nach innen leiten. Dort wo sich das Display befindet wird die Oberfläche mit Stahlwolle (oder feinem Schmirgelpapier, Dichlormethan, Universalverdünnung, Aceton o. ä.) angerauht, damit das Licht dort austreten kann. Die Lichteinspeisung würde an den Kanten der Plexiglasscheibe erfolgen. Je nach dem wieviel Platz hinter dem Display ist, sieht das in etwa so aus:
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Mo, 08.12.08, 18:58

Achim H hat geschrieben: Ich hätte noch eine Idee (bisher nicht nicht gepostet, weil es mir etwas dämlich erschien):
s:
Könnte daran liegen das so etwas auf einem der oberen Bilder schon zu sehen ist,
weil in jedem normalen Displays genau so etwas - nur besser - verbaut ist ? :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
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Mo, 08.12.08, 20:07

Hallo jm2_de,

das Prob der Ausleuchtung kann man mit Milchglasfolie ganz gut lösen. Ich denke aber, dass ich eine spezielle Leiste bauen muss, die, wie Du schon sagst, einen geringeren Ledabstand gewährleistet.

Ich habe mit dunkleren Leds schon so ein TFT beleuchtet, leider hat docht aber die Leuchtstärke nicht ausgereicht und ohne Milchglasfolie hat man am Rand die einzelnen Einstrahlungen gesehen. Ich mach morgen mal ein Foto vom damaligen Erstversuch.

Gruss René
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Mi, 17.12.08, 21:02

Hallo jm2_de,

ich hab das Prob gelöst und gleich eine Aunleitung mit Fotos dazu gemacht.

Unter viewtopic.php?f=31&t=6154 wirst Du fündig.

Gruss René
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