[ Panneau lumineux à CCFL ]
Voici un exemple de réutilisation de matériel défectueux qui ne finira pas à la poubelle : le rétroéclairage d'un écran LCD est détourné pour servir de panneau lumineux pour prise de vue (photo ou vidéo), ou bien de boîte à lumière, de table lumineuse, ou encore d'éclairage... original !
Récup' / Modif'
L'écran LCD objet de cette modification est (était) un téléviseur, mais la bidouille reste valable aussi pour les moniteurs d'ordinateur de bureau (les écrans de portables posant d'autres problèmes).
Selon le type et l'âge du moniteur LCD, le rétro-éclairage, ou "backlight", peut être fait par des tubes à cathode froide CCFL (cold-cathode fluorescent lamps) ou bien par des LEDs. Ici, nous nous intéresserons uniquement au rétro-éclairage à tubes CCFL (à moins qu'un généreux donateur d'écran LEDs se fasse connaître !)
Dans la famille CCFL, de nombreuses configurations se rencontrent : plusieurs tubes couchés sur un réflecteur blanc sous toute la surface de la dalle du LCD, ou bien un seul tube en haut ou en bas de l'écran avec un diffuseur sous la dalle, voire parfois deux tubes couplés par coté, ou encore un en haut et un en bas, etc. De la même manière, plusieurs configurations de câblage et d'alimentation se rencontrent : un tube unique alimenté par un "inverter" (alimentation haute tension), multiples tubes en parallèle alimentés par un ou plusieurs inverters, ou encore des combinaisons parallèle / série, voire même deux inverters pour une même série de tubes.
Seul un démontage permettra de voir à quoi on a affaire, et ce que l'on pourra en faire.
Dans tous les cas, le truc très intéressant est que le rétro éclairage est extrêmement lumineux, chose nécessaire pour combler les pertes dans la dalle LCD et les filtres polarisants.
Démontage de la dalle
L'afficheur LCD n'ayant plus aucune utilité, on peut démonter l'écran totalement, y compris le cadre qui retient la dalle LCD pour la séparer du reste du backlight.
Au passage : récupérez les filtres polarisants collés de chaque coté du LCD, ça peut resservir pour d'autres bidouillages !
Faites attention aux éclats de verre en les décollant.
Tous les écrans ne sont pas conçus de la même manière, mais voici un aperçu de mon spécimen.
Un sandwich de lentilles et de diffuseurs uniformise et optimise l'éclairement. A vous de voir si vous voulez les conserver, même au moins partiellement.
- Avec les lentilles et les diffuseurs : l'éclairage est plus lumineux, mais devient directif, donc éclaire moins large
- Sans lentilles et avec diffuseurs : l'éclairage est large, mais moins lumineux
Sur la photo on pourrait croire que c'est le reflet des tubes sur la couche de plastique de la lentille, mais en réalité non : il s'agit bien de l'image des tubes diffractée pour être renvoyée. C'est très amusant comme effet et comme vision.
La lentille rend la lumière très directive, et permet de concentrer le flux lumineux sur une zone réduite. Si on veut une lumière vraiment diffuse dans tous les sens, on pourra enlever cette lentille, au détriment de la luminosité globale.
Alimentation du rétro éclairage
Attention : Alimentation reliée au secteur.
La partie inverter CCFL fonctionne à haute tension.
Prenez un maximum de précautions pour ne jamais entrer en contact avec les parties portées à un potentiel dangereux.
Le but est maintenant de se débarrasser de l'électronique inutile, à savoir le traitement vidéo qui a souvent la fâcheuse tendance à mettre l'écran en veille. En contrepartie, il faudra simuler la commande de cette carte pour faire s'allumer le rétro-éclairage. Pour cette étape, il n'y a pas de recette magique et il est dur de donner des généralités car chaque constructeur d'écran (ou de sous-ensembles) agit différemment, y compris d'un modèle à l'autre. Mais déjà, une analyse des cartes et de leurs marquages autour des connecteurs pourra renseigner sur pas mal de points.
Si l'alimentation d'origine fonctionne toujours, il est aisé de mesurer les différents voltages aux bornes du connecteur entre l'inverter et la carte vidéo. Mesurez également les tensions pour différents niveaux de réglages de la luminosité, et aussi en veille, afin de voir quelles bornes gèrent ces fonctions. Faites les mesures au voltmètre en gardant toujours la même référence, à savoir la masse (aussi appelée GND ou 0V, qui a toutes les chances d'être reliée aux parties métalliques de l'écran).
Prudence à cette étape, car il faut mettre l'écran sous tension et ne surtout pas laisser traîner ses doigts ou tout autre élément pouvant rentrer en contact avec la partie reliée au secteur ou la haute tension du rétro-éclairage. Et même débranché, les condensateurs conservent une énorme énergie qu'il faut impérativement décharger avant de manipuler les cartes, par exemple au moyen d'une ampoule de 40W / 230V à incandescence dans une douille avec des fils volants. Mesurez la tension aux bornes des condensateurs avant de manipuler quoi que ce soit.
Il sera peut-être aussi nécessaire de rediriger l'alimentation si celle-ci passait par la carte vidéo. Comme elle est amenée à être retirée, il faudra alimenter le backlight d'une autre manière par l'ajout de nouvelles liaisons en direct par exemple.
Dans le cas d'une alimentation défaillante, il faudra procéder par hypothèses et par observations. A commencer par les marquages sur les circuits imprimés, ou au niveau des connecteurs qui renseignent parfois sur les fonctions des broches et les tensions. Sinon, la tension inscrite sur les condensateurs de filtrage donnera une idée de la tension maximale à fournir (par exemple des condos 16V supposent fortement une alimentation de 12V). Sans être une généralité, 12V semble être une tension se croisant souvent dans les moniteurs LCD. On rencontre aussi du 5V, servant à alimenter l'électronique vidéo, et qui nous servira probablement à fournir de fausses commandes.
Le tracé des pistes sur le circuit imprimé peuvent aussi renseigner sur la fonction des broches : l'arrivée de l'alimentation regroupe en général plusieurs broches reliées ensembles sur le connecteur et avec des pistes plus larges pour supporter l'appel de courant. Le plan de masse est comme sont nom l'indique généralement large et s'étale partout, et est relié à la masse / GND / 0V / terre / carcasse métallique.
Beaucoup d'inverters de backlights se contentent de quelques fils / bornes pour fonctionner :
- Une ou plusieurs bornes pour l'alimentation positive (si l'alim n'est pas sur la même carte). Souvent notées +V, Vdd, ...
- Une ou plusieurs bornes pour la masse. Notées 0V, GND
- une borne de commande d'allumage (parfois combinée à la fonction "luminosité"). Notée "On", ...
- une borne de commande de luminosité. Notée "Bright", "Dim", "Adj", ...
D'autres broches peuvent servir à des fonctions particulières qui devraient -espérons-le- ne pas perturber le fonctionnement du rétro-éclairage seul (souvent des synchronisations pour éviter les effets de papillotements, ou bien des retours de fonctionnement pour indiquer à l'électronique le bon allumage du backlight, etc.) Malheureusement dans certains cas, l'inverter réclame des signaux plus complexes, et du coup... plus complexes à reproduire.
La commande de l'allumage et de la luminosité sont souvent dans les fourchettes de tensions classiques pour des circuits intégrés, à savoir 5V. Mais d'autres tensions peuvent se rencontrer (3,3V, 12V, ...) donc dur de généraliser. Pour tester les bornes suspectées de commander le backlight, on peut appliquer des tensions au travers d'une résistance de protection / limitation (470Ω, ou 1kΩ par exemple). D'abord essayer de relier à la masse, puis au +5V (tension à récupérer sur l'alim si elle est présente, ou à fournir avec une alim extérieure, référencée au 0V / GND). Essayer broche par broche, puis des combinaisons 0V / 5V sur plusieurs bornes. Si vraiment rien ne se passe, essayer éventuellement avec le rail d'alimentation du module backlight.
Soyez extrêmement prudent dans vos manipulations et vos branchements.
Dans mon cas, l'application de l'alimentation (12V) seule dans l'inverter ne provoque rien. L'allumage des tubes se fait en deux parties (4 tubes extérieurs + 6 tubes intérieurs) par le forçage de deux bornes à la masse. Ces même bornes permettent de faire varier la luminosité en fonction de la tension appliquée (0V : éclairage maximal / 7V : éclairage minimal / 12V ou en l'air : extinction).
L'ajout d'un petit montage diviseur de tension à potentiomètre permettra de faire varier l'intensité lumineuse. Un potentiomètre de 10kΩ devrait marcher dans la plupart des situations (ou entre 2,2kΩ et 22kΩ. Ne pas descendre en dessous de 2,2kΩ).
Toujours dans mon cas, l'alimentation était inutilisable et irréparable pour cause de composant introuvable. J'ai dû intégrer une autre alimentation à découpage de 12V, récupérée (elle aussi !) d'un vieux terminal informatique. Si vous remplacez l'alimentation, respectez impérativement la tension, mais adaptez le courant en gardant une bonne marge. Ici, avec l'éclairement maximal j'ai mesuré un courant de 3A une fois stabilisé (le courant augmente un peu). Donc j'ai choisi une alimentation de 12V capable de fournir 5A (et une section de câblage assez large).
La partie secteur doit impérativement se câbler avec un maximum de minutie et de précautions, et être protégée pour n'avoir aucun élément sous tension accessible (la gaine thermo est vôtre amie !) Les parties métalliques de l'écran seront reliées à la terre du câble d'alimentation secteur.
Petits tests photos à l'arrache
L'écran CCFL est placé au dessus puis dans l'axe de l'appareil photo.
Essais en table lumineuse / boîte à lumière (light box) avec des cartons blancs.
Inconvénients / Remarques
L'inconvénient avec ce type de source peut apparaître en vidéo, à des vitesses d'obturation rapides : le scintillement devient visible pour la caméra. Cela se traduit pas un papillotement de la lumière à l'image. Un changement de ratio ouverture / vitesse / sensibilité peut résoudre ce problème.
La température de couleur est aussi très problématique : elle est très froide. Plus de 5200K, si ce n'est encore plus (tendance bleue / violette). Le mélange de sources de natures différentes devient alors très problématique, même en appoint de la lumière du jour ou avec des flashs. Avec de l'incandescent, il sera difficile de rattraper la différence, même en ajoutant des filtres de correction de température de couleur (gélatine CTO, correcteur de température orange sur le CCFL, ou CTB, correcteur de température bleu sur l'incandescent).
Une autre précaution à prendre : réduire l'intensité lumineuse réduit la durée de vie des tubes CCFL.
Le dernier problème à résoudre est la fixation. Il faut trouver un système pour accrocher ou suspendre le panneau. Ca reste encore à inventer pour ma part. On peut imaginer un système d'équerres, de lyre en U, ou une fixation pour pied.
Liens
Liens Wikipédia :
Cathode froide [fr]
Cold cathode [eng]
CCFL inverter [eng]
Rétroéclairage [fr]
Backlight [eng]
Écran à cristaux liquides [fr]
Température de couleur [fr]
