[ Panneau lumineux à CCFL ]

04/12/2011

Test panneau CCFL en light-box Test panneau CCFL table lumineuse CCFL - Allumé Voici un exemple de réutilisation de matériel défectueux : 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. Un problème d'alimentation suivi d'un accident de parcours qui brisa son écran le condamna définitivement (et le fit atterrir dans mon antre ! Merci Jean.) Au passage -pour info-, la panne était due à un driver d'alimentation à découpage qui faisait ce qu'il voulait aléatoirement. Pour une fois, ce ne sont pas les condensateurs les fautifs...
Bref, perdu pour perdu, à part en faire de la pièce détachée, l'écran n'a pas grand intérêt. A moins que la partie rétro-éclairage (backlight) ne fonctionne encore correctement.

CCFL - Tubes CCFL - Tubes Tous les écrans ne sont pas intéressants pour faire de la lumière, notamment les petits LCD informatiques récents, car le rétro éclairage se limite à un ou deux tubes fixés au bas de la dalle. La luminosité fournie est en général moindre que sur de "vieux" moniteurs ou téléviseurs LCD à multiples tubes. Seul un démontage permet de voir à quoi on a affaire : une série de plusieurs connecteurs pour tubes CCFL sur un circuit à multiples inverters est un excellent début ! Ici, le rétro éclairage est constitué de 5 petits tubes CCFL très lumineux, en forme de U, couchés sur un réflecteur blanc assez profond.

Le rétro éclairage seul est bien plus lumineux que lorsqu'il est couplé à un écran, car les filtres polarisants et la dalle LCD bouffent énormément de lumière.

Les rétroéclairages à LEDs peuvent aussi être intéressant, bien que souvent moins bon en rendu des couleurs (dégradés jaunes / oranges / rouges pas beaux, composante bleue/violette trop présente). Mais ça ne sera pas abordé ici, à moins qu'un généreux donateur se fasse connaître d'ici là !

Démontage de la dalle

CCFL - Démontage L'afficheur LCD n'ayant plus aucune utilité, on va démonter l'écran totalement, y compris le cadre qui retient la dalle LCD pour la séparer du reste du backlight.

CCFL - Filtre polarisant CCFL - Filtre polarisant Astuce / conseil : si la dalle est cassée ou morte, 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.

CCFL - Lentille CCFL - Sandwich Un sandwich de diffuseurs uniformise et optimise l'éclairement. Il y a d'abord une lentille (un genre de lentille de Fresnel linéaire), puis vient un diffuseur fin (diffuseur lenticulaire ?), et ensuite un plastique diffusant épais qui recouvre les tubes dans leur réflecteur blanc.

CCFL - Lentille CCFL - Lentille 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.

CCFL - Directivité 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

Si l'alimentation d'origine fonctionne encore, il est aisé de mesurer les différents voltages aux bornes de l'inverter en fonction de l'état du moniteur. Il suffira ensuite d'envoyer les tensions de commande sans passer par le reste de l'électronique (partie TV et image).

Dans le cas d'une alimentation défaillante, il faut procéder par hypothèses et par observations. Par exemple lire la tension inscrite sur les condensateurs de filtrage donne une idée de la tension maximale à fournir (par exemple condos 16V pour alimentation sous 12V).

CCFL - Connecteur CCFL - PCB Une analyse du circuit imprimé ne renseigne pas forcément s'il n'y a aucun marquage, à part pour trouver le plan de masse et l'arrivée d'alimentation (qui regroupe en général plusieurs broches sur le connecteur et des pistes plus larges pour supporter l'appel de courant). Reste à déterminer le voltage, et la méthode de commande d'allumage/luminosité. La majorité des inverters de backlights se contente de quelques fils pour fonctionner :

Les autres pins peuvent servir à des fonctions particulières qui ne nous intéressent pas ici (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.)
Il est dur de donner des généralités sur le brochage, car chaque constructeur (d'écran, mais surtout constructeur de cartes et sous-ensembles) agit différemment, y compris d'un modèle à l'autre pour un même fabricant. Le circuit peut aussi faire partie intégrante de l'alimentation, ou se scinder en deux, ou que sais-je encore. Toujours est-il que 12V semble être une tension courante dans les moniteurs LCD.
Une fois l'alimentation déterminée, appliquons la et testons les différentes broches à différents potentiels au travers d'une résistance de limitation (1kΩ par exemple, d'abord à la masse, puis à +5V, et enfin à +12V).

Sur l'écran de récupération ici, l'application de l'alimentation 12V 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).

Profitez-en pour mesurer le courant consommé lors de l'allumage complet. Ici, le backlight consomme un bon 3A une fois stabilisé (le courant monte un peu).

Attention : La partie inverter / alimentation CCFL fonctionne avec de la haute tension. Prenez un maximum de précautions pour ne jamais entrer en contact avec des bornes ou des parties portées à un potentiel dangereux.

CCFL - Alim L'alimentation à partir du secteur sera à adapter selon les cas, si l'alimentation interne fonctionne encore ou non. Dans mon cas, l'alimentation étant inutilisable (et irréparable pour cause de composant introuvable...) j'ai dû intégrer une autre alimentation à découpage compacte de 12V (de vieux terminaux informatiques de récup !) Si vous remplacez l'alimentation, adaptez la tension, mais surtout le courant en gardant une marge.

Câblez la partie secteur avec un maximum de précautions, et de protections (fusible). Reliez les parties métalliques de l'écran à la terre du câble d'alimentation secteur.


Attention : les alimentations à découpage sont conçues avec des condensateurs sur la partie secteur qui gardent la charge très longtemps après avoir été mis hors tension. Toujours décharger les condensateurs dans une résistance (ou une ampoule 230V/40W) et mesurer la tension à leurs bornes avant de manipuler quoi que ce soit.
De plus, le secteur est mortel.

Petits tests à l'arrache

Test panneau CCFL table lumineuse Test panneau CCFL en light-box
Exemple d'utilisation en boîte à lumière (table lumineuse et light-box).

CCFL - Comparaison Petit test comparatif fait à la va-vite (sans prendre en compte la colorimétrie et la température de couleur...)

⇒ 2 lampes à incandescence avec diffuseurs, au dessus.

CCFL - Comparaison CCFL - Comparaison

⇒ La boîte lumineuse CCFL au dessus, puis dans l'axe de l'appareil photo (un peu au dessus).

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 de diaphragme peut résoudre ce problème (i.e. ralentir le shutter et augmenter le diaph).

La température de couleur est aussi problématique : elle est très froide. Au moins 5200K si ce n'est plus. Le mélange de sources de natures différentes devient alors très problématique.
En appoint en lumière du jour ou avec flash, pas (peu) de soucis. Mais avec de l'incandescent, il faudra gélatiner le CCFL (filtres CTO : correcteur de température orange - 204 ou 205 doublé Lee filters par exemple) pour retrouver du 3200K, ou à l'inverse, gélatiner l'incandescence pour hausser à du 4000 / 5000K (CTB 201 ou 202 doublé), voire même gélatiner les deux !

Une autre précaution à prendre : réduire l'intensité lumineuse réduit aussi 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, ou un système de fixation à un pied. Ca reste encore à inventer pour ma part. On peut imaginer un système de lyre en U, ou une fixation sur spigot pour pied vidéo ou photo...

Liens

Liens Wikipédia :

Cathode froide [fr]
Cold cathode [eng]

CCFL inverter [eng]
Rétroéclairage [fr]
Backlight [eng]
Écran à cristaux liquides [fr]
Lentille de Fresnel [fr]

Température de couleur [fr]



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