Techniek - Reparatie van een Tristar 4 LEDlampje
Dit soort videolampjes wordt in de AV-industrie gebruikt op de kleinere videocamera's.
LED-techniek heeft traploos wijzigen van de kleurtemperatuur tussen 3200K (halogeenverlichting, ook wel 'tungsten' (wolfram) genoemd) naar 5600K (daglicht) extreem eenvoudig gemaakt, naast het lage stroomverbruik waardoor 1 acculading zomaar een uur lang licht oplevert.
Op het werk van m'n zus lag dit lampje in de afvalbak. Natuurlijk niet zonder reden, er was echt iets mis mee, maar vaak betroffen defecten duidelijke visuele schade. Hier was, op het oog, niets mis mee, maar er bleek echt een probleem, maar wel een wat apart probleem...
Het defect...
..betrof het omschakelen van warm-wit naar koud-wit. Om onbekende reden werkte precies de helft van de koud-witte LEDs niet.
Dat sloot het genereren van het omschakelsignaal al uit: het kon hoogstens niet aankomen bij de verwerkende elektronica, maar het werkte overduidelijk wel, getuige de andere helft koud-witte LEDs die wel reageerde.
Open ermee!
Met het verwijderen van 4 schroeven krijg je zicht op het innerlijk, maar om de belangrijkste print te verwijderen is het noodzakelijk de schakelaar los te solderen. Ten tijde van de eerste werkzaamheden aan dit ding had ik nog geen JBC-station en mijn Weller WP80 had het erg moeilijk met de zwaar uitgevoerde print, daarover later meer.
De schakelaar eenmaal losgesoldeerd is dit lampje volledig te openen en krijg je beter zicht op de eerste print en dat is helemaal niet onaardig samengebouwd. Allereerst zijn duidelijk de 4 gelijke circuits te herkennen, met de 4 connectors helemaal bovenin die verbinding maken met de stevig uitgevoerde print met SMD-LEDs.
Met wat simpele metingen bij m'n zus kwam ik niet veel verder: hier ging ik een scoop bij nodig hebben. Om de voeding makkelijker aan te kunnen sluiten soldeerde ik twee draadjes op de adapter aansluiting en verbond die met een labvoeding. De schakelaarcontacten werden met een draad doorverbonden.
Voor ik ging meten trad er een bijkomend probleem op. Bij heel licht mechanisch manipuleren (zelfs blazen was al voldoende) van de print vielen de LEDs uit om pas weer te gaan branden als ik de spanningsvoorziening even onderbrak. Het probleem bleek 'm in slechte solderingen van PIC2 te zitten. Na het hersolderen hiervan bleef de print stabiel werken en kon ik gaan meten aan de LED-circuits zelf.
Meten zonder schema?
Voor moderne elektronica en zeker dit (relatief) goedkope spul zul je vaak vergeefs naar een schema zoeken en moet je het echt van kennis en logisch redeneren hebben. Het enige schema wat ik zo kon vinden was van de chips die de LEDs voeden. Dat zijn vier G5966 chips van Global Mixed Mode Technology Inc. en betreffen boost-converter stroomsturingen. Uit de lage accuspanning van maximaal 8,4 Volt maken ze een veel hogere spanning om de LEDs, die per nogal wat stuks in serie staan, te voeden.
Het grote voordeel is dat je met het principe-schema (in het datablad heet dat het 'typical application circuit') een heel eind komt.
Een fabrikant wil een werkend product en zal vaak vasthouden aan dat standaard ontwerp.
De ielepielig kleine TQFN behuizingen maken meten aan de gelukkig goed bereikbare rand-onderdelen bijna noodzakelijk. Een andere reden waarom foutzoeken in dit product erg makkelijk is, zijn de 4 gelijke circuits, waardoor vergelijkingsmetingen uitvoeren een eitje is, vooropgesteld dat er niet iets heel creatiefs gedaan is om onderdelen uit te sparen of een fout in 1 van de circuits de andere drie beïnvloedt.
Ik vermoedde dat de ene helft van de chips de warm-witte kleur voor z'n rekening nam, en de andere helft de koud-witte. Maar dat lijkt niet het geval, alle 4 chips staan altijd 'aan', dus er is iets creatiefs gedaan of ik doorgrond de schakeling niet geheel, maar dat maakt niet uit, als 'ie het straks maar weer doet.
Ik begon met de scoop elk onderdeel af te tasten in beide kleurstanden maar trof niet veel raars aan, tot ik bij de diodes, gemarkeerd op onderstaande afbeelding kwam. Deze diodes zijn onderdeel van het boost-circuit.
Bij A was er in beide kleur-standen niets aan de hand en was dit het scoopbeeld, een duidelijk oscilleren van de voeding op (volgens de scoop) zo'n 77 kHz, maar dat klopt niet, volgens het datablad hoort de schakelfrequentie 1 MHz te bedragen.
Enige gewenning bij het instellen van een nieuwe scoop zou me hier parten kunnen spelen, ik heb de Siglent nog niet zo lang.
Bij punt B (diode D2) was duidelijk iets mis: de scoop toonde een platte lijn en er gebeurde niets bij wisselen van kleur.
Er was dus wel enige kans dat dit de boosdoener was!
Uitsolderen en meten
Ik besloot beide diodes uit te solderen ter controle. Dat deed ik voor het eerst met een soldeerpincet, een WTA50 van Weller, die ik een maand terug als tweedehands had aangeschaft.
En dat...had ik eerder moeten doen. Nu kon ik tenminste zonder het gedoe met hetelucht aan de gang en het werkte ook nog eens veel sneller.
Op de foto, echt een in scène gezette foto met beide diodes al los, zie je de punten van het pincet als vervaarlijke kaken in beeld.
Deze diodes in DO214-AC formaat zijn overigens wel zo'n beetje de grens voor de kleinste punten die er (nu) in dit pincet zitten. Voor kleinere onderdelen zijn de punten al snel te grof.
En aan de analyser, die onverbiddelijk was. D1 was oké, maar D2 lag in sluiting.
De diodes, gemerkt met SS14, zijn erg snelle Schottky diodes.
Een snelle diode? Wat betekent dat? Deze diode kan heel snelle spannings-stijgingen aan (10 kV/microseconde voor dit type) en door het Schottky-principe is de spanningsval erover lager dan van een conventionele diode.
Daardoor zijn de verliezen bij de hoge schakelfrequentie (1 MHz van de G5966 chips) beperkt. Een conventionele diode zou het op deze plek niet lang uithouden en hoogstwaarschijnlijk start de voeding in z'n geheel niet.
Door deze eigenschappen zijn het bij uitstek diodes die ik niet op voorraad heb, maar ja, toch maar in de databladen duiken op zoek naar equivalenten. Dat bleek gelukkig niet erg moeilijk.
De SSA34 diode, in dezelfde behuizing, is een kwa specificaties (die er toe doen althans) gelijkwaardig type, alleen in staat om meer stroom te verwerken, maar meer stroom is zelden een probleem. In dit geval ging het om de stijgtijden (10kV per microseconde), maximum spanning en nog wat andere parameters die juist moeten zijn.
Nog mooier: ik had dit type liggen!
Om niet meteen een SMD-onderdeel op te offeren om er dan achter te komen dat dit niet het probleem was (of er meer stuk was) ging ik eerst op zoek naar een gelijke diode in type-met-pootjes-land.
Die vond ik in de MBR10100, eveneens een Schottky diode waarvan de belangrijkste parameters overeenkomen, maar dan wel in een uit de kluiten gewassen TO220 behuizing.
Even snel testen en jawel: alle LEDs deden het weer!
Repareren met de juiste diode
De flinke diode werd weer verwijderd, de soldeer-eilandjes van D2 werden goed gereinigd en de SSA34 diode werd op z'n plek gemonteerd met wat flux en de gullwing punt. Niemand die het verschil ziet, op de opdruk op de diode na.
Daarna alles weer dicht en daarbij nog even aandacht voor de schakelaar waar ik het zojuist over had.
Die zit van voren in de behuizing van het lampje geklikt, maar vervolgens vastgesoldeerd aan de print, waardoor je de print niet kunt verwijderen met het losschroeven van de 4 schroeven die die print op z'n plek houden.
De print is helaas nogal zwaar uitgevoerd en mijn toenmalige beste soldeerbout (een Weller WP80) had het hier toch wel erg moeilijk mee en het leverde flinke beschadiging van beide doormetalliseringen op. Dat werd gerepareerd met stevig koperdraad.
Nadat ik ook de pinnen van de schakelaar had ingekort en er draden aan had gesoldeerd (zodat de print gemakkelijk te verwijderen blijft), was het ding weer klaar om in elkaar te zetten zodat 'ie gebruikt kan worden waar 'ie voor bedoeld is.