LED-Beamer

Hier ist der Umbau eines DLP-Beamers mit defekter Lampe zu einem LED-Beamer dokumentiert.

Vorüberlegungen

Der vorgefundene Beamer NEC LT1070 hatte eine defekte 160-W-Kurzbogenlampe (Typ GL0831 NSH160NEF12JS). Diese wurde offenbar so lange betrieben, bis der Kolben geplatzt ist. (Wo auch immer das Quecksilber hin ist!) Im Hohlspiegel war ein Teil der Verspiegelung weg, und das Wärmeschutzglas am Lichtausgang ist etwas besputtert. In dieser Situation lohnt es sich leider nicht, eine Ersatz-Kurzbogenlampe für etwa 100 € selbst einzukitten. Eine Original-Ersatzlampe für über 300 €, die dann auch „nur“ 2000 h hält, war für mich, der das Gerät gar nicht zwingend braucht, keine Lösung.

Andererseits, einen DLP-Beamer wirft man nicht gerne weg! Wäre es ein LCD-Beamer, würde ich mir nicht die Mühe machen.

So wurde untersucht, ob man mit einer Hochleistungs-LED als Lichtquelle leben kann. Das ist keineswegs optimal, es gibt folgende Kompromisse:

Hier kam HPR20D-19K10WG (0,7 A, 14 V, 10 W, ca. 14 €) zum Einsatz.

Bastelstunde

Wie bei allen netzverbundenen Geräten stehen im Inneren einige Teile unter Hochspannung! Wer damit nicht umgehen kann, liest hier bitte nicht weiter.

Beamer lassen sich meiner Erfahrung nach zwar recht bequem öffnen, aber nur ziemlich umständlich auseinandernehmen. Das ist jedoch erforderlich, um an die entscheidenden Stellen heranzukommen.

Die Fotos beziehen sich logischerweise auf den NEC LT1070, aber der Bastelvorgang ist bei allen Beamern ähnlich.

Die Bedienungsanleitung des Gerätes wird unbedingt gebraucht, um aus den LED-Fehlerblink-Kodes auf den Fehler schließen zu können. Gerne vergisst man ja einen der kleinen Stecker anzustecken.

Vorbereitung

Da der Beamer einfach aus der Schrottkiste kam, musste als erstes untersucht werden, ob er überhaupt als solcher funktioniert, und es nur an der Lampe liegt. Die Idee ist, die Optik mit einer gewöhnlichen Stirnlampe zu durchleuchten (diese passt hervorragend ins Lampengehäuse) und zu sehen, was zu sehen ist. Für ein helles Bild eignet sich mal wieder der VGA-Testbildgenerator.

Schutzschaltungen, Schutzschaltungen

Die Elektronik weigert sich, irgendeinen DLP-Spiegel zu bewegen, wenn: Also erst mal diese Schaltungsteile totlegen. Handhabt sich während des Bastelns besser ohne derartige Zwänge.

Der Lampendeckel-Kontakt

Man muss untersuchen, ob er normalerweise geschlossen oder geöffnet ist. In diesem Fall ist er bei geschlossenem Deckel geschlossen. Da bei diesem Beamer-Exemplar dieser Kontakt auf der Lokalbedienungs-Platine liegt, welche an der Oberschale des Gehäuses befestigt ist, macht es sich besser, den Kontakt auf der Hauptplatine herzustellen, wie auf dem Bild zu sehen.

„Lampe OK“ melden

Dazu habe ich das Lampennetzteil geöffnet und die vorhandenen Steuer- und Meldeleitungen untersucht. Das muss ja alles durch Optokoppler, entweder als digitales Schaltsignal oder irgendwie bitseriell. Falls bitseriell wird es eklig!

Ich fand zwei „lahme“ Optokoppler in Richtung Netzteil und einen aus Richtung Netzteil. Das spricht für folgende Belegung:

Auch hier muss man wieder untersuchen, ob der Optokoppler öffnet oder schließt bei „Lampe OK“. Das heißt Inbetriebnahme unter Hochspannung und (ungefährliche) Spannung am Optokoppler-Ausgang messen. Da eine Spannung von etwa 3 V anstand, ist es ein Schließer. Eine simple Kurzschluss-Brücke meldet nun der Steuerung ein permanentes „Lampe OK“.

Nun könnte die Steuerung erwarten, dass das „Lampe OK“ nicht permanent anliegt, sondern eine gewisse Zeit braucht. Das ist die nächste denkbare Überraschung.

Linsendeckel

Dieser Kontakt ist hier als Reflexkoppler auf der Fernbedienungs-Empfängerplatine realisiert. Hier war es nicht erforderlich, diesen Kontakt totzulegen.

Die Durchleuchtung

Jetzt das Gerät einschalten. Die Lüfter und das Farbrad sollten sich drehen, und es sollte kein Fehler angezeigt werden. Jetzt die Stirnlampe ans Farbrad halten, Raum abdunkeln, Blatt Papier vors Objektiv halten und sehen, ob vorn etwas heraus kommt. Notfalls eine Menü-Taste drücken. Ein Signal wird fürs erste nicht benötigt, da üblicherweise ein „Bluescreen“ oder ein Logo ausgegeben wird.

Jetzt kann man ein Signal einspeisen und so mal sehen, wie es später ungefähr aussehen wird.

Lüfter drosseln

Alle drei Lüfter sind mit drei Drähten angeschlossen. Also hat jeder eine Umlaufmeldung.

Zwei Lüfter sind an einer kleinen Zwischenplatine angeschlossen. Auf dieser Platine werden die Umlaufmeldungen gewissermaßen UND-verknüpft und als simples Schaltsignal zur Steuerplatine geführt. Eine Untersuchung mit dem Oszilloskop zeigte ein simples Schaltsignal, LOW wenn OK, offen = HIGH sobald einer der Lüfter nicht angeschlossen ist. Diese beiden Lüfter samt Luftleitkanäle und Zwischenplatine habe ich einfach ausgebaut. Im Stecker steckt nun eine kleine Drahtbrücke zwischen Masse und Schaltsignal.

Der dritte, große Lüfter hat einen nach LOW gehenden Schaltausgang, keine Umlaufmeldung. Wenn man diesen Stecker zog und entsprechend brückte, lief der Beamer bis aufs Farbrad ohne Motor, aber nur etwa eine halbe Stunde, dann fiel das ganze Gerät aus! Da wurde wohl irgend etwas zu warm. Daher, und weil die künftige LED immerhin knapp 10 W an Wärme produziert, entschied ich mich, diesen Lüfter zu drosseln. Einfach mit einem Vorwiderstand. Nun lief der Beamer durch.

LED auswählen und anschließen

Was liefert so ein Beamer-Netzteil für Spannungen? Gemessen wurden hier 4,5 V und 14 V. Ziemlich krumme Werte! Typisch sind doch eher 3,3 V und 12 V. Das wird wohl erst auf den Platinen heruntergeregelt.

14 V, das ist natürlich ideal für diese Hochleistungs-LEDs, und damit fiel die Entscheidung auf diese. Der Abgriff erfolgt von irgendwo; hier habe ich einen großen Keramikkondensator in der Nähe der Platinenspeisung als Lötstützpunkt benutzt.

Da es etwas komisch wäre, wenn die LED beim Standby weiter leuchtet, habe ich den Luxus eines MOSFET-Schalters eingebaut. Gesteuert von der Lüfter-Speisung.

Der n-Kanal-MOSFET stammt von einem alten, längst ausgeschlachteten PC-Motherboard. Sein Typ ist ziemlich unkritisch. Schaltet man so das Gerät in Standby, bläst der Lüfter die Lampe nicht kalt, aber einen derartigen Hitzestau wird es hier nicht geben.

Kühlkörper mit LED einbauen

Jetzt geht es ans mechanische Handwerk. Ebenfalls von einem ausgeschlachteten PC-Motherboard stammt der verwendete CPU-Kühlkörper. Zwei störende Montagepfeiler wurden kurzerhand ausgeschraubt. Zwei M4-Löcher an passender Stelle (M3 wäre ausreichend) ermöglicht die günstige Befestigung mit zwei langen Schrauben.

Die LED, die nur mit Kühlung betrieben werden darf, wurde wie im Bild passend zum Farbrad montiert.

Vor dem Einbau wurde die benötigte Flussspannung gemessen. Diese betrug 13 V für 700 mA, nicht 14 V, wie im Datenblatt angegeben. Daher wird die LED wohl mit etwas zu viel Strom betrieben.

Und nun:

Einschalten

Die LED leuchtet. Das Bild kommt. An der LED kommen immerhin noch 13,5 V an. Nach nicht mal einer Minute Totalausfall. Mist!

Nach Aus- und Wiedereinschalten das gleiche Fehlerbild. Na – immerhin nichts permanent zerstört.

Entweder ist im Netzteil irgendeine Überstrom- oder Temperatursicherung, oder aber die Controllerplatine ist mit 13,5 V nicht ganz zufrieden.

Alles wieder auseinandernehmen

… und am ganz unten liegenden Netzteil Messungen (sinnvollerweise mit Trenntrafo!) vornehmen. Mit dem vorgefundenen Potenziometer wurde als erstes die Spannung etwas herunter gedreht, damit die richtige Spannung über der Lichtquelle anliegt. Die übrige Schaltung hatte damit offenbar kein Problem.

Nach nunmehr 2 Minuten der gleiche Totalausfall. Irgendetwas heiß? Ja, der Schaltnetzteil-IC TOP245, der ohne Kühlkörper für geringere Leistung und heftigen Luftstrom dimensioniert eingebaut ist, hat einen integrierten Übertemperaturschutz, der ganz offenbar angesprochen hatte. Da noch ein Kühlblech drauf, der stromlinienförmig im Lüftungswind hängt, schafft schließlich Abhilfe. Für einen echten Kühlkörper war kein Platz.

Wieder zusammenbauen

Klar, anschließend folgt ein Langzeittest. Die Raumtemperatur beträgt hier winterliche 17 °C, müsste daher im Sommer wiederholt werden.

Erfahrungsbericht

So sieht es aus: Ein „Rückbau“ zu einer neuen Kurzbogenlampe ist mit wenig Aufwand möglich; im Wesentlichen sind die Lüfter wieder einzubauen.

Das Hauptproblem ist die ungünstige Lichteinkopplung von der LED in den Lichtmischstab. Da kommen geschätzt nur 20 % an.

Nunmehr zeigte sich auch die Funktion der automatischen Höhen-Trapezkorrektur, die mit einem eingebauten Neigungssensor an einer senkrechten Wand immer ein rechteckiges Bild erzeugt. (Auf elektronisch-rechentechnischem Weg, leider nicht optisch.) Ein komfortables Schmankerl für den portablen Einsatz. Für das seitliche Trapez ist keine Korrekturmöglichkeit eingebaut.

Schlusswort

Wer auch immer daran denkt, seinen Kurzbogenlampen-Beamer auf LED umzurüsten, dem Vorhaben ist grundsätzlich abzuraten! Statt dessen sollte man die Lampe pfleglich behandeln und tauschen, bevor sie platzt. Natürlich nur die eigentliche Lampe, nicht die ganze Einheit. Schon aus Umweltschutzgründen, man sollte doch stets Müll vermeiden. Die Lampe kann man vergleichsweise preisgünstig kaufen und kostet viel weniger als eine gleich starke LED-Leistung. Klar, eine LED hält länger, aber auch ein Auto ist nach 2000 Fahrstunden nahe am Schrott.

Die Situation ist eine andere, wenn, wie in diesem Fall, zwingend eine Original-Ersatzlampeneinheit in einen 8 Jahre alten Beamer eingebaut werden müsste, der außerdem mit seinen 3 Lüftern ziemlich viel Krach macht. Außerdem habe ich ja noch einen anderen DLP-Beamer, mit heiler Lampe, nur defektes Netzteil.

Für innerbetriebliche Informationstafeln, die permanent etwas anzeigen sollen, ist ein solcher Umbau durchaus diskutabel; allerdings sollte man in Erwägung ziehen, das Licht fressende Farbrad auszubauen und sich auf Schwarzweiß- oder Monochromausgabe zu beschränken. Der Motor und der Umlaufkontakt muss drin bleiben, damit die Elektronik nicht streikt.