Физическая сущность подсветки с точки зрения энергопотребления: квадратичная зависимость между интенсивностью света и током.
Что касается использования электроэнергии системами подсветки; есть общие принципы, которые можно извлечь из физики: если вы посмотрите, сколько энергии он потребляет, здесь важно то, насколько сильным станет движущий ток. По большей части это относится и к светодиодной подсветке ЖК-дисплея/мини-дисплея: для ЖК-дисплея в качестве отправной точки требуются модули подсветки, мини--LED создает зоны контролируемого освещения с помощью плотных рядов микро-светодиодных чипов, поэтому общее потребляемое количество зависит от того, сколько из них включено, а также от их текущего уровня.
Обычно, когда я воспроизвожу HDR-видео на своем 85-дюймовом мини-телевизоре со светодиодной подсветкой, я потребляю около 400 Вт, если все разделы с задней подсветкой включены и полная яркость составляет около 1000 нит. Но как только мы переключаемся на SDR, а затем уменьшаем яркость примерно до двухсот ватт, она резко падает, на самом деле довольно сильно, так что сейчас около двенадцати. Сравнение показывает нам, насколько сильно яркость влияет на энергопотребление.
Технология динамического затемнения: точные манипуляции, охватывающие весь земной шар или его отдельные уровни.
Чтобы преодолеть проблему «высокая яркость=высокого энергопотребления», в отрасли была разработана многоуровневая технология динамического затемнения, которая уравновешивает яркость и энергопотребление путем анализа содержимого дисплея и окружающего освещения в режиме реального-времени.
Глобальное динамическое затемнение (LABC).
Адаптивное управление яркостью света (LABC) контролируется яркостью окружающей среды с помощью датчиков, а затем регулирует яркость в соответствии с этими алгоритмами. Например:
Сценарий в темной среде. Когда окружающий свет < 100 люкс, яркость подсветки упадет до 50 нт, ниже это снизит мощность на 60 %.
Сильная освещенность: на открытом воздухе под прямыми солнечными лучами яркость задней подсветки превышает 800 нит, чтобы обеспечить хорошую видимость экрана.
Техническая реализация: Датчик освещенности преобразует световой сигнал в электрический. Управляющий чип определяет оптимальный уровень яркости посредством расчета PID. Он также работает на механизме затемнения PWM. По некоторым данным производителей смартфонов, технология LABC может одновременно сократить-использование энергии экрана на 15–20 % и в то же время улучшить обзор экранов людьми.
Локальное затемнение
Источник света ЖК-дисплея и мини-светодиода может использовать технологию локального затемнения, которая может улучшить контрастность дисплея: «яркие пятна более белые, чем обычно, а темные пятна более темные», изменяя только некоторые части мощности подсветки, не используя слишком много энергии в целом. Например:
Мини-светодиодная подсветка представляет собой экран, разделенный на сотни или тысячи частей, каждая из которых имеет собственный контроль над током светодиода. Отображение черных сцен может отключить светодиод соответствующего раздела, чтобы создать «настоящий черный» и сэкономить электроэнергию.
Подсветка ЖК-дисплея с боковым входом: за счет оптимизации распределения света за счет использования точечного рисунка на световодной пластине и в сочетании с алгоритмом динамического затемнения для отключения подсветки при отображении более темного содержимого.
Поддержка данных: после использования локального затемнения на 2000 зон 65-дюймовый мини-телевизор с подсветкой сэкономил на 35 % больше энергии, чем если бы он работал в режиме глобального затемнения при высокой степени затемнения, а также повысил коэффициент контрастности на 1 000 000 : 1.
Адаптивное управление контентом (CABC):
Адаптивное управление яркостью контента (CABC) предназначено для динамического управления интенсивностью подсветки и оттенками серого пикселей, что позволяет анализировать распределение яркости отображаемого содержимого и получать хороший компромисс между «неизменным изображением» и «сэкономленной энергией». Основная логика здесь:
Анализ изображения: использование чипа для расчета гистограммы изображения и определения пропорции светлых и темных частей.
Регулировка подсветки: уменьшите интенсивность подсветки в зависимости от распределения яркости контента, например, со 100 % до 70 %.
Компенсация пикселей: увеличьте уровни серого пикселей, например увеличение (100,100,100) → (140,140,140) для повышения яркости из-за более низкой подсветки.
Сценарий применения:
Статичное изображение: фотографии/документы отображаются с уменьшением подсветки на 30 % посредством CABC, но изображения остаются такими же яркими благодаря компенсации пикселей.
Динамическое видео: пиковая яркость HDR с cabc, она немного увеличится, но все же совсем немного, для тех сцен, где много деталей, которые мы хотим видеть больше, а затем мы также уменьшаем подсветку, которая ничего не делает.
Отраслевые данные: после использования технологии CABC планшетный компьютер, просматривающий веб-страницы, потребляет на 18% меньше энергии, а видео становится на 12% более эффективным, субъективно пользователь не обнаруживает каких-либо проблем с качеством.
Инновации в материалах и схемах: радикальное сокращение энергопотребления.
Инновации в аппаратном обеспечении также необходимо принимать во внимание, а не только с точки зрения программных алгоритмов. Промышленность вносит улучшения в виде повышения энергоэффективности за счет улучшения материалов, используемых для подсветки, а также того, как они изготавливаются и что используются.
Эффективный люминесцентный материал
Квантовые точки: оберните синий светодиод пленкой с квантовыми точками, чтобы он излучал только очень красный и очень зеленый свет, чтобы повысить яркость света (лм/Вт), снизить энергопотребление подсветки. Эффективность подсветки. Эффективность подсветки ЖК-телевизора с квантовыми-точками на 25 % выше-, чем у традиционного;
Мини-светодиодный чип: использует перевернутую структуру чипа, что позволяет уменьшить засорение электродов и повысить светоотдачу. Мини-светодиодный чип одной компании имеет светоотдачу 200 лм/Вт, что на 40 % больше, чем у обычных светодиодов.
Улучшите схему повышающего привода
Схема управления подсветкой с повышенным напряжением с использованием технологии импульсного источника питания, эффективность которой влияет на количество потребляемой мощности. В отрасли будут проводиться такие виды оптимизации для улучшения:
Техника синхронного выпрямления-: использование МОП-транзисторов вместо диодов для снижения потерь и более высокого КПД > 95 %.
Частота динамического затемнения: измените частоту ШИМ в соответствии с вашими потребностями, уменьшая ее при менее ярком освещении, чтобы уменьшить потери на переключение.
Интеллектуальное управление током: регулирует ток светодиодов в режиме реального времени-с помощью контура обратной связи, чтобы не тратить энергию из-за перегрузки светодиодов.
Случай: после использования чипа драйвера GaN эффективность подсветки некоторых смартфонов возрастает до 92% с 85% при яркости 500 нит. В то же время экономия энергии составляет около 0,3 Вт.
