一, Технический принцип: Существенная разница между световым клапаном и источником света.
Разница в энергосбережении-между сегментными ЖК- и светодиодными цифровыми трубками обусловлена их фундаментальными технологическими путями.
В сегментированном ЖК-дисплее молекулы жидкого кристалла используются в качестве световых клапанов, которые контролируют направление выравнивания жидких кристаллов посредством электрического поля и регулируют коэффициент пропускания источника подсветки для обеспечения отображения. Его основное энергопотребление сосредоточено в электрическом поле (уровень микроампер), которое приводит к отклонению молекул жидкого кристалла и источника подсветки (светодиодных шариков). В связи с тем, что жидкие кристаллы сами по себе не излучают свет, процесс отображения требует лишь поддержания электрического поля и состояния подсветки, что приводит к чрезвычайно низкому статическому энергопотреблению.
Светодиодная цифровая трубка состоит из нескольких светодиодов-излучающих диодов (СИД), каждый из которых соответствует независимому светодиодному чипу. При отображении светодиод должен напрямую управляться, чтобы излучать свет, а сила тока обычно находится в диапазоне 10-20 миллиампер. Даже при отображении простых чисел (например, «1», требующих всего 2 светодиода), его энергопотребление все равно намного выше, чем в статическом состоянии обслуживания сегментного ЖК-дисплея.
2. Состав потребляемой мощности: разница в величине между уровнями микроампер и миллиампер.
1. Анализ энергопотребления ЖК-дисплея с сегментным кодом.
Потребляемую мощность сегментированного ЖК-дисплея можно разделить на две части:
Потребляемая мощность управления жидким кристаллом: необходимо поддерживать только электрическое поле электрода с типичным значением 5-10 микроампер (мкА), что практически незначительно.
Энергопотребление подсветки: зависит от количества светодиодных бусин и способа подключения. При расчете 15 мА на лампу потребляемая мощность параллельной подсветки для 4 ламп составляет 60 мА, но ее яркость можно уменьшить до 10% с помощью технологии регулировки яркости ШИМ, а фактическое энергопотребление можно контролировать в пределах 6 мА.
Общий диапазон энергопотребления: всего 5-10 мкА при статичном отображении (подсветка выключена); Во время динамического отображения (подсветка включена) ток составляет примерно 6-60 мА, в зависимости от конструкции подсветки.
2. Анализ энергопотребления светодиодных цифровых трубок.
Потребляемая мощность светодиодных цифровых трубок определяется отображаемым контентом:
Потребляемая мощность одного сегмента: каждый светодиодный чип работает с током примерно 10-20 мА.
Полностью освещенное состояние: для отображения цифры «8» необходимо 7 светодиодов с потребляемой мощностью 70-140 мА; Для отображения «1» необходимы 2 светодиода с потребляемой мощностью 20-40мА.
Динамическое сканирование: многобитные цифровые трубки обеспечивают «псевдостатическое» отображение за счет быстрого переключения, но общее энергопотребление по-прежнему линейно увеличивается с количеством битов (например, 280–560 мА, когда 4-разрядная цифровая трубка полностью освещена).
Общий диапазон энергопотребления: 20–560 мА, что значительно выше, чем у сегментного ЖК-дисплея.
3. Преимущества энергосбережения: комплексная проверка от данных до сценариев.
1. Статический сценарий отображения: ЖК-дисплей с сегментным кодом снижает потребление энергии на 99 %.
В таких устройствах, как электронные весы и терморегуляторы, требующие длительного-отображения фиксированных значений, сегментный код ЖК-дисплея может отключать подсветку и поддерживать только работу ЖК-дисплея (5–10 мкА). Даже если на светодиодной цифровой трубке отображается цифра «1», ее потребляемая мощность все равно достигает 20-40 мА. При расчете на основе 8-часовой работы ежедневное энергопотребление сегментного ЖК-дисплея составляет около 0,04-0,08 мАч, тогда как ежедневное энергопотребление светодиодной цифровой трубки составляет 160-320 мАч, с разницей в энергопотреблении в 2000-4000 раз.
2. Сценарий динамического дисплея: энергоэффективность сегментного ЖК-дисплея увеличивается в 5-10 раз
В сценариях, где требуется частое обновление данных (например, таймеры), сегментированный ЖК-дисплей может дополнительно экономить энергию за счет оптимизации стратегии подсветки:
Интеллектуальное затемнение: динамическая регулировка яркости подсветки в зависимости от интенсивности окружающего освещения, выключение подсветки днем и включение режима низкой яркости (например, 5 мА) ночью.
Управление частотой обновления: уменьшите частоту обновления ЖК-дисплея (например, с 60 Гц до 10 Гц), чтобы снизить энергопотребление.
Напротив, энергопотребление цифровых светодиодных трубок сильно коррелирует с отображаемым контентом и не может быть значительно снижено за счет оптимизации программного обеспечения. Например, при отображении динамических чисел на 4-разрядном цифровом дисплее потребляемая мощность остается постоянной на уровне 280–560 мА, что намного выше, чем в динамическом режиме сегментированного ЖК-дисплея.
3. Стоимость долгосрочного использования: двойное преимущество: срок службы сегментированного ЖК-дисплея и энергопотребление.
Срок службы ЖК-материала для сегментированных ЖК-дисплеев может достигать 100 000 часов, а срок службы светодиодной подсветки составляет около 50 000 часов при низких общих затратах на техническое обслуживание. Срок службы светодиодных цифровых трубок составляет всего 20 000 часов, а высокое энергопотребление приводит к проблемам с нагревом, что требует дополнительной конструкции рассеивания тепла, что еще больше увеличивает стоимость системы.
Возьмем в качестве примера определенный проект промышленного инструмента:
Решение с ЖК-дисплеем с сегментным кодом: общая потребляемая мощность 15 мА (подсветка 5 мА + драйвер 10 мкА), годовое энергопотребление 131,4 Втч (рассчитано на основе 24-часовой работы).
Светодиодная цифровая трубка: общая потребляемая мощность 200 мА, годовое энергопотребление 1752 Втч.
Годовая стоимость электроэнергии для сегментированных ЖК-дисплеев, рассчитанная по цене 0,6 юаней/кВтч, составляет всего 0,08 юаней, а для светодиодных цифровых трубок — 1,05 юаней, что указывает на значительную разницу в затратах на долгосрочное-использование.
