Техническая основа потребления ЖК-дисплеев: Молекула жидкого кристалла – схемотехника.
Основная потребляемая мощность ЖК-дисплея (жидкокристаллического дисплея) состоит из трех частей.
Молекулы жидких кристаллов излучают свет под напряжением через поле. Для его возбуждения требуется ток порядка микроампер (мкА/см²), поэтому это оборудование с низким-напряжением-малой-мощностью. Подобно тому, как часть жидкокристаллического управления 3.5 --дюймового TFT-модуля - ЖК-дисплея потребляет всего около 40 мВт.
Система задней подсветки. В настоящее время для ЖК-дисплеев требуется светодиодная система задней-подсветки, которая потребляет максимум 60 %- 80 % энергии. Если мы просто примем во внимание модель размером три-и--полдюйма, то эта светодиодная задняя-светодиодная-матрица потребляет где-то от одной-сто-двадцати до одной-сто-миливатт, именно там и будет потребляться большая часть мощности.
Схема драйвера состоит из: драйвера затвора (+ -10 V HV), драйвера истока (3. 3 V) и схемы управления питанием, потребляемая мощность которой зависит от схемы схемы. Традиционная схема накачки заряда: 40–60 % и внешний преобразователь постоянного тока-постоянного тока — 85 %+.
Типичный анализ диапазона и случая энергопотребления ЖК-дисплея промышленных приборов
Экран сегмента с кодом небольшого-размера (меньше или равный 2,8 дюйма).
Диапазон потребляемой мощности: 0,1–10 мВт (статический).
Примеры применения: измеритель мощности и контроллер температуры
Корпус: Многофункциональный измеритель мощности размером 96*96 с одной фазой имеет потребляемую входную мощность менее 0,1 ВА (около 0,1 мВт) на фазу; когда он использует технологию отражающего ЖК-дисплея, он хорошо отображает объекты даже за пределами яркого освещения и не должен светиться сам по себе.
Матричный-дисплей среднего размера (3,5–7 дюймов)
Диапазон потребляемой мощности: 100 мВт - 500 мВт (динамический дисплей)
Обычно используется для приложения: HMI, человеко--машинный интерфейс; Промышленный планшетный компьютер.
Корпус: 3,5-дюймовый модуль TFT-LCD с рабочим током 60 мА при питании 3,3 В, потребляющий суммарную мощность 198 мВт; в котором задняя подсветка составляет 160 мВт, драйвер - 40 мВт, а все остальные части занимает интерфейсная связь.
Big-sized high-res screen (>10 дюймов)
Диапазон использования мощности устройства составляет от 1 до 50 Вт, что означает 50 Вт в режиме полной освещенности.
Типичные приложения будут находиться в центре мониторинга и на консолях управления автоматических производственных линий.
Дело в том, что он будет иметь 15,6-дюймовый ЖК-дисплей промышленного класса с разрешением 1920 x 1080, в котором будет использоваться полный спектр светодиодной подсветки и макс. Требуемая мощность 45 Вт. Используя эту технологию динамического затемнения, то, что мы на самом деле видим, снижается примерно до 15 Вт.
Анализ наиболее важных факторов, влияющих на энергопотребление Lcdis.
Размер и разрешение экрана
Влияние сопротивления провода: он состоит из прозрачной проводящей линии (ITO), поскольку он становится больше, поэтому увеличивается и длина проводов, что также приводит к большим потерям сопротивления провода. Например, если мой 10-дюймовый экран использует сопротивление проводки, которое может быть вдвое больше, чем у 5-дюймового экрана, потребуется больше мощности привода.
Требования к подсветке следующие: Экраны высокой четкости дают лучший результат при более высоком источнике света. Согласно экспериментальным данным, если мы увеличим наше разрешение с 800 x 480 до 1920 x 1080, это потребует где-то около 120 процентов энергии на подсветку.
подсветка, тип и технология.
Коэффициент энергопотребления типа подсветки и сценарии применения оптимизации энергоэффективности.
Отраженный<10% outdoor instruments, solar equipment increase the ambient lighting's effectiveness.
Прозрачность: 20-40% промышленная панель управления со средой, смешанной со светодиодными источниками окружающего света.
А затем в полностью прозрачных 60–80% экранах внутреннего мониторинга используются мини-светодиоды или квантовые точки.
Технологическим прорывом является новое динамическое затемнение: подсветка меняется в зависимости от интенсивности света, которая определяется датчиком освещенности, например, BH1750. Взяв один небольшой корпус с яркостью 1000 люкс, яркость экрана была автоматически увеличена до 80% при падении на 50 люкс, а при снижении до 25% при 50 люкс это привело к быстрому среднему снижению энергопотребления примерно на 40%.
Схема драйвера
Вариант архитектуры питания: в более старых решениях использовались зарядовые насосы для создания более высокого напряжения, и это расточительно. В современных конструкциях используются внешние преобразователи постоянного-постоянного тока, такие как TPS61040, для повышения напряжения 3. 3 В до 5 В, а затем получения напряжения ± 10 В через модуль зарядного-насоса с общим КПД более 85 %.
Интеллектуальный спящий режим: MCU распознает, если какое-либо действие было выполнено в течение заданного интервала времени с 30-секундным ожиданием, прежде чем он перейдет в спящий режим, тогда AVDD, VGH/VGL отключится от питания. Потребляемая мощность в режиме ожидания снижена до менее 0,1 мВт.
Стратегия оптимизации энергопотребления в отраслевых сценариях.
Структура энергосбережения-уровня системы-
Управление подсветкой: используйте ШИМ-регулирование с частотой 1 кГц, чтобы уменьшить мерцание и минимизировать электромагнитные помехи. Карта освещенности-яркости используется для регулировки затемнения.
Технология обновления региона: Определите способ помечать «грязный» регион, чтобы мы могли менять только то, что было изменено. Например, если мы рассмотрим промышленную сторону, мы разобьем его на раздел строки заголовка и часть области данных, тогда наш последний раздел будет содержать нашу часть строки состояния, которая в этом сценарии может обновляться индивидуально, тем самым снижая общий уровень энергопотребления для целей обновления примерно на 30+ процентных пункта.
Управление временем включения питания: в процессе пробуждения ЖК-дисплея нам нужно подождать 100–120 мс, чтобы питание стабилизировалось, чтобы избежать «задержки черного экрана», и сократить время, необходимое для периода пробуждения -, до менее 50 мс.
И инновации в материалах и процессах
Стекло ITO с низким импедансом: ион металла (например, серебра) для снижения сопротивления тонкой пленки ITO со 100 Ом/□ до 50 Ом/□ и снижения энергопотребления на 15%.
Световодная пластина со структурой микропризмы: массив микрогребней V-образной формы увеличивает использование светодиодного света с 60% - 85% и сокращает количество светодиодов. светодиодов, необходимых для тех же люменов, на 30%.
Отраслевые стандарты и сертификация энергоэффективности
Международный стандарт: IEC 62301 «Метод измерения мощности и потребляемой мощности» гласит, что в спящем режиме промышленный ЖК-дисплей потребляет меньше или равно 0. 5 Вт, а в выключенном состоянии — меньше или равно 0. 4 Вт.
Внутренний стандарт: GB21520 «Пределы и уровни энергоэффективности для компьютерных дисплеев» предусматривает, что энергопотребление высокопроизводительных промышленных ЖК-дисплеев в спящем режиме должно быть меньше или равно 0,8 Вт, а энергопотребление в выключенном состоянии не должно превышать 0,6 Вт.
