И актуальная проблема роста потребления электроэнергии при низких -температурах: это дилемма между переходом из одного штата в другой для приобретения жидкокристаллических материалов.
Экспоненциальное увеличение вязкости ЖК, а также порогового напряжения.
Движение жидких кристаллов останавливается сильнее при более низких температурах; это экспоненциально. Обычные жидкие кристаллы типа TN имеют вязкость до 8 раз выше, чем при 25 градусах (-40 градусов: 50 сП, 400 сП): для переворота молекулы требуется гораздо больше времени, примерно в 64 раза больше. Схема управления хочет поддерживать реакцию в этом темпе, поэтому мы увеличим наше напряжение с трех вольт до двенадцати вольт, в результате чего наше потребление энергии будет в шестнадцать раз больше, чем в настоящее время. Используя реальные данные измерений с помощью полярного научного исследовательского прибора, мы можем наблюдать, что при -40 градусах Цельсия, если бы кто-то просто увеличил напряжение возбуждения, можно было бы наблюдать увеличение расхода электроэнергии на цифру 120 мВт.
Эффект поляризации, возникающий в результате уменьшения подвижности ионов.
При низких температурах ионная подвижность снижается в жидких кристаллах с 10⁻¹²см² В/с при 25 градусах до 10⁻¹⁴см² В/с около -40 градусов, что приводит к накоплению остальных. Противополярность с цепями управления, имеющими импульсы переменной полярности (биполярные). Потребление энергии увеличено на 30%. С ним были протестированы промышленные термостаты, и при -20 градусах наблюдалось размытие со скоростью 40%, но при переключении на улучшенный биполярный привод было обнаружено, что он потребляет на 45 мВт больше энергии, но это очень хорошее улучшение по сравнению с униполярным приводом.
И нагреть/остудить. На поляризационные пленки влияет тепло/охлаждение. Уплотнительные материалы подвержены нагреву/охлаждению.
При низкой температуре коэффициент усадки поляризатора составляет 0,3%/градус, что приводит к падению эффективности поляризации до 80% при -40 градусах, тогда как при 25 градусах она составляет 95%. Компенсируйте потерю света увеличением яркости подсветки: 25%, тем самым увеличивая энергопотребление светодиодов. Конкретные измерения определенного автомобильного-прибора показывают, что после применения поляризатора ПВА на основе фтора энергопотребление подсветки-при -30 градусах снизилось со 120 мВт до 90 мВт, что составило на 25 %.
Проблема адаптации цепи управления к низким-температурам: от выбора деталей до оптимизации формы.
Как обрыв, снизилась эффективность зарядового насоса.
При низких температурах эффективность преобразования традиционных зарядовых насосов значительно падает: с 85 % при комнатной температуре до всего лишь 40 % при - 40 градусах. Накачка заряда, например, от 3. 3В до 12В, потребуется повышение входного тока до 50 мА, при достижении -40 градусов по Цельсию общее энергопотребление всей системы возрастает почти на 150%. Определенный проект промышленных датчиков позволил снизить энергопотребление на 60% при температуре -40 градусов Цельсия за счет использования внешнего преобразователя постоянного тока в постоянный, что повысило уровень эффективности на 88%.
Противоположный баланс рабочего цикла и частоты кадров
Чтобы предотвратить замерзание молекул жидких кристаллов, необходимо увеличить частоту кадров привода с типичного значения 32 Гц до 128 Гц, и в то же время нам необходимо снизить его рабочий цикл до 1/2, чтобы его общее энергопотребление могло оставаться под контролем. Тестирование терминала мониторинга холодовой цепи показало, что при использовании частоты кадров 128 Гц + 1/2 рабочий цикл может обеспечить пиковое энергопотребление до 380 мВт, однако это позволяет нам снизить задержку отображения с 500 мс до всего лишь 80 мс и удовлетворить требования к оповещениям в реальном- времени.
Импульсное напряжение=1.5 * напряжение устойчивого состояния, прикладываемое во время перехода между кодами в любом сегменте и поддерживаемое на протяжении всего переключения (3 - 5 мс), это ускорит процесс переворота молекулы, но также приведет к увеличению используемой пиковой мощности. Согласно реальным измерениям некоторых измерителей мощности, после использования технологии перегрузки при -40 градусах Цельсия мощность одного сегмента переключения увеличилась с 80 мВт до 120 мВт, однако полный период обновления дисплея сократился с 1,2 секунды до 150 миллисекунд.
Решение системного уровня для оптимизации энергопотребления: от инноваций в материалах к алгоритмам
Новый прогресс в применении незамерзающих жидкокристаллических материалов
Для перфторированного жидкокристаллического соединения Tg (например, фторированного циклогексилбифенила) ниже -60 градусов, а его вязкость при -40 градусах составляет всего 250 сП (одна четверть от обычных жидких кристаллов). И после того, как мы использовали эту штуку, это привело к тому, что напряжение возбуждения для другого оборудования для полярных научных исследований, которое они используют, сильно упало: от необходимости в 12 В, чтобы заставить его работать, до возможности работать на 8 В вместо этого, что позволяет сократить энергопотребление примерно на половину или 56 процентов меньше, чем раньше. Добавьте 5-10% жидких кристаллов силоксановой боковой цепи, чтобы снизить вязкость еще на 15-20% и сократить время молекулярного переворота выше 60 мс.
Конструкция электродов, основанная на микро/наноструктурах
Благодаря фотолитографическому созданию очень крошечных структур, похожих на выпуклости-, поверх прозрачного проводящего слоя, известного как ITO, локальная напряженность электрического поля (E=U/d) усиливается, снижая необходимое напряжение примерно на 30 процентов. В некоторых тестах HMI для проекта, проведенных в промышленности, когда использовались микро- и наноэлектроды, видно, что при -40 градусах потребляемая мощность снизилась с 450 мВт до 320 мВт, что составляет снижение на 29%.
ТЕХНОЛОГИЯ НАГРЕВА МИЛЛИСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ
Графеновая нагревательная пленка занимает 1/4 площади экрана. Прикрепите его к задней части ЖК-панели, чтобы нагревать близлежащее место импульсами по 10 мс с коэффициентом заполнения 10 %, что позволяет нам от -40 градусов до -20 градусов. Реальные цифры для реального проекта интеллектуальных счетчиков показывают, что даже небольшое отопление потребляет менее 45 МВт; и, тем не менее, он снижает напряжение управления, повышая его с 12 В до 8 В, в результате чего общее энергопотребление снижается на 60%!
Алгоритм обновления, управляемый событиями
Разработайте механизм обновления по-требованию для отображаемого символа «статический + внезапное обновление» на устройстве IoT: обновляется каждые 10 секунд, пока он статический, внезапное обновление превратится в быстрое обновление с частотой 128 Гц. Алгоритм тестирования логистического терминала холодовой цепи снижает среднее энергопотребление со 150 мВт до 80 мВт и продлевает срок службы батареи на 90%.
Пример промышленного применения: полярные научные исследования и промышленная холодовая цепь.
Датчик полярных научных исследований
На одной антарктической научно-исследовательской станции был принят определенный тип устройства измерения температуры, в котором используется жидкокристаллическое соединение типа перфторкарбоновой кислоты вместе с этим конкретным типом микронаноэлектрода, установленного для того, чтобы иметь возможность обеспечивать полное обновление дисплея каждые 150 миллисекунд внутри среды, где внешняя атмосфера может упасть до -50 по Цельсию, не потребляя при этом более ста восьмидесяти милливатт энергии, плюс они выключены. двух батареек типа АА, срок службы максимум около двух лет при обычных условиях.
Терминалы мониторинга промышленных холодовых цепей
Особая логистическая компания, занимающаяся холодовой цепью, использовала решение-управляемое обновление + теплый слой графена, она снизила средний расход энергии менее чем вдвое, снизив на 120 мВт при температуре -25 градусов до 65 мВт, а также увеличила время замены наших батарей примерно с 2 месяцев до 4-5 месяцев.
Приборные системы космического корабля
В каком-то детекторе дальнего космоса используется технология подсветки квантовых точек + динамическое затемнение посредством регулировки яркости, которая варьируется в зависимости от условий окружающего освещения (-100 градусов - 80% при 1000 люкс, -25% при 50 люкс), что снижает энергопотребление задней подсветки на 45–15 Вт, в результате чего общий коэффициент снижения составляет 67%.
