หลักการทางเทคนิค: พื้นฐานพลังงานต่ำ-สำหรับ LCD
การใช้พลังงานของ LCD ส่วนใหญ่มาจาก 3 ประเภทต่อไปนี้: ระบบแบ็คไลท์, วงจรการขับขี่, การรีเฟรชจอแสดงผล ในกรณีที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ จำเป็นต้องมีการปรับปรุง 3 ประการนี้:
ระบบแบ็คไลท์: การหรี่แสงแบบไดนามิก, แหล่งกำเนิดแสงประสิทธิภาพสูง
แหล่งจ่ายไฟที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ LCD คือแบ็คไลท์ (60%-80%) แบบดั้งเดิมใช้ LED ความสว่างคงที่-และความต้องการพลังงานต่ำทำให้เกิดสิ่งต่อไปนี้:
การหรี่แสงแบบ PWM: มันจะสว่างโดยการเปลี่ยนพัลส์ที่มีความถี่ > 1kHz เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากการหรี่แสงแบบอะนาล็อก ตัวอย่างเช่น มิเตอร์น้ำ EM ที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ ใช้เซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบเช่น BH1750 เพื่อรับ- ความเข้มของแสงตามเวลาจริง และควบคุมแสงด้านหลัง-ตามนั้น ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานที่วัดได้ลงมากกว่า 40%
แหล่งกำเนิดแสงที่มีประสิทธิภาพ: เลือก LED พลังงานต่ำ เช่น 0.2 วัตต์/อัน หรือเลือกไฟแบ็คไลท์ด้านข้างเพื่อลดแสงที่สูญเสียไป อุปกรณ์แฟนซีบางอย่างใช้เทคโนโลยีไฟแบ็คไลท์ Mini LED ซึ่งลดการใช้พลังงานผ่านไฟส่องสว่างแบบควบคุมโซน
วงจรขับเคลื่อน: ชาร์จก่อน-จัดเก็บ, คัปปลิ้งแบบไดนามิก
ไดรเวอร์ LCD แบบดั้งเดิมต้องการการรีเฟรชตัวเก็บประจุพิกเซลอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงมีความต้องการพลังงานแบบไดนามิกที่สูงมาก เทคโนโลยีที่ได้รับการจดสิทธิบัตรจาก Chengdu Jiutian Huaxin สามารถหลีกเลี่ยงสิ่งต่างๆ ได้โดยใช้:
ชาร์จก่อน-การจัดเก็บ: ระหว่างที่เฟรมปัจจุบันเปิดไฟแบ็คไลท์ ให้จัดเก็บสัญญาณข้อมูลไว้ในตัวเก็บประจุในเวลาที่ไม่จำเป็นต้องเขียนสัญญาณลงบรรทัด เพื่อไม่ให้เกิดการสูญเสีย-การสลับความถี่สูงผ่านการเขียนทีละบรรทัด
การชดเชยไดนามิกคัปปลิ้ง: รักษาสมดุลของพลังงานของตัวเก็บประจุด้วยพลังงานของสัญญาณคัปปลิ้ง เพื่อให้ตัวเก็บประจุสามารถขับเคลื่อนการหมุนของผลึก-ได้ด้วยตัวเอง และด้วยเหตุนี้จึงทำให้แรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์ทั้งหมดที่ต้องการลดลง (+5 V ลดลงเหลือ + 2. 5 V) ส่งผลให้เกิดการลดลงโดยตรงที่แหล่งกำเนิดในรูปปริมาณการใช้ IC
Timing optimization: reduce pixel voltage write time from current 16. 7 μ s/line to nearly complete in parallel, extend backlight "ON" time (current 30%-40% of scan, now >70%) เพิ่มความสว่าง 20% -30% โดยการประหยัดพลังงานแบ็คไลท์
รีเฟรชจอแสดงผล: การอัปเดตการนอนหลับและพื้นที่อัจฉริยะ
โหมดสลีปอัจฉริยะ: IC ไดรเวอร์ LCD สมัยใหม่ (เช่น ILI9341) มีโหมดพลังงานต่ำ-ที่แตกต่างกันหลายโหมด เช่นถ้าคุณต้องการให้เข้าสู่โหมดสลีปหลังจากผ่านไป 30 วินาที ไม่ทำงาน, ตัดไฟ AVDD, VGH/VGL, ปลุกการทำงานล่าช้าน้อยกว่า 100 – 120 ms
เทคโนโลยีการรีเฟรชตามภูมิภาค: อัปเดตเฉพาะส่วนที่เปลี่ยนแปลง เช่น ตัวเลข และไม่มีการดึงหน้าจอทั้งหมดขึ้นมาใหม่- กำหนดป้ายกำกับพื้นที่ "สกปรก"- แล้ว วัดการใช้พลังงานลดลงมากกว่า 30% ด้วยวิธีนี้
พารามิเตอร์หลัก: เกณฑ์การเลือกสำหรับ LCD พลังงานต่ำ-
ในจอ LCD ของเครื่องมือที่ใช้แบตเตอรี่ ให้ใส่ใจเมื่อเลือกตัวเลือกเหล่านี้:
ดัชนีการใช้พลังงาน
กระแสไฟทำงาน: กระแสไฟทำงานในกรณีที่ใช้สำหรับโมดูล TFT – LCD ขนาด 3.5 นิ้ว โดยทั่วไปกระแสไฟในการทำงานปกติจะมีขนาดตามลำดับที่ใกล้ 60mA เมื่อจ่ายไฟที่ 3.3V การออกแบบที่ใช้พลังงานต่ำจำเป็นต้องต่ำกว่านี้อีก น้อยกว่า 20mA
กระแสไฟขณะนอนหลับควรน้อยกว่า 1uA เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียขณะสแตนด์บาย
การใช้พลังงานแบ็คไลท์: แบ็คไลท์ LED เป็นตัวเลือกที่นี่ และยูนิตเดียวจะกินไฟไม่เกิน 0. 5 W
ประสิทธิภาพการแสดงผล
ตรงกันข้าม: คอนทราสต์สูง 1000:1 สามารถลดความต้องการความสว่างของแบ็คไลท์ลงได้ และช่วยประหยัดพลังงาน
มุมมอง: มุมมองที่กว้าง เช่น 178 องศาจะลดความถี่ที่ผู้ใช้เปลี่ยนมุมมอง และลดปริมาณการใช้พลังงานในการโต้ตอบ
ความละเอียด: เลือกตามความต้องการแทนที่จะเน้นความละเอียดสูงสุด เนื่องจากต้องใช้{0}}พิกเซลเพิ่มเติมมากกว่า
การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม
อุณหภูมิในการทำงาน: อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่-มักถูกส่งออกไปข้างนอกบ่อยครั้ง และต้องทนอุณหภูมิได้ตั้งแต่ -40 องศา ถึง 85 องศา
ระดับการป้องกัน: IP68 ซึ่งสามารถจมอยู่ในน้ำได้เป็นเวลานาน และใช้ได้กับสถานการณ์การตรวจสอบคุณภาพน้ำ
อินเทอร์เฟซการบูรณาการ
ประเภทอินเทอร์เฟซ เลือกระหว่าง I80 ราคาถูกแต่รวดเร็ว หรือ MIPI DSI ความเร็วสูงที่ใช้พลังงานต่ำ
การบูรณาการ: เลือกโมดูลที่มีไอซีไดรเวอร์ของตัวเอง เพื่อไม่ให้อุปกรณ์ต่อพ่วงมากนัก
วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับสถาปัตยกรรมการประหยัดพลังงานระดับระบบ-
จำเป็นต้องเลือก LCD พลังงานต่ำที่เหมาะสม เพื่อที่จะร่วมมือกับการออกแบบทั้งหมดเพื่อสร้างสถาปัตยกรรมการประหยัดพลังงานทั้งหมด:
การเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการพลังงาน
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >ประสิทธิภาพ 85% สำหรับวงจรขับเคลื่อน
การสลับพลังงานแบบไดนามิก: สลับรางจ่ายไฟตามสถานะของจอแสดงผล ปิดแหล่งจ่ายไฟที่ไม่จำเป็นทั้งหมด- เมื่ออยู่ในโหมดสลีป
การควบคุมความร่วมมือด้านซอฟต์แวร์
เทคโนโลยีการปรับความถี่แบบไดนามิก: ปรับความถี่สัญญาณนาฬิกาของ I80 โดยอัตโนมัติขึ้นอยู่กับเนื้อหาที่แสดง ในส่วนของตัวอย่าง เช่น ลดลงต่ำกว่า 10hz เมื่อไม่ได้ใช้งาน หรือขึ้นจนถึงประมาณ 60Hz ขณะที่เคลื่อนที่ไปรอบๆ และมีการวัดเพื่อให้สามารถแสดงค่าจริงของสิ่งที่บันทึกไว้จาก 40% ได้
อัลโก้ความสว่างแบบปรับได้: เราสร้างตารางที่เชื่อมโยงปริมาณความสว่างที่แตกต่างกันกับความสว่างเป็นเปอร์เซ็นต์ (เช่น เมื่อไม่มีแสงเลย เราจะใช้ความสว่างเพียง 10 เปอร์เซ็นต์) เช่นเดียวกับตารางที่ใช้เซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบและปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องตามการค้นพบของพวกเขา
การออกแบบฮาร์ดแวร์ที่ใช้พลังงานต่ำ-
MCU พลังงานต่ำ: เลือก MCU ที่ใช้พลังงานต่ำมาก เช่น Renesas RL78 / L13 และจะดึงกระแสไฟฟ้าทำงานประมาณ 100μ A/ Mhz เท่านั้น
วัสดุที่มีการรั่วไหลต่ำ: วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูง เช่น Al2O3 ถูกนำมาใช้สำหรับตัวเก็บประจุก่อน-และตัวเก็บประจุแบบกักเก็บเพื่อลดการใช้พลังงานคงที่
กรณีทั่วไป: การตรวจสอบในทางปฏิบัติสำหรับพลังงานจากแบตเตอรี่
กรณีที่ 1 : มิเตอร์น้ำคลื่น EM แบบใช้แบตเตอรี่
มิเตอร์น้ำประปาในเมือง: 6 ปี
3.5 นิ้ว TFT LCD, ไฟหลังจอ LCD การใช้พลังงาน: 0.8W, กระแสไฟทำงานของ LCD: 15mA (แหล่งจ่ายไฟ 3.3V)
มาตรการเพิ่มประสิทธิภาพ:
ด้วยการใช้การหรี่แสงแบบ PWM และเซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบเพื่อลดการใช้พลังงานของแบ็คไลท์ 45%
วงจรขับเคลื่อนการชาร์จก่อนจัดเก็บแบบรวมจะช่วยลดพลังงานที่ใช้โดย IC ขับขี่ลงสามสิบเปอร์เซ็นต์
30 นาที ไม่มีการตั้งค่าการทำงานเพื่อเข้าสู่โหมดสลีป กระแสไฟสลีปคือ 0.5μA
ผลการทดสอบจริงพบว่ากำลังไฟของเครื่องลดลงจาก 200 mW เหลือ 80 mW และตอนนี้ก็สามารถใช้แบตเตอรี่ได้นานถึงแปดปีแล้ว
เคส – จอภาพทางการแพทย์แบบพกพา
สถานการณ์การใช้งาน: การปฐมพยาบาลกลางแจ้ง ต้องทำงานไม่หยุดเป็นเวลา 24 ชั่วโมง
การเลือก LCD : 2.4- นิ้ว OLED (แทนที่ LCD แบบเดิม) แต่มีราคาแพงมาก สุดท้ายเลือก TFT-LCD พลังงานต่ำ- ที่มีกระแสไฟทำงาน 12mA (แหล่งจ่ายไฟ 2.8V)
มาตรการเพิ่มประสิทธิภาพ:
ใช้รีเฟรชเทคโนโลยีระดับภูมิภาค อัปเดตเฉพาะพื้นที่ของภาพที่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอัตราการเต้นของหัวใจ ออกซิเจนในเลือด ฯลฯ
วงจรขับคัปปลิ้งแบบไดนามิก-ในตัวใช้แรงดันไฟฟ้าในการขับที่มีขนาดลดลงตามค่า -5V ถึง -3V;
โมดูล 4G พลังงานต่ำ- เช่น Air780E เพื่อซิงค์ข้อมูล ลดเวลาสแตนด์บายของ LCD
ผลการทดสอบจริง: การใช้พลังงานของเครื่องทั้งหมดลดลง 150mW เหลือ 60mW และตรงตามข้อกำหนดการใช้งาน 24 ชั่วโมง
