พื้นฐานทางเทคนิคของการใช้จอ LCD: โมเลกุลคริสตัลเหลว – การออกแบบวงจร
การใช้พลังงานหลักของ LCD (จอแสดงผลคริสตัลเหลว) มาจากสามส่วน
โมเลกุลคริสตัลเหลวขับเคลื่อนแสงด้วยแรงดันไฟฟ้าผ่านสนาม กระแสไฟของไดรฟ์ต้องการขนาดไมโครแอมแปร์เท่านั้น (μA/cm²) ดังนั้นจึงเป็นอุปกรณ์กำลังต่ำ-แรงดันไฟฟ้า-ต่ำ- เช่นเดียวกับส่วนขับเคลื่อนผลึกเหลวของโมดูล TFT - LCD ขนาด 3.5 - นิ้ว ใช้พลังงานเพียงประมาณ 40mW
ระบบไฟแบ็คไลท์: LCD ในปัจจุบันต้องใช้ระบบไฟแบ็คไลท์ LED- และใช้พลังงานสูงสุด 60%- 80% ถ้าเราพิจารณารุ่นสาม-และ-a-ครึ่งนิ้วด้วย ไฟ LED ด้านหลัง-อาร์เรย์-นี้กินไฟประมาณหนึ่ง-ร้อย-ยี่สิบและหนึ่ง-ร้อย-หกสิบมิลลิวัตต์ ซึ่งจริงๆ แล้วจะเป็นจุดที่พลังงานส่วนใหญ่เข้ามา
วงจรไดรเวอร์ประกอบด้วย: ตัวขับเกต (+ -10 V HV) ตัวขับแหล่งที่มา (3. 3 V) และวงจรการจัดการพลังงาน ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจรสำหรับการใช้พลังงาน รูปแบบปั๊มชาร์จแบบดั้งเดิม: 40% – 60% และตัวแปลง DC ภายนอก-คือ 85%+.
การวิเคราะห์ช่วงและกรณีทั่วไปของการใช้พลังงานของ LCD สำหรับเครื่องมืออุตสาหกรรม
หน้าจอรหัสส่วนขนาดเล็ก- ( น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2.8 นิ้ว )
ช่วงการใช้พลังงาน: 0.1mW – 10mW (คงที่)
ตัวอย่างการใช้งาน: มิเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องควบคุมอุณหภูมิ
กรณี: พาวเวอร์มิเตอร์แบบมัลติฟังก์ชั่น 96*96 ที่มีเฟสเดียวมีการใช้พลังงานอินพุตต่ำกว่า 0.1VA (ประมาณ 0.1mW) ต่อเฟส เมื่อใช้เทคโนโลยี LCD แบบสะท้อนแสง จะแสดงสิ่งต่างๆ ได้ดีแม้อยู่นอกสภาพแวดล้อมที่สว่างสดใส และไม่จำเป็นต้องส่องแสงด้วยตัวมันเอง
จอแสดงผลดอทเมทริกซ์ขนาดกลาง- (3.5 – 7 นิ้ว)
ช่วงการใช้พลังงาน: 100mW - 500mW (จอแสดงผลแบบไดนามิก)
โดยทั่วไปใช้สำหรับแอปพลิเคชัน: HMI, Human-อินเทอร์เฟซของเครื่องจักร; แท็บเล็ตคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม
กรณี: โมดูล TFT-LCD ขนาด 3.5- นิ้วที่มีกระแสไฟฟ้าในการทำงาน 60 mA บนแหล่งจ่ายไฟ 3.3V ซึ่งกินไฟทั้งหมด 198mW; ภายในซึ่งมีไฟด้านหลังอยู่ที่ 160mW ไดรเวอร์อยู่ที่ 40 mW และการสื่อสารอินเทอร์เฟซจะกินส่วนอื่น ๆ ทั้งหมด
Big-sized high-res screen (>10 นิ้ว)
ช่วงการใช้งาน PWR สำหรับอุปกรณ์อยู่ระหว่าง 1-50 วัตต์ ซึ่งหมายถึง 50 วัตต์เมื่ออยู่ในโหมดแสงเต็มที่
การใช้งานทั่วไปจะอยู่ในศูนย์ตรวจสอบ และบนคอนโซลควบคุมสำหรับสายการผลิตอัตโนมัติ
กรณีคือจะมีหน้าจอ LCD เกรดอุตสาหกรรมขนาด 15.6 นิ้วที่ความละเอียด 1920 x 1080 ซึ่งใช้ไฟแบ็คไลท์ LED แบบเต็มรูปแบบพร้อมกับค่าสูงสุด ความต้องการพลังงานคือ 45w เมื่อใช้เทคโนโลยีลดแสงแบบไดนามิกนี้ สิ่งที่เราเห็นจริง ๆ ที่นั่นจะลดลงเหลือประมาณ 15 วัตต์
การวิเคราะห์ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีอิทธิพลต่อการใช้พลังงานของ Lcdis
ขนาดหน้าจอและความละเอียด
ผลกระทบต่อความต้านทานของสายไฟ: ประกอบด้วยเส้นตัวนำโปร่งใส (ITO) เนื่องจากมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีความยาวสายไฟมากขึ้น ทำให้สูญเสียความต้านทานของสายไฟมากขึ้นเช่นกัน เช่นเดียวกับถ้าหน้าจอ 10 นิ้วของฉันใช้ความต้านทานสายไฟซึ่งอาจเพิ่มเป็นสองเท่าของขนาด 5 นิ้ว ก็จำเป็นต้องมีกำลังขับเคลื่อนมากขึ้น
ข้อกำหนดของแสงพื้นหลังมีดังนี้: หน้าจอความละเอียดสูงจะให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าเมื่อมีแหล่งกำเนิดแสงสูงกว่า ตามข้อมูลการทดลอง ถ้าเราเพิ่มความละเอียดของเราจาก 800 x 480 ขึ้นไปเป็นขอบเขต 1920 x 1080 มันจะใช้พลังงานประมาณ 120 เปอร์เซ็นต์นี้ในพลังงานแสงด้านหลัง
แบ็คไลท์ ประเภท และเทคโนโลยี
อัตราส่วนการใช้พลังงานประเภทแบ็คไลท์และสถานการณ์การใช้งานการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน
สะท้อนออกมา<10% outdoor instruments, solar equipment increase the ambient lighting's effectiveness.
โปร่งใส: แผงควบคุมอุตสาหกรรม 20-40% พร้อมสภาพแวดล้อมผสมกับไฟ LED ของแหล่งกำเนิดแสงโดยรอบ
จากนั้นหน้าจอเฝ้าสังเกตในร่มที่โปร่งใสทั้งหมด 60 – 80% จะใช้ไฟ LED ขนาดเล็กหรือจุดควอนตัม
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีคือ Dynamic Dimming ใหม่: ไฟแบ็คไลท์จะเปลี่ยนไปตามความเข้มของแสงที่เซ็นเซอร์ตรวจจับบรรยากาศ เช่น BH1750 ตรวจพบ เพียงใช้เคสขนาดเล็ก 1,000lux หน้าจอก็ได้รับการเพิ่มความสว่างอัตโนมัติเป็น 80% จากลดลง 50lux และเมื่อลดลงเหลือ 25% ที่ 50lux ส่งผลให้การใช้พลังงานเฉลี่ยลดลงอย่างรวดเร็วประมาณ 40%
การออกแบบวงจรไดร์เวอร์
การเลือกใช้สถาปัตยกรรมด้านพลังงาน: โซลูชันรุ่นเก่าใช้ปั๊มประจุเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้นและสิ้นเปลือง การออกแบบสมัยใหม่ใช้ตัวแปลง DC-DC ภายนอก เช่น TPS61040 เพื่อเพิ่ม 3. 3 V เป็น 5 V จากนั้นรับ ± 10 V ผ่านโมดูลปั๊มชาร์จ- ซึ่งมีประสิทธิภาพโดยรวมมากกว่า 85%
โหมดสลีปอัจฉริยะ: MCU จะตรวจจับหากมีการดำเนินการใดๆ ในช่วงเวลาที่กำหนดโดยรอ 30 วินาทีก่อนที่จะเข้าสู่โหมดสลีป จากนั้น AVDD,VGH/VGL จะถูกลบพลังงานออก การใช้พลังงานขณะสแตนด์บายลดลงเหลือต่ำกว่า 0.1mW
กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในสถานการณ์อุตสาหกรรม
โครงสร้าง-ระดับพลังงาน-ของระบบ
การควบคุมแบ็คไลท์: ใช้การหรี่แสง PWM 1kHz เพื่อลดการกะพริบและลด EMI แผนที่ความสว่าง-ใช้สำหรับการปรับการหรี่แสง
เทคโนโลยีการรีเฟรชภูมิภาค: กำหนดวิธีในการทำเครื่องหมายภูมิภาค "สกปรก" เพื่อให้เราเปลี่ยนแปลงเฉพาะสิ่งที่มีการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น หากเราพิจารณาในด้านอุตสาหกรรม เราจะแยกย่อยเป็นส่วนของแถบชื่อเรื่อง ส่วนพื้นที่ข้อมูลจากนั้นส่วนสุดท้ายของเราจะมีส่วนแถบสถานะ ซึ่งในสถานการณ์นี้สามารถรีเฟรชทีละรายการได้ ซึ่งจะช่วยลดระดับการใช้พลังงานโดยรวมเพื่อวัตถุประสงค์ในการดำเนินการรีเฟรชโดยประมาณ 30+ เปอร์เซ็นต์
การจัดการกำหนดเวลาพลังงาน: ในระหว่างกระบวนการปลุก LCD เราต้องรอประมาณ 100 – 120 มิลลิวินาที เพื่อให้พลังงานมีเสถียรภาพ เพื่อหลีกเลี่ยง "ความล่าช้าของหน้าจอสีดำ" และปรับปรุงเวลาที่ต้องใช้สำหรับการตื่น - ระยะเวลาตื่นขึ้นเป็นต่ำกว่า 50 มิลลิวินาที
และนวัตกรรมด้านวัสดุและกระบวนการ
กระจก ITO ความต้านทานต่ำ: ผสมไอออนของโลหะ (เช่น สีเงิน) เพื่อลดความต้านทานของฟิล์มบาง ITO จาก 100 Ω/□ถึง 50Ω/□ และลดการใช้พลังงานในการขับขี่ลง 15%
แผ่นนำแสงที่มีโครงสร้างเป็นปริซึมขนาดเล็ก: อาร์เรย์ไมโครริดจ์รูปตัว v ช่วยเพิ่มการใช้แสง LED จาก 60% - 85% และลดจำนวนครั้งลง ของไฟ LED ที่จำเป็นสำหรับลูเมนเดียวกัน 30%
มาตรฐานอุตสาหกรรมและการรับรองประสิทธิภาพพลังงาน
มาตรฐานสากล: IEC 62301 "วิธีการวัดสำหรับการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง" ระบุว่าโหมดสลีปของ LCD อุตสาหกรรมกินน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0. 5 W และโหมดปิดใช้น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0. 4 W
มาตรฐานในประเทศ: GB21520 "ขีดจำกัดและเกรดประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับจอแสดงผลคอมพิวเตอร์" กำหนดว่าการใช้พลังงานขณะพักเครื่องของ LCD อุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูงจะต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8 วัตต์ และการใช้พลังงานเมื่อปิดเครื่องจะต้องไม่เกิน 0.6 วัตต์
