一, الجوهر الفني لنظام الإضاءة الخلفية لشاشة رمز الجزء
تنتمي شاشة رمز المقطع نفسها إلى أجهزة انبعاث الضوء السلبي، ويعتمد مبدأ العرض الخاص بها على تغييرات ترتيب جزيئات الكريستال السائل تحت تأثير المجال الكهربائي، مما يحقق انتقالًا انتقائيًا للضوء من خلال أفلام الاستقطاب. ونظرًا لأن المواد البلورية السائلة في حد ذاتها لا ينبعث منها الضوء، فيجب أن تعتمد على مصادر الضوء الخارجية (أي أنظمة الإضاءة الخلفية) لتحقيق العرض المرئي. تتكون أنظمة الإضاءة الخلفية عادة من مكونات مثل مصادر ضوء LED، ولوحات توجيه الضوء، والأفلام العاكسة، وأفلام الانتشار. يمثل استهلاكها للطاقة 60% -80% من إجمالي استهلاك الطاقة لشاشات الرموز المقسمة، مما يجعلها الهدف الأساسي لتحسين توفير الطاقة.
من منظور البنية التقنية، هناك وضعان نموذجيان للتحكم في الإضاءة الخلفية:
نوع التحكم الشامل: يضيء منطقة العرض بالكامل من خلال مصدر إضاءة خلفي واحد، وهو مناسب لمشاهد العرض الرقمية البسيطة مثل الموازين الإلكترونية ومقاييس الحرارة.
نوع التحكم في التقسيم: استخدام مجموعات متعددة من مصابيح LED لتحقيق تعديل مستقل للإضاءة الخلفية الإقليمية، ويشيع استخدامه في أجهزة العرض الرسومية المعقدة مثل العدادات الذكية والشاشات الطبية.
2، تقدم كبير في تكنولوجيا توفير الطاقة-على مستوى الأجهزة
1. الابتكار في المواد ذات المصدر الضوئي
Industry leading companies such as Yangrun Electronics have jointly developed ultra-high resistivity (ρ>10 ¹Ω· cm) liquid crystal formulas with upstream material suppliers, reducing the leakage current of liquid crystal cells to below 0.1 μ A. Combined with high-efficiency (>20 LM/W) LED light sources and high reflectivity (>98%) من لوحات توجيه الضوء، ويتم تقليل استهلاك طاقة الإضاءة الخلفية بنسبة 40% مع الحفاظ على سطوع الشاشة. على سبيل المثال، في أحد مشاريع عدادات المياه الذكية، يتم استخدام وحدة إضاءة خلفية مخصصة لتحقيق عمر بطارية يصل إلى 10 سنوات تحت تيار عمل يبلغ 5 ميكرو أمبير.
2. تحسين دائرة القيادة
يؤثر اختيار برنامج التشغيل IC بشكل مباشر على كفاءة الإضاءة الخلفية. تشمل الحلول السائدة ما يلي:
رقاقة تيار ثابت منخفض: مثل محرك سلسلة HT1621 IC، مع تيار ثابت يصل إلى 0.5 μ A، يدعم طريقة القيادة المتحيزة 1/2، يمكن أن يقلل من استهلاك طاقة المسح الديناميكي بنسبة 30%.
دائرة التعتيم الذكية: تحقق تعديل السطوع بنسبة 0-100% من خلال تقنية PWM (تعديل عرض النبض)، وتتعاون مع أجهزة الاستشعار الحساسة للضوء لتحقيق التحكم التكيفي في الإضاءة المحيطة. تُظهر علبة الجهاز الطبي أن هذه التقنية تقوم ديناميكيًا بضبط استهلاك طاقة الإضاءة الخلفية مع السطوع البيئي، مما يحقق معدل توفير للطاقة بنسبة 55%.
3. تصميم الابتكار الهيكلي
يحقق نظام الإضاءة الخلفية المعياري الذي طورته شركة Ningbo Xuda Electronics توفير الطاقة من خلال التصميم التالي:
هيكل دليل الضوء ذو الطبقات: ضع مصدر ضوء LED على حافة لوحة توجيه الضوء واستخدم مبدأ الانعكاس الكلي لتحقيق إخراج ضوء موحد وتقليل فقدان الضوء.
التحكم الذكي في القسم: قم بتقسيم منطقة العرض إلى مصفوفة 4 × 4، وتحكم بشكل مستقل في مفتاح الإضاءة الخلفية لكل قسم من خلال MCU، وأوقف الإضاءة الخلفية للمناطق غير الأساسية عند عرض محتوى ثابت.
3، ممارسة توفير الطاقة في استراتيجية التحكم بالبرمجيات
1. إدارة الطاقة على مستوى النظام
في أنظمة Linux المدمجة، يمكن التحكم في الإضاءة الخلفية من خلال ثلاثة مسارات:
التحكم في واجهة Sysfs: الكتابة مباشرة إلى ملف/sys/class/packlight/packlight0/brightness (0 مغلق)، مناسب لسيناريوهات برنامج التشغيل القياسية.
استدعاء Framebuffer ioctl: يتم التحكم فيه من خلال أمر FBIOBLANK (مع إيقاف تشغيل المعلمة 1)، وهو مناسب للأنظمة المخصصة التي لا تدعم sysfs.
التحكم المباشر في GPIO: إذا كانت الإضاءة الخلفية متصلة بدبوس GPIO، فيمكن تحقيق الاستجابة على مستوى المللي ثانية من خلال عمليات الدليل/sys/class/gpio.
تظهر بيانات الاختبار الفعلية لمشروع تحكم صناعي معين أنه بعد اعتماد استراتيجية التحكم الديناميكي في الإضاءة الخلفية:
عند عرض محتوى ثابت: انخفض معدل التحديث من 60 هرتز إلى 5 هرتز، وانخفض استهلاك الطاقة بنسبة 72%
في الوضع الليلي: ينخفض سطوع الإضاءة الخلفية إلى 10%، وينخفض استهلاك الطاقة بنسبة 89%
عند إيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية تمامًا: ينخفض استهلاك الطاقة الإجمالي للجهاز من 2.2 مللي أمبير إلى 0.57 مللي أمبير
2. خوارزمية توفير الطاقة في طبقة التطبيق-.
يمكن لـ "خوارزمية توفير الطاقة-المدركة للسيناريو" والتي طورتها الشركات المصنعة للأجهزة الذكية تحقيق ما يلي:
الإضاءة الخلفية التي يتم تشغيلها بواسطة الزر: تضيء الإضاءة الخلفية فقط عند تشغيلها من قبل المستخدم، ويتم إيقاف تشغيلها تلقائيًا بعد 3 ثوانٍ
إضاءة خلفية إنذار غير طبيعية: تضيء الإضاءة الخلفية الحمراء فقط عندما يفشل الجهاز، ويظل مغلقًا في الحالة الطبيعية
استراتيجية النوم المحددة بوقت: أدخل تلقائيًا في وضع السكون العميق خلال ساعات عدم العمل بناءً على أنماط استخدام الجهاز
بعد تطبيق هذه الخوارزمية على مشروع عداد ذكي معين، تم اختصار وقت الإضاءة الخلفية من متوسط 8 ساعات يوميًا إلى 15 دقيقة، ووصل توفير الطاقة السنوي إلى 1.2 كيلووات في الساعة.
4، حالات تطبيق الصناعة والتحقق من صحة البيانات
1. مجال المعدات الطبية
تعتمد علامة تجارية معينة من الشاشات تقنية التحكم في الإضاءة الخلفية للتقسيم، مما يؤدي إلى تقسيم منطقة العرض إلى ثلاثة أقسام مستقلة: معدل ضربات القلب، وأكسجين الدم، وضغط الدم. أثناء مرحلة المراقبة المستقرة، يتم الاحتفاظ فقط بالإضاءة الخلفية لقسم العرض الحالي، ويتم تقليل استهلاك الطاقة المقاس من 12 مللي أمبير إلى 3.5 مللي أمبير، ويتم تمديد عمر البطارية إلى 72 ساعة.
2. في مجال المنازل الذكية
يحقق منظم الحرارة الذكي المحدد ما يلي:
Strong light environment (>1000lux): سطوع الإضاءة الخلفية 100%
الإضاءة المعتدلة (300-1000lux): سطوع الإضاءة الخلفية 50%
بيئة الإضاءة المنخفضة (<300lux): Backlight brightness of 20%
الوضع الليلي (<50lux): Backlight off
يقلل هذا الحل من استهلاك الطاقة اليومي للمعدات من 0.8 وات في الساعة إلى 0.2 وات في الساعة، مما يلبي معايير كفاءة الطاقة الخاصة بالاتحاد الأوروبي ERP.
3. مجال الأجهزة الصناعية
يعتمد جهاز إرسال ضغط معين إستراتيجية "التحديث الديناميكي + التحكم في الإضاءة الخلفية":
المراقبة العادية: قم بتحديث البيانات كل 5 ثوانٍ، مع إيقاف الإضاءة الخلفية
تغيير البيانات: عند اكتشاف تقلبات الضغط، قم بتحديث الإضاءة الخلفية وإضاءتها على الفور (لمدة ثانيتين)
حالة التنبيه: قم بإضاءة الإضاءة الخلفية الحمراء باستمرار حتى يتم حل الخطأ
وقد أظهرت الاختبارات أن هذا الحل يطيل عمر بطارية الجهاز من 3 سنوات إلى 5 سنوات ويقلل تكاليف استبدال البطارية بنسبة 60%.
