一, المبدأ الفني: تحدد طريقة القيادة خط الأساس لاستهلاك الطاقة
1. رمز المقطع LCD: جوهر الطاقة المنخفضة للعرض الثابت
يتحكم رمز المقطع LCD بشكل مباشر في انحراف جزيئات الكريستال السائل من خلال أقطاب كهربائية شفافة من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO)، ويتكون محتوى العرض الخاص بها من رموز مقطع ثابتة (مثل الأرقام والرموز)، دون الحاجة إلى التحديث المتكرر. يتكون استهلاك الطاقة بشكل رئيسي من جزأين:
استهلاك طاقة طبقة الكريستال السائل: لا يتطلب انحراف جزيء الكريستال السائل سوى تيار مستوى ميكرو أمبير (5-10 μA)، ويستهلك الطاقة فقط أثناء تبديل الحالة، مع استهلاك طاقة صفر تقريبًا أثناء العرض الثابت.
استهلاك طاقة الإضاءة الخلفية: في حالة استخدام الإضاءة الخلفية LED للدخول الجانبي، يبلغ استهلاك الطاقة لخرزة LED واحدة حوالي 15 مللي أمبير، ولكن يمكن تقليله بشكل أكبر من خلال التحكم في المنطقة أو تعتيم PWM. على سبيل المثال، تستخدم أداة صناعية معينة 4 حبات ضوئية بالتوازي، مع استهلاك طاقة فعلي يبلغ 60 مللي أمبير فقط (15 مللي أمبير × 4)، وتدعم تعديل السطوع بنسبة 10% -100%.
الحالة النموذجية: يُظهر اختبار الشركة المصنعة للعاكس الكهروضوئي أن وحدة LCD ذات رمز المقطع لديها إجمالي استهلاك للطاقة يبلغ 2.2 ميكرو أمبير فقط (بما في ذلك تيار قيادة MCU) في حالة العرض المستمر، مع كون التيار الخاص بجسم الشاشة أقل من 1 ميكرو أمبير، وهو أقل بكثير من نظام TFT.
2. TFT-LCD: مصدر الطاقة العالية للتحديث الديناميكي
تتحكم شاشة TFT-LCD في حالة عرض كل بكسل من خلال مصفوفة ترانزستور رقيقة وتتطلب تحديثًا مستمرًا للحفاظ على استقرار الصورة. ويتكون استهلاك الطاقة من ثلاثة أجزاء:
استهلاك الطاقة لرقائق المحرك: على سبيل المثال، يبلغ استهلاك الطاقة لمحرك HT1621 IC حوالي 100 ميكرو أمبير، في حين يصل استهلاك الطاقة لرقائق محرك TFT عادةً إلى عدة مللي أمبير.
استهلاك طاقة الإضاءة الخلفية: يرتبط استهلاك طاقة الإضاءة الخلفية LED بقوة بحجم الشاشة وسطوعها. على سبيل المثال، تستهلك شاشة TFT مقاس 5 بوصات حوالي 1.5 واط (12 فولت × 125 مللي أمبير) من طاقة الإضاءة الخلفية عند سطوع 50%.
تحديث استهلاك الطاقة: يتم حسابه بمعدل تحديث 60 هرتز، ويحتاج إلى التحديث 60 مرة في الثانية، حيث يستهلك كل تحديث حوالي 0.1 مللي جول من الطاقة، مما يؤدي إلى استهلاك طاقة ديناميكي أعلى بكثير من العرض الثابت.
بيانات الاختبار الفعلية: تتميز شاشة TFT LCD مقاس 7 بوصة من Innolux باستهلاك طاقة عرض مستمر يبلغ 1.5 وات في السيناريوهات الصناعية النموذجية، وعلى الرغم من أنه يمكن تقليل استهلاك الطاقة الاحتياطية إلى أقل من 0.1 وات، إلا أنه لا يزال أعلى من استهلاك الطاقة الثابتة لمستوى الميكرو أمبير لشاشات LCD المقسمة.
2، سيناريو التطبيق: مطابقة متطلبات استهلاك الطاقة في التحكم الصناعي
1. رمز المقطع LCD: الخيار المفضل للأجهزة التي تعمل بالبطارية
في سيناريوهات تشغيل البطارية مثل المحطات الطرفية الصناعية المحمولة وأجهزة الكشف المحمولة، يمكن لخصائص الطاقة- المنخفضة لشاشات LCD المجزأة إطالة عمر البطارية بشكل كبير. على سبيل المثال:
معدات التعدين: باستخدام مقياس عمق الحفر LCD المجزأ، المدعوم بـ 8 بطاريات AA، يمكنه العمل بشكل مستمر لمدة 300 ساعة (8 ساعات يوميًا)، بينما إذا تم استخدام شاشة TFT، فسيتم تقصير عمر البطارية إلى 50 ساعة.
أداة خارجية: تستخدم محطة معينة لمراقبة الأرصاد الجوية شاشة LCD ذات رمز المقطع لعرض بيانات درجة الحرارة والرطوبة. في نطاق درجة حرارة واسع يتراوح من -20 درجة إلى+50 درجة، يبلغ استهلاك الطاقة 0.3 ميجاوات فقط (بما في ذلك الإضاءة الخلفية)، مما يلبي متطلبات الطاقة المنخفضة لأنظمة إمداد الطاقة الشمسية.
2. TFT-LCD: خيار ضروري لعرض الصور المعقدة
في السيناريوهات التي تتطلب صورًا ديناميكية وشاشة عرض عالية الدقة-، يمكن تعويض عيوب استهلاك الطاقة لشاشات TFT-LCD جزئيًا عن طريق تحسين التصميم. على سبيل المثال:
واجهة التحكم البشرية (HMI) الصناعية: تستخدم الواجهة البشرية-لخط إنتاج آلي معين شاشة TFT مقاس 7 بوصة. على الرغم من أن استهلاك الطاقة يصل إلى 2 واط، إلا أن نسبة كفاءة الطاقة الشاملة لا تزال مقبولة من خلال التعتيم الديناميكي (ينخفض السطوع إلى 10% عندما تكون بدون طيار) والنوم المحدد.
المراقبة بالفيديو: تستخدم محطة معينة لمراقبة النقل بالسكك الحديدية شاشة TFT مقاس 10.1-بوصة، والتي تتحكم في الاستهلاك الديناميكي للطاقة في حدود 5 وات من خلال تسريع الأجهزة وتحسين وحدة معالجة الرسومات، مما يلبي متطلبات المراقبة في الوقت الفعلي.
3، موازنة التكلفة وكفاءة الطاقة: القيمة طويلة المدى لشاشات الكريستال السائل المجزأة
1. مقارنة التكلفة الأولية
رمز المقطع LCD: تكلفة الوحدة حوالي 5-15 دولارًا أمريكيًا، وتكلفة IC للسائق حوالي 0.5-2 دولار أمريكي، والتكلفة الإجمالية أقل من 20 دولارًا أمريكيًا.
TFT-LCD: تبلغ تكلفة الوحدة مقاس 5 بوصات حوالي 30-50 دولارًا أمريكيًا، وتكلفة شريحة المحرك حوالي 5-10 دولارات أمريكية، وتتجاوز التكلفة الإجمالية 40 دولارًا أمريكيًا.
2. تحليل تكلفة دورة الحياة
لنأخذ على سبيل المثال أداة صناعية معينة، بافتراض عمرها الافتراضي 5 سنوات ووقت العمل اليومي 16 ساعة:
حل شاشة LCD ذات رمز المقطع: استهلاك طاقة يبلغ 0.3 ميجاوات، واستهلاك طاقة لمدة 5 سنوات يبلغ حوالي 2.1 كيلووات في الساعة، وتكلفة الكهرباء تبلغ حوالي 0.3 دولارًا أمريكيًا (محسوبة على أساس 0.15 دولارًا أمريكيًا/كيلووات في الساعة).
حل TFT: استهلاك طاقة بقدرة 2 وات، واستهلاك طاقة لمدة 5 سنوات يبلغ حوالي 14.2 كيلووات في الساعة، وتكلفة كهرباء تبلغ حوالي 2.1 دولار.
مع الأخذ في الاعتبار فرق التكلفة الأولي، يتمتع حل شاشات الكريستال السائل المجزأة بتكلفة إجمالية لمدة 5 سنوات تقل بحوالي 30 دولارًا عن TFT، مما يدل على مزايا كبيرة في كفاءة استخدام الطاقة.
