الأساس الفني لاستهلاك شاشات الكريستال السائل: جزيء الكريستال السائل – تصميم الدوائر.
يأتي استهلاك الطاقة الرئيسي لشاشات الكريستال السائل (شاشة الكريستال السائل) من ثلاثة أجزاء
تدفع جزيئات البلورات السائلة الضوء بالجهد عبر المجال. يحتاج تيار المحرك الخاص به فقط إلى ترتيب ميكرو أمبير من الحجم (μA/cm²)، لذا فهذه معدات طاقة منخفضة-جهد-منخفضة-. مثل جزء قيادة الكريستال السائل في وحدة TFT - بوصة LCD، يستخدم حوالي 40 ميجاوات فقط.
نظام الإضاءة الخلفية: تتطلب شاشة LCD في الوقت الحالي نظام إضاءة LED خلفي-وتستهلك طاقة تصل إلى 60%- 80% كحد أقصى. إذا أخذنا في الاعتبار الطرازين الثلاثة-و-النصف بوصة-، فإن مصفوفة LED الخلفية-الضوء LED-تستهلك ما بين واحد-مائة-وعشرين-مائة-ستين ميلي واط، وهذا هو المكان الذي تأتي فيه معظم الطاقة.
تتكون دائرة التشغيل من: مشغل البوابة (+ -10 V HV)، ومشغل المصدر (3. 3 V)، ودائرة إدارة الطاقة، والتي تعتمد على تصميم الدائرة لاستهلاك الطاقة. مخطط مضخة الشحن التقليدية: 40% - 60% ومحول التيار المباشر الخارجي-محول التيار المستمر هو 85%+.
النطاق النموذجي وتحليل حالة استهلاك الطاقة لشاشات LCD الصناعية
شاشة رمز المقطع صغيرة الحجم- (أقل من أو تساوي 2.8 بوصة).
نطاق استهلاك الطاقة: 0.1 ميجاوات – 10 ميجاوات (ثابت).
أمثلة التطبيق: عداد الطاقة وجهاز التحكم في درجة الحرارة
الحالة: مقياس طاقة متعدد الوظائف 96*96 بمرحلة واحدة فقط لديه استخدام طاقة مدخلات أقل من 0.1VA (حوالي 0.1 ميجاوات) لكل مرحلة؛ عندما تستخدم تقنية LCD العاكسة، فإنها تظهر الأشياء بشكل جيد حتى خارج البيئة الساطعة ولا تحتاج إلى التألق بمفردها.
عرض مصفوفة نقطية متوسطة الحجم-(3.5 - 7 بوصة)
نطاق استهلاك الطاقة: 100 ميجاوات - 500 ميجاوات (عرض ديناميكي)
تُستخدم عادةً للتطبيق: HMI، واجهة الآلة-البشرية؛ الكمبيوتر اللوحي الصناعي.
الحالة: وحدة TFT-LCD مقاس 3.5-بوصة مع تيار تشغيل يبلغ 60 مللي أمبير على مصدر طاقة 3.3 فولت يستهلك إجمالي 198 ميجاوات من الطاقة؛ حيث يبلغ الضوء الخلفي 160 ميجاوات، والسائق 40 ميجاوات، ويشغل اتصال الواجهة جميع الأجزاء الأخرى.
Big-sized high-res screen (>10 بوصة)
يتراوح نطاق استخدام PWR للجهاز بين 1-50 واط، وهذا يعني 50 واط في وضع الإضاءة الكامل.
ستكون التطبيقات النموذجية في مركز المراقبة، وعلى وحدات التحكم لخطوط الإنتاج الأوتوماتيكية.
الحالة هي أنه سيحتوي على شاشة LCD صناعية مقاس 15.6 بوصة بدقة 1920 × 1080 والتي استخدمت مجموعة كاملة من الإضاءة الخلفية LED جنبًا إلى جنب مع حد أقصى. متطلبات الطاقة هي 45 واط. باستخدام تقنية التعتيم الديناميكي هذه، فإن ما نراه بالفعل هناك ينخفض إلى حوالي 15 واط.
تحليل أهم العوامل المؤثرة على استخدام الطاقة لشاشات Lcdis.
حجم الشاشة ودقة الوضوح
تأثير مقاومة الأسلاك: إنه مصنوع من خط موصل شفاف (ITO)، حيث أنه يزيد من طول الأسلاك، مما يؤدي إلى فقدان المزيد من مقاومة الأسلاك أيضًا. مثلما هو الحال إذا كانت شاشتي مقاس 10 بوصات تستخدم مقاومة الأسلاك والتي قد تكون ضعف ما تستخدمه شاشة مقاس 5 بوصات، فستكون هناك حاجة إلى مزيد من القوة الدافعة.
متطلبات الإضاءة الخلفية هي كما يلي: الشاشات عالية الوضوح لها نتائج أفضل عندما يكون مصدر الضوء أعلى. وفقًا للبيانات التجريبية، إذا قمنا بزيادة الدقة من 800 × 480 إلى منطقة 1920 × 1080، فسوف يستغرق الأمر حوالي 120 بالمائة من الطاقة في طاقة الإضاءة الخلفية.
الإضاءة الخلفية والنوع والتكنولوجيا.
نسبة استهلاك الطاقة من نوع الإضاءة الخلفية وسيناريوهات تطبيق تحسين كفاءة الطاقة.
ينعكس<10% outdoor instruments, solar equipment increase the ambient lighting's effectiveness.
شفاف: لوحة تحكم صناعية بنسبة 20-40% مع بيئة ممزوجة بمصابيح LED بمصدر الضوء المحيط
ومن ثم تستخدم شاشات المراقبة الداخلية الشفافة بالكامل بنسبة 60 - 80٪ تقنية LED الصغيرة أو النقطة الكمومية.
الإنجاز التكنولوجي هو التعتيم الديناميكي الجديد: تتغير الإضاءة الخلفية اعتمادًا على شدة الضوء التي يتم اكتشافها بواسطة مستشعر البيئة مثل BH1750 على سبيل المثال. بمجرد أخذ علبة واحدة صغيرة بقوة 1000 لوكس، تم تعزيز سطوع الشاشة تلقائيًا إلى 80% من انخفاض 50 لوكس، وعندما انخفض إلى 25% عند 50 لوكس، أدى ذلك إلى انخفاض سريع في متوسط استخدام الطاقة يبلغ حوالي 40%.
تصميم دائرة السائق
اختيار هندسة الطاقة: استخدمت الحلول القديمة مضخات الشحن لإنتاج الجهد العالي وهذا إهدار. تستخدم التصميمات الحديثة محولات DC-DC خارجية مثل TPS61040 لتعزيز 3. 3 فولت إلى 5 فولت ثم الحصول على ± 10 فولت عبر وحدة مضخة الشحن- بكفاءة إجمالية أكبر من 85%.
وضع السكون الذكي: ستستشعر وحدة MCU إذا تم تنفيذ أي إجراء خلال فترة زمنية معينة مع انتظار 30 ثانية قبل أن تدخل في وضع السكون، ثم ستتم إزالة طاقتها من AVDD وVGH/VGL. يتم تقليل استهلاك الطاقة الاحتياطية إلى أقل من 0.1 ميجاوات.
استراتيجية تحسين استهلاك الطاقة في سيناريوهات الصناعة.
بنية توفير الطاقة-مستوى النظام-
التحكم في الإضاءة الخلفية: استخدم تعتيم PWM بمعدل 1 كيلو هرتز لتقليل الوميض وتقليل التداخل الكهرومغناطيسي. يتم استخدام خريطة السطوع- لضبط التعتيم.
تقنية تحديث المنطقة: حدد طريقة لوضع علامة على المنطقة "القذرة" حتى نغير فقط الأشياء التي تم تغييرها. على سبيل المثال، إذا أخذنا في الاعتبار الجانب الصناعي، فإننا نقوم بتقسيمه إلى قسم يحتوي على قسم شريط العنوان، وجزء منطقة البيانات، ثم سيحتوي الجزء الأخير لدينا على جزء شريط الحالة الخاص بنا والذي في هذا السيناريو يمكن تحديثه بشكل فردي وبالتالي تقليل مستويات الاستهلاك الإجمالية للطاقة لأغراض عملية التحديث بحوالي 30+ نقطة مئوية.
إدارة توقيت الطاقة: أثناء عملية تنشيط شاشة LCD، نحتاج إلى الانتظار لمدة 100 - 120 مللي ثانية حتى تستقر الطاقة بحيث يتم تجنب "تأخر الشاشة السوداء"، وتحسين الوقت المطلوب لفترة التنبيه -إلى أقل من 50 مللي ثانية.
والابتكارات في المواد والعمليات
زجاج ITO ذو مقاومة منخفضة: أيون معدني مُخدر (فضي على سبيل المثال)، لخفض مقاومة الأغشية الرقيقة ITO، من 100 أوم/□ إلى 50 أوم/□ وخفض استهلاك طاقة القيادة بنسبة 15%.
لوحة توجيه الضوء ذات هيكل المنشور الصغير: تعمل مجموعة microridge على شكل حرف V على زيادة استخدام ضوء LED من 60% - 85%، وتقليل عدد. من الصمام المطلوب لنفس شمعة بنسبة 30٪.
معايير الصناعة وشهادة كفاءة الطاقة
المعيار الدولي: IEC 62301 "طريقة قياس الوقت المناسب لاستهلاك الطاقة"، ينص على أن وضع السكون لشاشات LCD الصناعية يستهلك أقل من أو يساوي 0. 5 W ويستهلك وضع إيقاف التشغيل أقل من أو يساوي 0. 4 W.
المعيار المحلي: GB21520 "حدود ودرجات كفاءة الطاقة لشاشات الكمبيوتر" ينص على أن استهلاك الطاقة أثناء النوم لشاشات LCD الصناعية عالية الأداء يجب أن يكون أقل من أو يساوي 0.8 واط، ويجب ألا يتجاوز استهلاك الطاقة عند إيقاف التشغيل 0.6 واط.
