一, المبادئ الفنية وأساسيات استهلاك الطاقة
1. آلية استهلاك الطاقة لرمز القطعة LCD
تتحكم شاشة LCD المجزأة في نقل الضوء من خلال انحراف جزيئات الكريستال السائل تحت تأثير المجال الكهربائي، ويأتي استهلاكها الأساسي للطاقة من جزأين:
محرك طبقة الكريستال السائل: يتطلب انحراف جزيئات الكريستال السائل صيانة الجهد المتناوب، مع استهلاك طاقة نموذجي يبلغ 5-10 ميكرو أمبير (مستوى ميكرو أمبير)، ينتمي إلى فئة استهلاك الطاقة المنخفضة للغاية؛
نظام الإضاءة الخلفية: في حالة استخدام الإضاءة الخلفية LED، يبلغ استهلاك الطاقة لخرزة LED واحدة حوالي 15 مللي أمبير (مستوى المللي أمبير)، ويعتمد إجمالي استهلاك الطاقة على عدد حبات LED وطريقة الاتصال (سلسلة/موازية). على سبيل المثال، تستخدم أداة صناعية معينة 4 مصابيح خلفية LED بإجمالي استهلاك طاقة يبلغ 60 مللي أمبير، وهو ما يتجاوز بكثير طبقة LCD نفسها.
الاستنتاج الرئيسي: يتم تحديد استهلاك الطاقة لشاشات LCD المجزأة بشكل أساسي من خلال الإضاءة الخلفية، ويمكن تجاهل استهلاك الطاقة لطبقة الكريستال السائل. بعد إيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية، يمكن تقليل استهلاك الطاقة الثابتة إلى μA، وهو مناسب لسيناريوهات تشغيل البطارية.
2. آلية استهلاك الطاقة لـ OLED
OLED هي تقنية عرض ذاتية الإضاءة، حيث يتحكم كل بكسل بشكل مستقل في انبعاث الضوء الخاص به، ويتم تحديد استهلاكه للطاقة من خلال العوامل التالية:
عدد وحدات البكسل المضيئة: عند عرضها على كامل الشاشة، تعمل جميع وحدات البكسل في وقت واحد، مما يؤدي إلى استهلاك الطاقة الأقصى؛ عند عرض اللون الأسود، يتم إيقاف تشغيل البكسل ويكون استهلاك الطاقة قريبًا من الصفر؛
شدة الإضاءة: كلما زاد السطوع، زاد الطلب الحالي. على سبيل المثال، تستهلك وحدة OLED مقاس 0.96 بوصة ما يقرب من 0.08 واط من الطاقة تحت ملء الشاشة البيضاء (أقصى سطوع)، بينما يمكن تجاهل استهلاك الطاقة تحت الخلفية السوداء؛
دائرة التشغيل: تستهلك شرائح تشغيل OLED (مثل SSD1306) عدة عشرات من μA من الطاقة، وهو أقل بكثير من دوائر تشغيل الإضاءة الخلفية.
الاستنتاج الرئيسي: يرتبط استهلاك طاقة OLED ارتباطًا وثيقًا بالمحتوى المعروض، حيث يستهلك المحتوى الديناميكي (مثل الفيديو) طاقة أكبر بكثير من المحتوى الثابت (مثل النص).
2، مقارنة استهلاك الطاقة: تحليل البيانات والمشهد
1. مشهد العرض الثابت
شاشة LCD لرمز القطعة: إذا أخذنا محطة لوجستية كمثال، يتم استخدام شاشة LCD لرمز القطعة لعرض رقم البضائع، مع تشغيل الإضاءة الخلفية دائمًا (2 مصباح LED) وإجمالي استهلاك الطاقة حوالي 30 مللي أمبير. إذا تم إيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية، فإن طبقة LCD فقط هي التي تعمل، وينخفض استهلاك الطاقة إلى 5 ميكرو أمبير.
OLED: عند عرض نفس المحتوى، تحتاج OLED فقط إلى إضاءة بعض وحدات البكسل (مثل الجزء الرقمي)، مع استهلاك طاقة يبلغ حوالي 0.01 واط (حوالي 2 مللي أمبير عند 5 فولت) وهو أقل من شريحة LCD مع تشغيل الإضاءة الخلفية، ولكنه أعلى من شريحة LCD بدون إضاءة خلفية.
الاستنتاج: في شاشة العرض الثابتة، تتمتع شاشة LCD التي لا تحتوي على رمز مقطع الإضاءة الخلفية بأقل استهلاك للطاقة؛ عندما تكون الإضاءة الخلفية مطلوبة، قد تتمتع تقنية OLED بميزة السطوع المنخفض.
2. مشهد العرض الديناميكي
شاشة LCD ذات رمز المقطع: عادة ما يكون معدل التحديث أقل من 10 هرتز، ويتطلب المحتوى الديناميكي (مثل أرقام التمرير) قيادة مستمرة للإضاءة الخلفية، مع استهلاك طاقة ثابت يتراوح بين 30-60 مللي أمبير (اعتمادًا على شدة الإضاءة الخلفية).
OLED: بأخذ واجهة HMI صناعية معينة (واجهة الآلة-البشرية) كمثال، عند عرض المخططات الديناميكية، يتقلب استهلاك طاقة OLED مع تعقيد الصورة، مع ذروة تبلغ 0.1 وات (20 مللي أمبير عند 5 فولت تقريبًا) ولكن متوسط استهلاك الطاقة أقل من استهلاك الإضاءة الخلفية لشاشة LCD ذات رمز المقطع والتي تعمل دائمًا في وضع ملء الشاشة.
الاستنتاج: في العرض الديناميكي، قد يكون لـ OLED متوسط استهلاك طاقة أقل من أنظمة الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل المجزأة نظرًا لقدرتها على التحكم في الإضاءة على مستوى البكسل.
3. مشاهد السطوع الشديد
شاشة LCD مجزأة: تتطلب زيادة سطوع الإضاءة الخلفية زيادة في عدد مصابيح LED أو التيار، مما يؤدي إلى زيادة خطية في استهلاك الطاقة. على سبيل المثال، تتطلب الآلة الخارجية 4 مصابيح LED عالية السطوع تحت ضوء قوي، مع استهلاك طاقة يبلغ 120 مللي أمبير.
OLED: في وضع السطوع العالي، قد يتجاوز تيار البكسل واستهلاك الطاقة استهلاك شاشة LCD المجزأة. على سبيل المثال، يمكن أن يصل استهلاك الطاقة لشاشة OLED ذات وضع HDR معين إلى 0.5 وات (حوالي 100 مللي أمبير عند 5 فولت).
الاستنتاج: في ظل متطلبات السطوع القصوى، قد تكون أنظمة الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل المجزأة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة-.
3، تطبيق الصناعة وتوازن التكلفة
1. السيناريوهات القابلة للتطبيق لقطاع شاشات الكريستال السائل
متطلبات استهلاك منخفض للطاقة: مثل الأجهزة الطبية المحمولة وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء، والتي تتطلب تشغيلًا طويل الأمد- وسعة محدودة للبطارية؛
النوع الحساس للتكلفة: تبلغ تكلفة وحدات شاشات الكريستال السائل المجزأة حوالي 1-3 دولارات أمريكية، وهي أقل بكثير من OLED (5-15 دولارًا أمريكيًا)؛
القدرة على التكيف البيئي: تعمل شاشة LCD المقسمة بثبات ضمن نطاق درجة الحرارة من -40 درجة إلى 85 درجة، مما يجعلها مناسبة للمواقع الصناعية.
الحالة: يستخدم جهاز قياس ذكي معين شاشة LCD مجزأة، ويتم تشغيل الإضاءة الخلفية فقط أثناء تفاعل المستخدم. استهلاك الطاقة الاحتياطية للجهاز بأكمله أقل من 10 ميكرو أمبير، وعمر البطارية يصل إلى 5 سنوات.
2. السيناريوهات القابلة للتطبيق لـ OLED
متطلبات التباين العالي: مثل الساعات الذكية ونظارات الواقع الافتراضي التي تحتاج إلى عرض صور دقيقة؛
متطلبات العرض المرنة: خصائص OLED القابلة للانحناء مناسبة للأجهزة القابلة للارتداء؛
تحسين الوضع الداكن: مثل أجهزة قراءة الكتب الإلكترونية-، يكون استهلاك الطاقة قريبًا من الصفر على خلفية سوداء.
الحالة: تستخدم بعض الأجهزة الصناعية المحمولة شاشة OLED، ومن خلال إيقاف تشغيل وحدات البكسل غير الأساسية في بيئة غرفة مظلمة، يتم زيادة عمر البطارية بنسبة 30%.
