1, De samenstelling van het energieverbruik van gesegmenteerde LCD: het kernvoordeel komt voort uit het technische principe
Het stroomverbruik van een gesegmenteerd LCD-scherm bestaat voornamelijk uit drie delen: de afbuiging van vloeibare kristalmoleculen, de aandrijfstroom, het statische stroomverbruik van de aandrijf-IC, en het stroomverbruik van de achtergrondverlichting (indien ingeschakeld). Het belangrijkste voordeel ligt in de elektrische veldaansturingseigenschappen van vloeibare kristalmaterialen zelf. - Er is alleen stroom op microampèreniveau nodig om de rangschikking van vloeibare kristalmoleculen te veranderen en omschakeling van de weergavestatus te bereiken.
Stroomverbruik LCD-driver:
De spanning die nodig is voor de afbuiging van vloeibare kristalmoleculen is gewoonlijk 3,3 V-5 V, en de stroom is slechts 5-10 μ A. Deze eigenschap zorgt ervoor dat het stroomverbruik veel lager is dan bij actieve lichtgevende weergavetechnologieën zoals LED en OLED in de modus zonder achtergrondverlichting. Een bepaald 5-inch gesegmenteerd LCD-scherm vereist bijvoorbeeld slechts 0,57 μA stroom (in de off-chip condensator-spanningsverdelingsaandrijfmodus) voor statische weergave, en in combinatie met een MCU met laag vermogen kan de totale systeemstroom binnen 2,2 μA worden geregeld.
Stroomverbruik driver-IC:
Het statische stroomverbruik van speciale segmentcode LCD-driverchips (zoals HT1621) ligt gewoonlijk onder de 100 μA, terwijl door middel van multiplextechnologie (zoals 4:1 multiplexing) de werkelijke stroomtoevoertijd van elk segment slechts 25% bedraagt, waardoor het dynamische stroomverbruik verder wordt verminderd. Dit ontwerp zorgt ervoor dat grote-gesegmenteerde LCD-schermen een laag stroomverbruik behouden, zelfs bij het aansturen van complexe patronen.
Stroomverbruik achtergrondverlichting:
Achtergrondverlichting is de belangrijkste variabele die het stroomverbruik van een gesegmenteerd LCD-scherm beïnvloedt. Het stroomverbruik van een enkele LED-kraal bedraagt ongeveer 15 mA. Als 10 kralen parallel worden aangesloten op een 5-inch scherm, kan het stroomverbruik van de achtergrondverlichting 150 mA bereiken. Door het ontwerp van een semi-transparante en semi-reflecterende polarisator kan het scherm echter de achtergrondverlichting uitschakelen wanneer het omgevingslicht voldoende is, en voor weergave alleen afhankelijk zijn van gereflecteerd licht. Op dit moment is het stroomverbruik hetzelfde als dat van de modus zonder achtergrondverlichting.
2. Uitdaging energieverbruik van groot-gesegmenteerd LCD-scherm: grenseffect van uitbreiding van de afmetingen
Wanneer de grootte van een gesegmenteerd LCD-scherm groter wordt van traditioneel klein formaat naar meer dan 5 inch, moet de verandering in energieverbruik vanuit de volgende perspectieven worden geëvalueerd:
LCD-paneeloppervlak en rijbelasting:
Grote schermen vereisen meer driversegmenten (zoals het uitbreiden van 32 segmenten naar 128 segmenten), maar het stroomverbruik van driver-IC's neemt niet lineair toe. Wanneer de HT1621 bijvoorbeeld 128 segmenten aanstuurt, neemt het statische stroomverbruik slechts toe van 100 μA naar 120 μA, met beperkte versterking. De sleutel ligt in de keuze van de aandrijfmethode: het gebruik van dynamisch scannen kan de momentane stroom verminderen, terwijl statisch rijden een hogere piekstroom vereist.
De exponentiële groei van het energieverbruik van de achtergrondverlichting:
Het energieverbruik van de achtergrondverlichting is recht evenredig met het aantal LED-chips. Als een 5-inch scherm edge LED-achtergrondverlichting gebruikt (zoals 8 LED-chips), is het stroomverbruik ongeveer 120 mA; terwijl een volledige array-achtergrondverlichting (zoals 32 LED-chips) tot 480 mA kan verbruiken. Op dit punt kan het energieverbruik van de achtergrondverlichting de som van de LCD-driver en driver-IC overschrijden, waardoor de dominante factor in het energieverbruik van het systeem wordt.
Verzwakking van de multiplexefficiëntie:
Kleine segmentcode-LCD's maken gewoonlijk gebruik van 4:1 of 8:1 multiplexing, maar voor grote- schermen kan de multiplexverhouding afnemen tot 2:1 als gevolg van een toename van het aantal segmenten, wat resulteert in een toename van de werkfrequentie van het driver-IC en van het statische stroomverbruik. Een bepaald 7-inch segment-LCD verhoogt bijvoorbeeld het stroomverbruik van het driver-IC van 80 μA naar 150 μA bij 2:1 multiplexing.
3, Aanpassing van toepassingsscenario's: Leefruimte van groot-gesegmenteerd LCD-scherm
Hoewel grote-gesegmenteerde LCD's te maken krijgen met uitdagingen op het gebied van het stroomverbruik van de achtergrondverlichting, zijn ze in specifieke scenario's nog steeds onvervangbaar:
Outdoor-instrumenten en industriële apparatuur:
In scenario's zoals water- en elektriciteitsmeters op zonne-energie kan een semi-transparant en semi-reflecterend gesegmenteerd LCD-scherm de achtergrondverlichting volledig uitschakelen en voor weergave afhankelijk zijn van omgevingslicht. Een bepaalde 5-inch watermeter op zonne-energie heeft bijvoorbeeld een reflecterend ontwerp, waardoor de batterij tijdens zijn levensduur van 10 jaar niet hoeft te worden vervangen, en het energieverbruik van de LCD-drive is slechts verantwoordelijk voor 5% van het totale energieverbruik van het systeem.
Weergavevereisten voor laagfrequente updates:
In scenario's zoals temperatuur- en vochtigheidsrecorders, apparaten voor omgevingsmonitoring, enz. wordt de scherminhoud slechts enkele keren per uur bijgewerkt. Op dit punt kan het dynamische energieverbruik van het driver-IC worden genegeerd en wordt het totale energieverbruik van het systeem bepaald door de achtergrondverlichting. Als de lichtgevoelige achtergrondverlichting met automatische aanpassing wordt gebruikt, kan de achtergrondverlichting overdag worden uitgeschakeld en 's nachts op een lage helderheid (zoals 5 mA) worden gebruikt, waardoor de levensduur van de batterij aanzienlijk wordt verlengd.
Kostengevoelige toepassingen:
Het kostenvoordeel van een groot-gesegmenteerd LCD-scherm is veel groter dan dat van TFT-LCD of OLED. Een gesegmenteerde LCD-module van 5- inch kost bijvoorbeeld ongeveer $ 8, terwijl een TFT-LCD-module van hetzelfde formaat meer dan $ 20 kost. In scenario's zoals intelligente landbouwcontrollers en goedkope medische apparatuur maakt de kostenprioriteitstrategie gesegmenteerde LCD-schermen de voorkeurskeuze.
