Technische basis van LCD-verbruik: Vloeibaar kristalmolecuul – circuitontwerp.
Het belangrijkste stroomverbruik van LCD (liquid crystal display) bestaat uit drie delen
Vloeibare kristalmoleculen drijven licht met spanning door het veld. De aandrijfstroom heeft slechts een microampère nodig (μA/cm²), dus dit is apparatuur met laag-spanning-laag-vermogen. Net als het vloeibare kristalaandrijfgedeelte van een 3.5 - inch TFT - LCD-module gebruikt hij slechts ongeveer 40 mW.
Achtergrondverlichtingssysteem: Tegenwoordig vereist LCD een LED-achtergrondverlichting-systeem en verbruikt maximaal 60%- 80% stroom. Als we alleen maar rekening houden met het drie-en-een-halve inch-model, verbruikt deze LED-achter-licht-LED-array ergens tussen de één-honderd-twintig en één-honderd-zestig miliwatt, en dat is eigenlijk waar het meeste vermogen binnenkomt.
Het stuurcircuit bestaat uit: poortstuurprogramma (+ -10 V HV), bronstuurprogramma (3. 3 V) en energiebeheercircuit, dat afhankelijk is van het circuitontwerp voor het stroomverbruik. Traditioneel laadpompschema: 40% – 60% en externe DC-DC-omzetter is 85%+.
Typische bereik- en case-analyse van het energieverbruik van LCD-schermen van industriële instrumenten
Klein-segmentcodescherm (kleiner dan of gelijk aan 2,8 inch).
Bereik stroomverbruik: 0,1 mW – 10 mW (statisch).
Toepassingsvoorbeelden: vermogensmeter en temperatuurregelaar
Geval: Een multifunctionele 96*96 vermogensmeter met slechts één fase heeft een ingangsvermogensgebruik van minder dan 0,1 VA (ongeveer 0,1 mW) per fase; wanneer het gebruik maakt van reflecterende LCD-technologie, laat het de dingen zelfs buiten de heldere omgeving goed zien en hoeft het niet uit zichzelf te schijnen.
Middelgroot punt-matrixdisplay (3,5 – 7 inch)
Bereik energieverbruik: 100 mW - 500mW (dynamische weergave)
Meestal gebruikt voor de toepassing: HMI, Human-Machine Interface; Industriële tabletcomputer.
Behuizing: 3,5-inch TFT-LCD-module met een operationele stroom van 60 mA op een voeding van 3,3 V, die in totaal 198 mW aan stroom verbruikt; waarbinnen de achtergrondverlichting 160 mW is, de driver 40 mW en de interfacecommunicatie alle andere onderdelen in beslag neemt.
Big-sized high-res screen (>10 inch)
Het PWR-gebruiksbereik voor het apparaat ligt tussen 1-50 watt, dit betekent 50 watt bij volledige lichtmodus.
De typische toepassingen zijn in een bewakingscentrum en op de bedieningsconsoles voor automatische productielijnen.
Het geval is dat het een 15,6-inch LCD-scherm van industriële kwaliteit zou hebben met een resolutie van 1920 x 1080, dat een volledige reeks LED-achtergrondverlichting heeft gebruikt, samen met een max. stroomvereiste is 45w. Met behulp van deze dynamische dimtechnologie daalt wat we daar daadwerkelijk zien tot ongeveer 15 W.
Analyse van de belangrijkste factoren die het stroomverbruik van LCDis beïnvloeden.
Schermgrootte en resolutie
Invloed op draadweerstand: het is gemaakt met een transparante geleiderlijn (ITO), omdat deze groter wordt, neemt ook de lengte van de bedrading toe, waardoor er ook meer draadweerstandsverlies ontstaat. Als mijn 10 inch-scherm een bedradingsweerstand gebruikt die misschien wel het dubbele is van wat een 5 inch-scherm zou gebruiken, is er meer aandrijfkracht nodig.
De vereiste achtergrondverlichting is als volgt: Schermen met hoge definitie hebben betere resultaten bij een hogere lichtbron. Volgens experimentele gegevens zal het, als we onze resolutie verhogen van 800 x 480 naar dat gebied van 1920 x 1080, ongeveer 120 procent van de energie aan tegenlichtvermogen kosten.
achtergrondverlichting, type en technologie.
Stroomverbruikverhouding van het achtergrondverlichtingstype en toepassingsscenario's voor optimalisatie van energie-efficiëntie.
Gereflecteerd<10% outdoor instruments, solar equipment increase the ambient lighting's effectiveness.
Transparant: 20-40% industrieel bedieningspaneel met omgeving gemengd met LED-verlichting van de omgevingslichtbron
En dan gebruiken volledig transparante 60 – 80% indoor monitoringschermen mini-led of quantum dot.
De technologische doorbraak is het nieuwe Dynamic Dimming: de achtergrondverlichting verandert afhankelijk van de lichtintensiteit die wordt gedetecteerd door een sfeersensor zoals bijvoorbeeld de BH1750. Met slechts één kleine behuizing van 1000 lux werd het scherm automatisch versterkt tot 80% helderheid vanaf een daling van 50 lux en toen het werd verlaagd tot 25% bij 50 lux, leverde dit slechts een snel gemiddeld stroomverbruik op van ongeveer 40%.
Ontwerp van drivercircuits
Energiearchitectuur opt.: De oudere oplossingen gebruikten laadpompen om de hogere spanning te maken en dat is verspillend. Moderne ontwerpen gebruiken externe DC-DC-converters zoals TPS61040 om de 3. 3 V op te voeren tot 5 V en vervolgens de ± 10 V te verkrijgen via een laad-pompmodule met een algemeen rendement van meer dan 85%.
Intelligente slaapmodus: De MCU zal detecteren of er gedurende een bepaald tijdsinterval een actie is uitgevoerd, met een wachttijd van 30 seconden voordat deze naar de slaapmodus gaat, waarna de stroom van de AVDD,VGH/VGL wordt verwijderd. Het energieverbruik in stand-by wordt teruggebracht tot minder dan 0,1 mW.
Optimalisatiestrategie voor energieverbruik in industriële scenario's.
Systeem-niveau Energie-besparingsstructuur
Achtergrondverlichting: gebruik 1 kHz PWM-dimmen om flikkeringen te verminderen en EMI te minimaliseren. De verlichtingssterkte-helderheidskaart wordt gebruikt voor het aanpassen van het dimmen.
Technologie voor regiovernieuwing: Definieer een manier om een 'vuile' regio te markeren, zodat we alleen de dingen veranderen die zijn gewijzigd. Als we het bijvoorbeeld aan de industriële kant bekijken, splitsen we het op als een titelbalkgedeelte, het gegevensgebiedgedeelte, en ons laatste gedeelte zou ons statusbalkgedeelte bevatten, dat in dit scenario afzonderlijk zou kunnen worden vernieuwd, waardoor het totale stroomverbruik voor vernieuwingsdoeleinden met ongeveer 30+ procentpunten wordt verlaagd.
Beheer van de stroomtiming: tijdens het proces van het ontwaken van het LCD-scherm moeten we 100 – 120 ms wachten voordat het vermogen zich stabiliseert, zodat de "zwarte schermvertraging" wordt vermeden, en de tijd die nodig is voor de ontwaakperiode -moeten worden verbeterd tot minder dan 50 ms.
En innovaties in materialen en processen
ITO-glas met lage impedantie: Dope-metaalion (zilver bijvoorbeeld), om de ITO-dunnefilmweerstand te verlagen van 100 Ω/□naar 50Ω/□en het aandrijfvermogenverbruik met 15% te verminderen.
Lichtgeleiderplaat met microprismastructuur: een V-vormige microridge-array verhoogt het led-lichtverbruik van 60% - 85% en vermindert het aantal. van led vereist voor dezelfde lumen met 30%.
Industrienormen en energie-efficiëntiecertificering
Internationale norm: IEC 62301 "Meetmethode voor het verbruik van standaardvoedingen in huis", stelt dat de slaapmodus van industriële LCD's minder dan of gelijk aan 0. 5 W verbruikt en dat de uit-modus minder dan of gelijk aan 0. 4 W verbruikt.
Binnenlandse norm:GB21520 "Energy Efficiency Limits and Grades for Computer Displays" bepaalt dat het energieverbruik in de slaapstand van hoogwaardige industriële LCD's minder dan of gelijk aan 0,8 W moet zijn, en dat het energieverbruik wanneer uitgeschakeld niet hoger mag zijn dan 0,6 W.
