一, Technická podstata systému podsvietenia obrazovky segmentového kódu
Samotná obrazovka segmentového kódu patrí k zariadeniam vyžarujúcim pasívne svetlo- a jej princíp zobrazenia je založený na zmenách usporiadania molekúl tekutých kryštálov pôsobením elektrického poľa, čím sa dosahuje selektívny prenos svetla cez polarizačné filmy. Vzhľadom na to, že samotné materiály z tekutých kryštálov nevyžarujú svetlo, musia sa na dosiahnutie viditeľného zobrazenia spoliehať na externé zdroje svetla (tj systémy podsvietenia). Systémy podsvietenia sa zvyčajne skladajú z komponentov, ako sú LED svetelné zdroje, svetlovodné dosky, reflexné fólie a difúzne fólie. Ich spotreba energie predstavuje 60 % -80 % celkovej spotreby energie segmentovaných obrazoviek kódu, čo z nich robí hlavný objekt optimalizácie na úsporu energie.
Z hľadiska technickej architektúry existujú dva typické režimy ovládania podsvietenia:
Typ globálneho ovládania: Osvetlí celú plochu displeja prostredníctvom jediného zdroja podsvietenia, vhodného pre jednoduché digitálne zobrazovacie scény, ako sú elektronické váhy a teplomery.
Typ ovládania oddielu: pomocou viacerých sád LED diód na dosiahnutie nezávislého nastavenia regionálneho podsvietenia, bežne používaného v zložitých grafických zobrazovacích zariadeniach, ako sú inteligentné merače a lekárske monitory.
2, Prelom v technológii-úspory energie na úrovni hardvéru
1. Inovácia v materiáloch svetelných zdrojov
Industry leading companies such as Yangrun Electronics have jointly developed ultra-high resistivity (ρ>10 ¹Ω· cm) liquid crystal formulas with upstream material suppliers, reducing the leakage current of liquid crystal cells to below 0.1 μ A. Combined with high-efficiency (>20 LM/W) LED light sources and high reflectivity (>98%) svetlovodných dosiek sa spotreba energie podsvietenia zníži o 40% pri zachovaní jasu displeja. Napríklad v istom projekte inteligentného vodomeru sa používa prispôsobený modul podsvietenia na dosiahnutie 10-ročnej životnosti batérie pri pracovnom prúde 5 μA.
2. Optimalizácia hnacieho okruhu
Výber IC ovládača priamo ovplyvňuje účinnosť podsvietenia. Medzi hlavné riešenia patria:
Čip s nízkym statickým prúdom: ako napríklad IC ovládača série HT1621, so statickým prúdom iba 0,5 μA, ktorý podporuje metódu riadenia s predpätím 1/2, môže znížiť spotrebu energie dynamického skenovania o 30 %.
Inteligentný obvod stmievania: dosahuje 0-100% úpravu jasu prostredníctvom technológie PWM (modulácia šírky impulzu) a spolupracuje s fotosenzitívnymi senzormi na dosiahnutie adaptívneho ovládania okolitého svetla. Puzdro na lekárske zariadenie ukazuje, že táto technológia dynamicky upravuje spotrebu energie podsvietenia s jasom prostredia, čím sa dosahuje miera úspory energie 55 %.
3. Návrh štrukturálnych inovácií
Modulárny systém podsvietenia vyvinutý spoločnosťou Ningbo Xuda Electronics dosahuje úsporu energie prostredníctvom nasledujúceho dizajnu:
Štruktúra vrstveného svetlovodu: Umiestnite zdroj svetla LED na okraj dosky svetlovodu a použite princíp úplného odrazu na dosiahnutie rovnomerného svetelného výkonu a zníženie strát svetla.
Inteligentné ovládanie partícií: Rozdeľte zobrazovaciu plochu na maticu 4 × 4, nezávisle ovládajte prepínač podsvietenia každej partície cez MCU a vypnite podsvietenie nepodstatných oblastí pri zobrazovaní statického obsahu.
3, Úspora energie Prax stratégie riadenia softvéru
1. Správa napájania na úrovni systému
Vo vstavaných systémoch Linux možno ovládanie podsvietenia dosiahnuť tromi spôsobmi:
Ovládanie rozhrania sysfs: priamy zápis do súboru/sys/class/packlight/packlight0/brightness (0 je zatvorený), vhodné pre štandardné scenáre ovládačov.
Volanie Framebuffer ioctl: ovládané cez príkaz FBIOBLANK (s vypnutým parametrom 1), vhodné pre vlastné systémy bez podpory sysfs.
Priame ovládanie GPIO: Ak je podsvietenie pripojené ku kolíku GPIO, odozvu na úrovni milisekúnd možno dosiahnuť pomocou operácií adresára /sys/class/gpio.
Aktuálne testovacie údaje určitého projektu priemyselného regulátora ukazujú, že po prijatí stratégie dynamického riadenia podsvietenia:
Pri zobrazovaní statického obsahu: obnovovacia frekvencia znížená zo 60 Hz na 5 Hz, spotreba energie klesla o 72 %
V nočnom režime: jas podsvietenia klesne na 10 %, spotreba energie sa zníži o 89 %
Keď je podsvietenie úplne vypnuté: celková spotreba energie stroja sa zníži z 2,2 mA na 0,57 mA
2. Algoritmus úspory energie-aplikačnej vrstvy
„Algoritmus úspory energie-uvedomujúci si scenár“ vyvinutý výrobcami inteligentných zariadení môže dosiahnuť:
Podsvietenie spustené tlačidlom: podsvietenie sa rozsvieti iba pri ovládaní používateľom a automaticky sa vypne po 3 sekundách
Abnormálne podsvietenie budíka: červené podsvietenie sa rozsvieti iba vtedy, keď zariadenie zlyhá, a v normálnom stave zostane vypnuté
Stratégia načasovaného spánku: Automaticky prejdite do režimu hlbokého spánku počas mimopracovných hodín na základe vzorov používania zariadenia
Po aplikácii tohto algoritmu na určitý projekt inteligentného merača sa doba zapnutia podsvietenia skrátila z priemerných 8 hodín denne na 15 minút a ročná úspora energie dosiahla 1,2 kWh.
4, Prípady priemyselných aplikácií a validácia údajov
1. Oblasť zdravotníckych zariadení
Určitá značka monitorov využíva technológiu ovládania podsvietenia oddielov, ktorá rozdeľuje oblasť zobrazenia na tri nezávislé oddiely: srdcová frekvencia, kyslík v krvi a krvný tlak. Počas fázy stabilného monitorovania je zapnuté iba podsvietenie aktuálnej oblasti displeja a nameraná spotreba energie sa zníži z 12 mA na 3,5 mA a výdrž batérie sa predĺži na 72 hodín.
2. V oblasti inteligentných domácností
Určitý inteligentný termostat dosahuje:
Strong light environment (>1000lux): Jas podsvietenia 100%
Mierne osvetlenie (300-1000 lux): Jas podsvietenia 50 %
Prostredie so slabým osvetlením (<300lux): Backlight brightness of 20%
Nočný režim (<50lux): Backlight off
Toto riešenie znižuje dennú spotrebu energie zariadenia z 0,8 Wh na 0,2 Wh, čím spĺňa štandardy energetickej účinnosti EU ERP.
3. Oblasť priemyselného prístrojového vybavenia
Určitý tlakový vysielač využíva stratégiu „dynamického obnovenia + ovládania podsvietenia“:
Normálne monitorovanie: Obnovte údaje každých 5 sekúnd, podsvietenie je vypnuté
Zmena údajov: Pri zistení kolísania tlaku okamžite obnovte a rozsvieťte podsvietenie (na 2 sekundy)
Stav alarmu: Nepretržite svieti červené podsvietenie, kým sa porucha neodstráni
Testy ukázali, že toto riešenie predlžuje životnosť batérie zariadenia z 3 rokov na 5 rokov a znižuje náklady na výmenu batérie o 60 %.
