Fyzikálna podstata podsvietenia, pokiaľ ide o spotrebu energie: štvorcový vzťah medzi intenzitou svetla a prúdom.
S ohľadom na spotrebu elektrickej energie systémami podsvietenia; existujú všeobecné princípy, ktoré možno čerpať z fyziky: ak sa pozriete na to, koľko energie spotrebuje, dôležité je, aký silný bude hnací prúd. Väčšina z toho platí aj pre podsvietenie LCD/Mini LED: LCD potrebuje ako východiskový bod moduly podsvietenia, mini-LED vytvára zóny riadeného osvetlenia pomocou hustých radov mikro-LED čipov, takže celkové spotrebované množstvo závisí od toho, koľko je zapnutých, ako aj od ich aktuálnej úrovne.
Typicky, keď prehrávam nejaké HDR videá na mojom 85-palcovom mini LED televízore, spotrebujem asi 400 W, ak je zapnuté celé podsvietenie a plná jasnosť, ktorá je asi 1 000 nitov. Ale akonáhle prepneme na sdr a potom stlmíme veci na približne dvesto wattov, dramaticky sa zníži, v skutočnosti o dosť veľa, takže teraz okolo dvanástich. Porovnanie nám ukazuje, aký veľký vplyv má jas na spotrebu energie.
Technológia dynamického stmievania: náročná manipulácia naprieč celým svetom alebo na jeho granulárnej úrovni.
Na prekonanie „vysokého jasu=vysokej spotreby energie“ vyvinul priemysel viac-technológiu dynamického stmievania, ktorá vyrovnáva jas a spotrebu energie analýzou obsahu displeja a okolitého osvetlenia v reálnom-čase.
Globálne dynamické stmievanie (LABC).
Svetlo adaptívne ovládanie jasu (LABC) je riadené okolitým jasom zo senzorov a potom sa jas upravuje podľa týchto algoritmov. Napríklad:
Scenár tmavého prostredia Keď okolité svetlo < 100 luxov jas podsvietenia klesne pod 50 nts, zníži sa výkon o 60 %
Silná svetelná situácia: vonku na priamom slnečnom svetle sa jas podsvietenia zvýšil nad 800 nitov, aby sa zachovala dobrá viditeľnosť obrazovky.
Technické prevedenie: Svetelný senzor mení svetelný signál na elektrický. Riadiaci čip zistí najjemnejšiu úroveň jasu pomocou výpočtu PID. Funguje tiež na stmievacom mechanizme PWM. Na základe niektorých údajov výrobcov smartfónov dokáže technológia LABC súčasne znížiť-spotrebu sily obrazovky o 15 % až 20 % a ešte lepšie zlepšiť pohľad ľudí na ich obrazovky.
Lokálne stmievanie
Svetelný zdroj LCD a mini LED môže využívať technológiu lokálneho stmievania, vďaka ktorej bude mať displej lepší kontrast „svetlých škvŕn viac bielych ako zvyčajne a tmavých škvŕn tmavších“ tým, že zmení iba niektoré časti výkonu podsvietenia bez toho, aby sa spotrebovalo príliš veľa energie. Ako napríklad:
Mini LED podsvietenie je obrazovka rozdelená na stovky až tisíc častí a každá má vlastnú kontrolu nad prúdom LED. Zobrazenie čiernych scén môže vypnúť LED zodpovedajúcej partície, aby sa vytvorila „skutočná čierna“ a šetrila sa energia.
Bočné podsvietenie LCD displeja: Vďaka optimalizácii rozloženia svetla pomocou bodového vzoru na svetlovodnej doske a v spojení s algoritmom dynamického stmievania na zníženie podsvietenia, keď sa zobrazuje tmavší obsah.
Podpora dát: po použití 2000 zónového lokálneho stmievania ušetril 65-palcový mini LED televízor o 35 % viac energie, ako keby bol v režime celosvetového stmievania pre vysoký obsah tmy a tiež zvýšil pomer kontrastu o 1 000 000 : 1.
ContentAdaptive Control (CABC):优化像素级的电能消耗.
Adaptívne ovládanie jasu obsahu (CABC) slúži na dynamické ovládanie intenzity podsvietenia a pixelov v odtieňoch šedej, ktoré analyzujú rozloženie jasu zobrazovaného obsahu a získajú dobrý kompromis medzi „nezmeneným obrazom“ a „ušetrenou energiou“. Hlavná logika je tu:
Analýza obrazu: Riadenie čipu na výpočet histogramu obrazu a zistenie pomeru svetlých a tmavých častí.
Úprava podsvietenia: znížte intenzitu podsvietenia podľa rozloženia jasu obsahu, napríklad od 100 % do 70 %.
Kompenzácia pixelov: zvýšenie úrovní šedej pixelov, napríklad zvýšenie (100,100,100) → (140,140,140) pre zosvetlenie v dôsledku nižšieho podsvietenia.
Scenár aplikácie:
Statický obraz: Fotografie/dokumenty sa zobrazujú so znížením podsvietenia o 30 % prostredníctvom funkcie CABC, ale obrázky zostávajú rovnako jasné vďaka kompenzácii pixelov.
Dynamické video: Špičková svietivosť HDR s cabc by ju trochu zvýšila, ale stále dosť, pri tých scénach, kde je veľa detailov, chceme vidieť viac a potom tiež znížime podsvietenie, ktoré nič nerobí.
Priemyselné údaje: Po použití technológie CABC využíva tablet, ktorý prehliada webovú stránku, o 18 % menej energie a video je o 12 % efektívnejšie, používateľ subjektívne nenachádza žiadny problém s kvalitou.
Inovácia materiálov a obvodov: Znižovanie spotreby energie od základov.
Inovácie v hardvéri je tiež potrebné brať do úvahy, okrem iba softvérových algoritmov. Priemysel robí svoje vylepšenia vo forme zvýšenia energetickej účinnosti zlepšením materiálov používaných na podsvietenie a toho, ako sa vyrába a čo sa používa.
Efektívny luminiscenčný materiál
Kvantové bodky: Zabaľte modrú LED do filmu s kvantovými bodkami, takže vyžaruje len veľmi červené a veľmi zelené svetlo na zvýšenie jasu svetla (lm/W), čím sa zníži spotreba energie podsvietením. Účinnosť podsvietenia: Kvantový-bodový LCD televízor má o 25 % vyššiu účinnosť podsvietenia- ako tradičný;
Mini LED čip: využíva štruktúru preklápacieho čipu, aby sa znížilo upchatie elektródy a zvýšila sa svetelná účinnosť. Mini LED čip od jednej spoločnosti má svetelnú účinnosť 200lm/W, čo je o 40% viac ako bežné LED.
Vylepšite obvod pohonu Boost
Budiaci obvod podsvietenia so zvýšeným napätím využívajúci technológiu spínaného zdroja, ktorého účinnosť ovplyvňuje množstvo spotrebovanej energie. Priemysel urobí tieto optimalizácie na zlepšenie:
Technika synchrónneho usmerňovania-: Použitie MOSFETov namiesto diód pre nižšie straty, vyššia účinnosť > 95 %.
Frekvencia dynamického stmievania: upravte frekvenciu PWM podľa svojich potrieb a znížte ju s menej jasnými svetlami, aby ste mohli znížiť straty pri spínaní.
Inteligentné ovládanie prúdu: Upravuje prúd LED v reálnom čase-pomocou spätnej väzby, aby sa neplytvalo energiou pri nadmernom napájaní LED.
Prípad: Po použití čipu ovládača GaN sa účinnosť pohonu podsvietenia niektorých smartfónov zvýši na 92 % z 85 %, keď je to 500 nitov. Zároveň je úspora energie okolo 0,3 W.
