Technický základ spotreby LCD: Molekula tekutých kryštálov – návrh obvodu.
Hlavná spotreba energie LCD (displej z tekutých kryštálov) pochádza z troch častí
Molekuly tekutých kryštálov poháňajú svetlo napätím cez pole. Jeho hnací prúd potrebuje len rádovo mikroampéry (μA/cm²), takže ide o nízko-napäťové-nízkoenergetické-zariadenie. Rovnako ako pohonná časť s tekutými kryštálmi 3.5 - palcového TFT - LCD modulu využíva len asi 40 mW.
Systém podsvietenia: Súčasné obrazovky LCD vyžadujú podsvietenie- LED a spotrebujú maximálne 60 %- 80 % energie. Ak vezmeme do úvahy iba tri-a{5}}polpalcový model, toto zadné-svetlo LED-pole má spotrebu niekde medzi-sto-dvadsaťdvadsiatkou a jednou{11}}sto-šesťdesiatimi miliwattmi, kde je väčšina výkonu.
Obvod ovládača pozostáva z: ovládača brány (+ -10 V HV), zdrojového ovládača (3. 3 V) a obvodu správy napájania, ktorý závisí od konštrukcie obvodu pre spotrebu energie. Tradičná schéma nabíjacieho čerpadla: 40 % – 60 % a externý DC konvertor-DC konvertor je 85 %+.
Typický rozsah a analýza prípadu spotreby energie priemyselného prístroja LCD
Malá{0}}veľkosť obrazovky s kódom segmentu (menej alebo rovnajúcej sa 2,8 palcom).
Rozsah spotreby energie: 0,1 mW – 10 mW (statický).
Príklady použitia: Merač výkonu a regulátor teploty
Puzdro: Multifunkčný merač výkonu 96*96 len s jednou fázou má spotrebu príkonu pod 0,1 VA (približne 0,1 mW) na fázu; keď využíva technológiu reflexného LCD, zobrazuje veci dobre aj mimo jasného prostredia a nemusí sám svietiť.
Stredne veľký bodový{0}}maticový displej (3,5 – 7 palcov)
Rozsah spotreby energie: 100 mW - 500 mW (dynamický displej)
Typicky používané pre aplikáciu: HMI, rozhranie človek{0}}stroj; Priemyselný tabletový počítač.
Puzdro: 3,5-palcový TFT-LCD modul s prevádzkovým prúdom 60 mA na 3,3 V napájacom zdroji s celkovou spotrebou 198 mW; v rámci ktorého je podsvietenie 160 mW, driver je 40 mW a všetky ostatné časti zaberá rozhranie.
Big-sized high-res screen (>10 palcov)
Rozsah použitia PWR zariadenia je medzi 1-50 wattmi, to znamená 50 wattov v režime plného osvetlenia.
Typické aplikácie by boli v monitorovacom centre a na riadiacich konzolách pre automatické výrobné linky.
prípad je, že by mal 15,6 palcový LCD displej priemyselnej kvality s rozlíšením 1920 x 1080, ktorý využíval celé pole LED podsvietenia spolu s max. požiadavka na príkon 45W. Pri použití tejto technológie dynamického stmievania to, čo tam skutočne vidíme, klesá na hodnotu približne 15 wattov.
Analýza najdôležitejších faktorov ovplyvňujúcich využitie energie Lcdis.
Veľkosť a rozlíšenie obrazovky
Vplyv na odpor drôtu: Je vyrobený z priehľadného vodiča (ITO), čím sa zväčšuje, tým sa zväčšuje aj dĺžka vedenia, čím sa zvyšuje aj strata odporu drôtu. Ako keby moja 10-palcová obrazovka používala odpor vodičov, ktorý by mohol byť dvojnásobný v porovnaní s 5-palcovou obrazovkou, je potrebný väčší výkon.
Požiadavka na podsvietenie je nasledovná: Obrazovky s vysokým rozlíšením majú lepší výsledok pri vyššom svetelnom zdroji. Podľa experimentálnych údajov, ak zväčšíme naše rozlíšenie z 800 x 480 na toto územie s rozlíšením 1920 x 1080, spotrebuje to niekde okolo 120 percent energie v podsvietení.
podsvietenie, typ a tech.
Pomer spotreby energie typu podsvietenia a aplikačné scenáre optimalizácie energetickej účinnosti.
Odrazené<10% outdoor instruments, solar equipment increase the ambient lighting's effectiveness.
Transparentný: 20-40% priemyselný ovládací panel s prostredím zmiešaným s LED svetlami okolitého svetla
A potom plne priehľadné 60 – 80 % vnútorné monitorovacie obrazovky využívajú mini led alebo kvantovú bodku.
Technologickým prielomom je nové dynamické stmievanie: Podsvietenie sa mení v závislosti od intenzity svetla, ktorú deteguje senzor okolia, ako napríklad BH1750. Len ak vezmete jedno malé 1000 luxové puzdro, obrazovka sa automaticky zvýši na 80 % jasu pri poklese o 50 luxov a pri poklese na 25 % pri 50 luxoch to prinieslo len rýchly priemerný pokles spotreby energie okolo 40 %.
Návrh obvodu vodiča
Architektúra napájania opt.: Staršie riešenia používali nabíjacie čerpadlá na zvýšenie napätia a to je zbytočné. Moderné dizajny využívajú externé DC-konvertory jednosmerného prúdu, ako je TPS61040, na zvýšenie 3. 3 V na 5 V a následne na získanie ± 10 V prostredníctvom modulu nabíjacej-čerpadla s celkovou účinnosťou vyššou ako 85 %.
Inteligentný režim spánku: MCU zistí, či sa počas daného časového intervalu vykonala nejaká akcia s 30-sekundovým čakaním, kým prejde do režimu spánku, potom bude vypnuté napájanie AVDD, VGH/VGL. Spotreba energie v pohotovostnom režime je znížená pod 0,1 mW.
Stratégia optimalizácie spotreby energie v priemyselných scenároch.
Štruktúra úspory energie-úrovne systému
Ovládanie podsvietenia: Použite 1kHz PWM stmievanie na zníženie blikania a minimalizovanie EMI. Na nastavenie stmievania sa používa-mapa jasu.
Technológia obnovenia oblasti: Definujte spôsob označenia „špinavej“ oblasti, aby sme zmenili iba veci, ktoré boli zmenené. Ak napríklad zvážime, že na priemyselnej stránke to rozdelíme tak, že má sekciu v záhlaví, časť s údajovou oblasťou by potom naša posledná časť obsahovala časť stavovej lišty, ktorá by sa v tomto scenári mohla aktualizovať individuálne, čím by sa znížila celková úroveň spotreby energie na účely operácie obnovy približne o 30+ percentuálnych bodov.
Správa časovania napájania: počas procesu prebúdzania displeja LCD musíme počkať 100 – 120 ms, kým sa napájanie stabilizuje, aby sa predišlo „oneskoreniu čiernej obrazovky“ a aby sa skrátil čas potrebný na prebudenie -pod 50 ms.
A inovácie v materiáloch a procesoch
Sklo ITO s nízkou impedanciou: Dopujte kovový ión (napríklad striebro), aby ste znížili odpor tenkého filmu ITO zo 100 Ω/□ na 50 Ω/□ a znížili spotrebu jazdnej energie o 15 %.
Štruktúrovaná svetlovodná doska s mikrohranolom: Microridge v tvare písmena V zvyšuje využitie LED svetla zo 60 % - 85 % a znižuje počet. LED potrebných pre rovnaké lúmeny o 30 %.
Priemyselné štandardy a certifikácia energetickej účinnosti
Medzinárodná norma: IEC 62301 „Metoda merania pre tandbové napájacie zdroje pri opätovnom používaní“ uvádza, že režim spánku priemyselného LCD spotrebuje menej alebo rovný 0. 5 W a jeho režim vypnutia spotrebuje menej alebo rovný 0. 4 W.
Vnútroštátna norma:GB21520 „Limity a stupne energetickej účinnosti počítačových displejov“ stanovuje, že spotreba energie v režime spánku vysokovýkonných priemyselných LCD displejov musí byť menšia alebo rovná 0,8 W a spotreba energie vo vypnutom stave nesmie prekročiť 0,6 W.
