La esencia física de la retroiluminación en cuanto al consumo de energía: la relación cuadrada entre la intensidad de la luz y la corriente.
Con respecto al uso de electricidad por parte de los sistemas de retroiluminación; Están los principios generales que se pueden extraer de la física: si nos fijamos en cuánta energía consume, lo que importa aquí es qué tan fuerte será la corriente impulsora. La mayor parte de esto también se aplica a las retroiluminación LCD/Mini LED: la pantalla LCD necesita módulos de retroiluminación como punto de partida, el mini-LED crea zonas de iluminación controlada utilizando densas filas de chips micro-LED, por lo que la cantidad total consumida depende de cuántos están encendidos y de su nivel actual.
Por lo general, cuando reproduzco algunos videos HDR en mi mini televisor LED de 85 pulgadas, consumiré alrededor de 400 vatios si toda la luz de fondo está encendida y el brillo total, que es de aproximadamente 1000 nits. Pero una vez que cambiamos a sdr y luego atenuamos las cosas hasta alrededor de doscientos vatios, baja dramáticamente, bastante en realidad, por lo que ahora solo alrededor de doce. La comparación nos muestra cuánto efecto tiene el brillo con el uso de energía.
Tecnología de atenuación dinámica: manipulación exigente, que abarca todo el mundo o a nivel granular.
Para reducir el "alto brillo=alto consumo de energía", la industria desarrolló una tecnología de atenuación dinámica multi-nivel que equilibra el brillo y el consumo de energía mediante el análisis del contenido de la pantalla y la iluminación ambiental en tiempo real-.
Atenuación dinámica global (LABC).
El control de brillo adaptativo de la luz (LABC) se controla mediante el brillo ambiental de los sensores y luego ajusta el brillo de acuerdo con estos algoritmos. Por ejemplo:
Escenario de ambiente oscuro Cuando la luz ambiental es < 100 lux, el brillo de la retroiluminación disminuirá a 50 nts por debajo, lo que reduce la energía en un 60 %.
Situación de iluminación intensa: exteriores bajo luz solar directa, el brillo de la retroiluminación aumentó a más de 800 nits para mantener una buena visibilidad de la pantalla.
Implementación técnica: El sensor de luz convierte la señal luminosa en eléctrica. Un chip controlador determina el nivel de brillo más fino mediante un cálculo PID. También funciona con un mecanismo de atenuación PWM. Según algunos datos de los fabricantes de teléfonos inteligentes, la tecnología LABC puede reducir el-uso de intensidad de la pantalla entre un 15% y un 20% al mismo tiempo, mejorando aún mejor la visión que las personas tienen de sus pantallas.
Atenuación local
La fuente de luz de LCD y mini LED puede usar tecnología de atenuación local que puede hacer que la pantalla tenga un mejor contraste de "puntos brillantes más blancos de lo habitual y puntos oscuros más oscuros" al cambiar solo algunas partes de la potencia de la luz de fondo sin usar demasiada energía en total. Como por ejemplo:
La luz de fondo mini LED es la pantalla dividida en cientos o miles de partes y cada una tiene su propio control sobre la corriente del LED. Mostrar escenas en negro puede apagar el LED de la partición correspondiente para crear "negro verdadero" y ahorrar energía.
Retroiluminación LCD de entrada lateral: optimizando la distribución de la luz mediante el uso de un patrón de puntos en la placa guía de luz y junto con un algoritmo de atenuación dinámica para apagar la retroiluminación cuando muestra contenidos más oscuros.
Soporte de datos: después de usar atenuación local de 2000 zonas, el mini televisor LED de 65 pulgadas ahorró un 35% más de energía que si estuviera en un modo de atenuación mundial para contenido de alta oscuridad y también aumentó la relación de contraste en 1000000: 1.
Control adaptativo de contenido (CABC): 优化像素级的电能消耗.
El control de brillo adaptativo del contenido (CABC) consiste en realizar un control dinámico de la intensidad de la luz de fondo y la escala de grises de los píxeles que analizará la distribución del brillo de los contenidos mostrados y obtendrá un buen compromiso entre "imagen sin cambios" y "energía ahorrada". La lógica central está aquí:
Análisis de imágenes: conducir el chip para calcular el histograma de la imagen y encontrar la proporción de partes claras y oscuras.
Ajuste de la luz de fondo: reduzca la intensidad de la luz de fondo según la distribución del brillo del contenido, desde 100% hasta 70%.
Compensación de píxeles: aumente los niveles de gris de los píxeles, como el aumento de (100,100,100) → (140,140,140) para el brillo debido a la iluminación de fondo más baja.
Escenario de aplicación:
Imagen estática: las fotos y los documentos se muestran con una reducción del 30 % en la retroiluminación mediante CABC, pero las imágenes permanecen igual de brillantes mediante la compensación de píxeles.
Vídeo dinámico: la luminancia máxima de HDR con cabc, la aumentaría un poco, pero todavía bastante, para aquellas escenas donde hay muchos detalles que queremos ver más y luego también bajamos las luces de fondo que no hacen nada.
Datos de la industria: Después de usar la tecnología CABC, una tableta que navega por una página web usa un 18% menos de energía y un video es un 12% más eficiente, el usuario subjetivamente no encuentra ningún problema de calidad.
Innovación de materiales y circuitos: Reducir de raíz el consumo de energía.
La innovación en hardware también debe tenerse en cuenta, no sólo en términos de algoritmos de software. La industria realiza mejoras en forma de aumento de la eficiencia energética mejorando el material de las luces de fondo utilizadas, cómo se fabrica y qué se utiliza.
Material luminiscente eficiente
Puntos cuánticos: envuelva el LED azul en una película de puntos cuánticos para que emita solo luces muy rojas y muy verdes para aumentar el brillo de la luz (lm/W), y reducir el consumo de energía por parte de la luz de fondo. Eficiencia de retroiluminación: un televisor LCD de puntos cuánticos- tiene una eficiencia de retroiluminación un 25% mayor- que uno tradicional;
Mini chip LED: utiliza una estructura de chip invertido para reducir la obstrucción del electrodo y aumentar la eficiencia luminosa. Un chip Mini LED de una empresa tiene una eficiencia luminosa de 200 lm/W, un 40 % más que los LED normales.
Mejorar el circuito de impulso
Circuito de conducción de retroiluminación con mayor voltaje mediante tecnología de fuente de alimentación conmutada cuya eficiencia afecta la cantidad de energía consumida. La industria hará ese tipo de optimizaciones para mejorar:
Técnica de rectificación sincrónica-que: uso de MOSFET en lugar de diodos para obtener menores pérdidas y mayor eficiencia > 95 %.
Frecuencia de atenuación dinámica: modifique la frecuencia del PWM según sus necesidades, bajándola con luces menos brillantes para que pueda disminuir las pérdidas de conmutación.
Control de corriente inteligente: ajusta la corriente del LED en-tiempo real mediante un circuito de retroalimentación para no desperdiciar energía al sobrecargar los LED.
Caso: Después de usar el chip controlador GaN, la eficiencia de la unidad de retroiluminación de algunos teléfonos inteligentes aumenta del 85% al 92% cuando es de 500nits. Al mismo tiempo, el ahorro de energía es de alrededor de 0,3w.
