Fundamentos técnicos del consumo de LCD: Molécula de cristal líquido – diseño de circuitos.
El principal consumo de energía de la pantalla LCD (pantalla de cristal líquido) proviene de tres partes.
Las moléculas de cristal líquido impulsan la luz con voltaje a través del campo. Su corriente de accionamiento solo necesita un orden de magnitud de microamperios (μA/cm²), por lo que se trata de un equipo de bajo-voltaje-baja-potencia. Al igual que la parte controladora de cristal líquido de un módulo LCD TFT - de 3.5 - pulgadas, utiliza solo unos 40 mW.
Sistema de retroiluminación: la pantalla LCD actual requiere un sistema de retroiluminación LED-y consume un máximo del 60%- 80% de energía. Si solo tomamos en cuenta el modelo de tres--una-pulgadas y media, este conjunto de LED-de retroiluminación LED-consume aproximadamente entre -cientos-veinte y ciento-cientos-sesenta milivatios, que en realidad será donde entra la mayor parte de la energía.
El circuito del controlador consta de: controlador de puerta (+ -10 V HV), controlador de fuente (3. 3 V) y circuito de administración de energía, que depende del diseño del circuito para el consumo de energía. Esquema de bomba de carga tradicional: 40 % – 60 % y CC externo-Convertidor CC es 85 %+.
Rango típico y análisis de casos del consumo de energía de LCD de instrumentos industriales.
Pantalla de código de segmento de tamaño pequeño- (menor o igual a 2,8 pulgadas).
Rango de consumo de energía: 0,1 mW – 10 mW (estático).
Ejemplos de aplicación: medidor de potencia y controlador de temperatura
Caso: Un medidor de potencia multifuncional de 96*96 con una sola fase tiene una utilización de energía de entrada inferior a 0,1 VA (alrededor de 0,1 mW) por fase; cuando utiliza tecnología LCD reflectante, muestra bien las cosas incluso fuera del entorno brillante y no necesita brillar por sí solo.
Pantalla de matriz de puntos-de tamaño mediano (de 3,5 a 7 pulgadas)
Rango de consumo de energía: 100 mW - 500mW (pantalla dinámica)
Normalmente se utiliza para la aplicación: HMI, interfaz hombre-máquina; Tableta industrial.
Caso: módulo TFT-LCD de 3,5-pulgadas con una corriente operativa de 60 mA en una fuente de alimentación de 3,3 V que consume un total de 198 mW de potencia; dentro del cual la luz de fondo es de 160 mW, el controlador es de 40 mW y la comunicación de la interfaz ocupa todas las demás partes.
Big-sized high-res screen (>10 pulgadas)
El rango de uso de PWR para el dispositivo está entre 1 y 50 vatios, esto significa 50 vatios cuando está en modo de luz completa.
Las aplicaciones típicas serían en un centro de monitorización y en las consolas de control de líneas de producción automáticas.
El caso es que tendría una pantalla LCD de grado industrial de 15,6 pulgadas con una resolución de 1920 x 1080 que ha utilizado una gama completa de retroiluminación LED junto con un máximo. El requisito de energía es de 45w. Usando esta tecnología de atenuación dinámica, lo que realmente vemos allí se reduce a aproximadamente 15w.
Análisis de los factores más importantes que influyen en el uso de energía de Lcdis.
Tamaño y resolución de pantalla
Impacto de la resistencia del cable: está compuesto por una línea conductora transparente (ITO), a medida que se hace más grande, también aumenta la longitud del cableado, lo que también genera una mayor pérdida de resistencia del cable. Por ejemplo, si mi pantalla de 10 pulgadas usa una resistencia de cableado que podría ser el doble de la que usaría una de 5 pulgadas, se necesita más potencia de conducción.
El requisito de retroiluminación es el siguiente: Las pantallas de alta definición tienen mejores resultados cuando hay una fuente de luz más alta. Según datos experimentales, si aumentamos nuestra resolución de 800 x 480 a ese territorio de 1920 x 1080, se consumirá alrededor de este 120 por ciento de energía en potencia de retroiluminación.
retroiluminación, tipo y tecnología.
Relación de consumo de energía del tipo de retroiluminación y escenarios de aplicación de optimización de la eficiencia energética.
reflejado<10% outdoor instruments, solar equipment increase the ambient lighting's effectiveness.
Transparente: 20-40% panel de control industrial con ambiente mezclado con luces LED de fuente de luz ambiental
Y luego, las pantallas de monitoreo interior totalmente transparentes del 60 al 80 % utilizan mini LED o puntos cuánticos.
El avance tecnológico es la nueva atenuación dinámica: la luz de fondo cambia dependiendo de la intensidad de la luz que detecta un sensor ambiental como, por ejemplo, el BH1750. Con solo tomar una caja pequeña de 1000 lux, la pantalla aumentó automáticamente su brillo al 80 % desde una caída de 50 lux y cuando se redujo al 25 % a 50 lux, esto produjo solo una rápida caída promedio en el uso de energía de alrededor del 40 %.
Diseño del circuito del controlador
Opción de arquitectura energética: las soluciones más antiguas utilizaban bombas de carga para generar un voltaje más alto y eso es un desperdicio. Los diseños modernos utilizan convertidores CC-CC externos como TPS61040 para aumentar los 3. 3 V a 5 V y luego obtener ± 10 V a través de un módulo de bomba de carga- con una eficiencia general superior al 85 %.
Modo de suspensión inteligente: La MCU detectará si se ha llevado a cabo alguna acción durante un intervalo de tiempo determinado con una espera de 30 segundos antes de entrar en modo de suspensión, luego se quitará la energía al AVDD, VGH/VGL. El consumo de energía en modo de espera se reduce a menos de 0,1 mW.
Estrategia de optimización del consumo de energía en escenarios de la industria.
Estructura de ahorro de energía-a nivel de sistema-
Control de retroiluminación: utilice atenuación PWM de 1 kHz para reducir el parpadeo y minimizar la EMI. El mapa de iluminancia-brillo se utiliza para ajustar la atenuación.
Tecnología de actualización de región: defina una forma de marcar una región "sucia" para que cambiemos solo las cosas que se modificaron. Por ejemplo, si consideramos que desde un punto de vista industrial lo desglosamos en la sección de la barra de título, la parte del área de datos, la parte final contendría la parte de la barra de estado que, en este escenario, podría actualizarse individualmente, reduciendo así los niveles generales de consumo de energía para fines de operación de actualización en aproximadamente 30+ puntos porcentuales.
Gestión del tiempo de energía: durante el proceso de activación de la pantalla LCD, debemos esperar entre 100 y 120 ms para que la energía se estabilice, de modo que se evite el "retraso de la pantalla negra" y mejorar el tiempo requerido para el -período de activación a menos de 50 ms.
E innovaciones en materiales y procesos.
Vidrio ITO de baja impedancia: dope de iones metálicos (plata, por ejemplo), para reducir la resistencia de la película delgada de ITO, de 100 Ω/□ a 50 Ω/□ y reducir el consumo de energía de conducción en un 15 %.
Placa guía de luz estructurada con microprisma: la matriz de microcrestas en forma de V aumenta el uso de luz LED del 60% - 85% y reduce el no. de LED requerido para los mismos lúmenes en un 30%.
Estándares de la industria y certificación de eficiencia energética
Estándar internacional: IEC 62301 "Measureme ntmethod for tandb ypo wer con umptiono fhou seh olap ha pes", establece que el modo de suspensión del LCD industrial consume Menos o igual a 0. 5 W y su modo apagado consume Menos o igual a 0. 4 W.
Estándar nacional: GB21520 "Límites y grados de eficiencia energética para pantallas de computadora" estipula que el consumo de energía en reposo de las pantallas LCD industriales de alto rendimiento debe ser menor o igual a 0,8 W, y el consumo de energía cuando están apagados no debe exceder los 0,6 W.
