Fizyczna istota podświetlenia pod względem zużycia energii: kwadratowa zależność między natężeniem światła a natężeniem prądu.
W odniesieniu do zużycia energii elektrycznej przez systemy podświetlenia; istnieją ogólne zasady, które można wyprowadzić z fizyki: jeśli spojrzysz na to, ile energii zużywa, liczy się tutaj to, jak silny będzie prąd zasilający. Większość z nich dotyczy także podświetleń LCD/Mini LED: wyświetlacz LCD wymaga modułów podświetlenia jako punktu wyjścia, mini-LED tworzy strefy kontrolowanego oświetlenia za pomocą gęstych rzędów mikro-chipów LED, więc całkowite zużycie zależy od tego, ile z nich jest włączonych, a także od ich aktualnego poziomu.
Zazwyczaj, gdy odtwarzam filmy HDR na moim 85-calowym mini telewizorze LED, zużywam około 400 W, jeśli włączone jest całe podświetlenie i pełna jasność, czyli około 1000 nitów. Ale kiedy przełączymy się na SDR, a następnie przyciemnimy wszystko do około dwustu watów, spada on dramatycznie, właściwie o całkiem sporo, więc obecnie wynosi około dwunastu. Porównanie pokazuje nam, jak duży wpływ ma jasność na zużycie energii.
Technologia dynamicznego ściemniania: wymagająca manipulacja, obejmująca cały świat lub na poziomie szczegółowym.
Aby przełamać „wysoką jasność=wysokie zużycie energii”, w branży opracowano-wielopoziomową technologię dynamicznego przyciemniania, która równoważy jasność i zużycie energii poprzez analizę zawartości wyświetlacza i oświetlenia otoczenia w czasie rzeczywistym-.
Globalne dynamiczne przyciemnianie (LABC).
Adaptacyjna kontrola jasności światła (LABC) jest kontrolowana na podstawie jasności otoczenia z czujników, a następnie dostosowuje jasność zgodnie z tymi algorytmami. Na przykład:
Scenariusz ciemnego środowiska Gdy oświetlenie otoczenia < 100 luksów Jasność podświetlenia spadnie do 50 ntów poniżej, zmniejsza moc o 60%
Silne oświetlenie: na zewnątrz w bezpośrednim świetle słonecznym, jasność podświetlenia podwyższona powyżej 800 nitów, aby zachować dobrą widoczność ekranu.
Realizacja techniczna: Czujnik światła zamienia sygnał świetlny na elektryczny. Układ sterujący określa najlepszy poziom jasności na podstawie obliczeń PID. Działa również w oparciu o mechanizm ściemniania PWM. Z niektórych danych producentów smartfonów wynika, że technologia LABC może-zmniejszyć zużycie energii ekranu o 15–20%, a jednocześnie jeszcze lepiej poprawić widoczność ekranów.
Lokalne przyciemnianie
Źródła światła LCD i mini LED mogą wykorzystywać technologię lokalnego przyciemniania, która może sprawić, że wyświetlacz będzie miał lepszy kontrast „jasnych punktów bardziej białych niż zwykle i ciemnych punktów bardziej ciemnych”, zmieniając tylko niektóre części mocy podświetlenia bez jednoczesnego zużywania zbyt dużej mocy. Jak na przykład:
Podświetlenie Mini LED to ekran podzielony na setki, a nawet tysiące części, z których każda ma własną kontrolę nad prądem diody. Wyświetlanie czarnych scen może wyłączyć diodę LED odpowiedniej partycji, tworząc „prawdziwą czerń” i oszczędzając energię.
Podświetlenie LCD z bocznym wejściem: poprzez optymalizację rozkładu światła poprzez wykorzystanie wzoru punktów na płytce prowadzącej światło i w połączeniu z algorytmem dynamicznego przyciemniania, aby przyciemnić podświetlenie, gdy wyświetla ciemniejszą zawartość.
Obsługa danych: po zastosowaniu lokalnego przyciemniania stref 2000, 65-calowy mini telewizor LED zaoszczędził 35% więcej energii niż gdyby był w trybie globalnego przyciemniania w przypadku dużej zawartości ciemności, a także zwiększył współczynnik kontrastu o 1000000:1.
ContentAdaptive Control (CABC): 优化像素级的电能消耗.
Adaptacyjna kontrola jasności treści (CABC) polega na dynamicznej kontroli intensywności podświetlenia i skali szarości pikseli, co pozwala analizować rozkład jasności wyświetlanej zawartości i uzyskać dobry kompromis pomiędzy „niezmienionym obrazem” a „zaoszczędzoną energią”. Podstawowa logika jest tutaj:
Analiza obrazu: Sterowanie chipem w celu obliczenia histogramu obrazu i ustalenia proporcji jasnych i ciemnych części.
Regulacja podświetlenia: zmniejsz intensywność podświetlenia zgodnie z rozkładem jasności treści, np. od 100% do 70%.
Kompensacja pikseli: zwiększ poziom szarości pikseli, na przykład zwiększając (100 100 100) → (140 140 140) w celu rozjaśnienia z powodu słabszego podświetlenia.
Scenariusz zastosowania:
Obraz statyczny: Zdjęcia/dokumenty są wyświetlane z 30% redukcją podświetlenia poprzez CABC, ale obrazy pozostają jasne dzięki kompensacji pikseli.
Dynamiczne wideo: Szczytowa luminancja HDR z cabc wzrosłaby nieco, ale nadal całkiem sporo, w przypadku scen, w których jest dużo szczegółów, chcemy zobaczyć więcej, a następnie zmniejszamy również podświetlenie, które nic nie robi.
Dane branżowe: Po zastosowaniu technologii CABC tablet przeglądający strony internetowe zużywa o 18% mniej energii, a wideo jest o 12% wydajniejsze, użytkownik subiektywnie nie stwierdza żadnych problemów z jakością.
Innowacje w zakresie materiałów i obwodów: zmniejszenie zużycia energii u podstaw.
Należy wziąć pod uwagę także innowacje w sprzęcie, a nie tylko w zakresie algorytmów oprogramowania. Przemysł wprowadza ulepszenia w postaci zwiększenia efektywności energetycznej poprzez udoskonalanie materiałów stosowanych w podświetleniach, sposobu ich wykonania i wykorzystania.
Wydajny materiał luminescencyjny
Kropki kwantowe: Owiń niebieską diodę LED folią z kropkami kwantowymi, aby emitowała tylko bardzo czerwone i bardzo zielone światło, aby zwiększyć jasność światła (lm/W) i zmniejszyć zużycie energii przez podświetlenie. Wydajność podświetlenia: telewizor LCD z{{1}kropkami kwantowymi ma o 25% wyższą skuteczność podświetlenia- niż telewizor tradycyjny;
Mini chip LED: wykorzystuje strukturę typu flip chip, dzięki czemu zmniejsza się niedrożność elektrody i zwiększa się skuteczność świetlna. Chip Mini LED jednej firmy ma skuteczność świetlną na poziomie 200lm/W, czyli o 40% więcej niż zwykłe diody LED.
Ulepsz obwód napędu doładowania
Obwód sterujący podświetleniem o podwyższonym napięciu wykorzystujący technologię zasilaczy impulsowych, których wydajność wpływa na ilość pobieranej energii. Przemysł dokona tego rodzaju optymalizacji w celu ulepszenia:
Technika prostowania synchronicznego-: użycie tranzystorów MOSFET zamiast diod w celu uzyskania niższych strat i wyższej sprawności > 95%.
Dynamiczna częstotliwość ściemniania: zmodyfikuj częstotliwość PWM zgodnie ze swoimi potrzebami, obniżając ją przy mniej jasnym świetle, aby zmniejszyć straty przełączania.
Inteligentna kontrola prądu: dostosowuje prąd diod LED-w czasie rzeczywistym za pomocą pętli sprzężenia zwrotnego, aby nie marnować energii w wyniku przesterowania diod LED.
Obudowa: Po zastosowaniu układu sterownika GaN wydajność podświetlenia niektórych smartfonów wzrasta do 92% z 85% przy 500 nitach. Jednocześnie oszczędność energii wynosi około 0,3 W.
