一, Zasada techniczna: Metoda jazdy określa wartość bazową zużycia energii
1. LCD kodu segmentu: Istota wyświetlacza statycznego o niskiej mocy
Wyświetlacz LCD z kodem segmentowym bezpośrednio steruje odchylaniem cząsteczek ciekłokrystalicznych za pomocą przezroczystych elektrod z tlenku indu i cyny (ITO), a zawartość wyświetlacza składa się ze stałych kodów segmentowych (takich jak liczby i symbole) bez konieczności częstego odświeżania. Jego zużycie energii składa się głównie z dwóch części:
Zużycie energii przez warstwę ciekłokrystaliczną: Odchylenie cząsteczki ciekłego kryształu wymaga jedynie prądu na poziomie mikroampera (5-10 μA) i zużywa energię tylko podczas przełączania stanów, przy prawie zerowym zużyciu energii podczas wyświetlania statycznego.
Pobór mocy podświetlenia: Jeśli stosowane jest boczne podświetlenie LED, pobór mocy pojedynczej diody LED wynosi około 15 mA, ale można go dodatkowo zmniejszyć poprzez sterowanie strefowe lub przyciemnianie PWM. Na przykład pewien przyrząd przemysłowy wykorzystuje 4 diody świetlne równolegle, a rzeczywisty pobór mocy wynosi tylko 60 mA (15 mA × 4) i obsługuje regulację jasności w zakresie 10% -100%.
Typowy przypadek: Test producenta falownika fotowoltaicznego pokazuje, że jego moduł LCD z kodem segmentowym ma całkowity pobór mocy wynoszący zaledwie 2,2 μA (w tym prąd sterujący MCU) w ciągłym stanie wyświetlania, przy czym prąd własny korpusu ekranu jest mniejszy niż 1 μA, czyli znacznie mniej niż w przypadku schematu TFT.
2. TFT-LCD: źródło dużej mocy dynamicznego odświeżania
TFT-LCD steruje stanem wyświetlania każdego piksela za pomocą układu cienkowarstwowych tranzystorów i wymaga ciągłego odświeżania, aby zachować stabilność obrazu. Jego zużycie energii składa się z trzech części:
Pobór mocy przez chipy sterownika: Na przykład pobór mocy układu scalonego sterownika HT1621 wynosi około 100 μA, podczas gdy pobór mocy przez chipy sterownika TFT zwykle osiąga kilka miliamperów.
Zużycie energii podświetlenia: Zużycie energii podświetlenia LED jest silnie powiązane z rozmiarem i jasnością ekranu. Na przykład 5-calowy ekran TFT zużywa około 1,5 W (12 V x 125 mA) mocy podświetlenia przy jasności 50%.
Pobór mocy podczas odświeżania: Obliczany przy częstotliwości odświeżania 60 Hz, wymaga odświeżania 60 razy na sekundę, przy każdym odświeżeniu zużywającym około 0,1 mJ energii, co skutkuje znacznie wyższym dynamicznym zużyciem energii niż wyświetlacz statyczny.
Rzeczywiste dane testowe: 7-calowy ekran TFT LCD firmy Innolux charakteryzuje się ciągłym poborem mocy wyświetlacza na poziomie 1,5 W w typowych scenariuszach przemysłowych i chociaż pobór mocy w trybie gotowości można zmniejszyć do poniżej 0,1 W, jest on nadal wyższy niż statyczny pobór mocy na poziomie mikroampera segmentowego wyświetlacza LCD.
2, Scenariusz zastosowania: Dopasowanie wymagań dotyczących zużycia energii w sterowaniu przemysłowym
1. Wyświetlacz LCD z kodem segmentu: preferowany wybór w przypadku urządzeń zasilanych bateryjnie
W scenariuszach zasilanych bateryjnie, takich jak ręczne terminale przemysłowe i przenośne detektory, charakterystyka niskiego-poboru mocy segmentowego wyświetlacza LCD może znacznie wydłużyć żywotność baterii. Na przykład:
Sprzęt górniczy: przy zastosowaniu segmentowego miernika głębokości wiercenia LCD, zasilanego 8 bateriami AA, może pracować nieprzerwanie przez 300 godzin (8 godzin na dobę), natomiast w przypadku zastosowania ekranu TFT czas pracy baterii ulegnie skróceniu do 50 godzin.
Przyrząd zewnętrzny: pewna stacja monitorowania meteorologicznego wykorzystuje wyświetlacz LCD z kodem segmentowym do wyświetlania danych o temperaturze i wilgotności. W szerokim zakresie temperatur od -20 stopni do+50 stopni pobór mocy wynosi zaledwie 0,3 mW (łącznie z podświetleniem), co spełnia wymagania systemów zasilania energią słoneczną o niskim poborze mocy.
2. TFT-LCD: niezbędny wybór w przypadku wyświetlania złożonych obrazów
W scenariuszach wymagających dynamicznych obrazów i wyświetlacza o-wysokiej rozdzielczości, niekorzystne zużycie energii przez wyświetlacz TFT-LCD można częściowo zrekompensować poprzez optymalizację projektu. Na przykład:
Przemysłowy interfejs HMI: interfejs człowiek-maszyna na określonej zautomatyzowanej linii produkcyjnej wykorzystuje 7-calowy ekran TFT. Mimo że pobór mocy sięga 2 W, ogólny współczynnik efektywności energetycznej jest nadal akceptowalny dzięki dynamicznemu przyciemnianiu (jasność spada do 10% w przypadku braku obsługi) i czasowemu uśpieniu.
Nadzór wideo: w pewnym terminalu monitorowania transportu kolejowego zastosowano ekran TFT o przekątnej 10,1- cala, który kontroluje dynamiczne zużycie energii w zakresie 5 W poprzez przyspieszanie sprzętowe i optymalizację procesora graficznego, spełniając wymagania monitorowania w czasie rzeczywistym.
3, Równoważenie kosztów i efektywności energetycznej: długoterminowa wartość segmentowego wyświetlacza LCD
1. Porównanie kosztów początkowych
Kod segmentu LCD: koszt modułu wynosi około 5-15 dolarów amerykańskich, koszt układu scalonego sterownika wynosi około 0,5-2 dolarów amerykańskich, a całkowity koszt to mniej niż 20 dolarów amerykańskich.
TFT-LCD: koszt 5-calowego modułu to około 30–50 dolarów, koszt układu sterownika to około 5–10 dolarów, a całkowity koszt przekracza 40 dolarów.
2. Analiza kosztów cyklu życia
Biorąc za przykład pewne urządzenie przemysłowe, zakładając żywotność 5 lat i dzienny czas pracy 16 godzin:
Rozwiązanie z wyświetlaczem LCD z kodem segmentu: pobór mocy 0,3 mW, 5-letnie zużycie energii około 2,1 kWh, koszt energii elektrycznej około 0,3 USD (w przeliczeniu na 0,15 USD/kWh).
Rozwiązanie TFT: zużycie energii 2 W, 5-letnie zużycie energii około 14,2 kWh, koszt energii elektrycznej około 2,1 USD.
Biorąc pod uwagę początkową różnicę w kosztach, segmentowe rozwiązanie LCD ma całkowity koszt w ciągu 5 lat, który jest o około 30 dolarów niższy niż TFT, wykazując znaczące zalety w zakresie efektywności energetycznej.
