一, Zasady techniczne i podstawy zużycia energii
1. Mechanizm poboru mocy wyświetlacza LCD z kodem segmentowym
Segmentowy wyświetlacz LCD kontroluje transmisję światła poprzez ugięcie cząsteczek ciekłokrystalicznych pod wpływem pola elektrycznego, a jego główny pobór mocy składa się z dwóch części:
Napęd warstwy ciekłokrystalicznej: Odchylenie cząsteczek ciekłokrystalicznych wymaga utrzymania napięcia przemiennego, przy typowym poborze mocy 5-10 μA (poziom mikroampera), należącym do kategorii bardzo niskiego zużycia energii;
System podświetlenia: W przypadku zastosowania podświetlenia LED pobór mocy pojedynczej diody LED wynosi około 15mA (poziom miliamperów), a całkowity pobór mocy zależy od liczby koralików LED i sposobu podłączenia (szeregowo/równolegle). Na przykład pewien przyrząd przemysłowy wykorzystuje 4 podświetlenia LED o całkowitym poborze mocy 60 mA, znacznie przekraczającym samą warstwę LCD.
Kluczowy wniosek: pobór mocy segmentowego wyświetlacza LCD zależy głównie od podświetlenia, a pobór mocy przez warstwę ciekłokrystaliczną można zignorować. Po wyłączeniu podświetlenia jego statyczny pobór mocy można zmniejszyć do μA, co jest odpowiednie dla scenariuszy zasilanych bateryjnie.
2. Mechanizm poboru mocy OLED
OLED to technologia wyświetlaczy samoświecących, w której każdy piksel niezależnie kontroluje emisję światła, a zużycie energii zależy od następujących czynników:
Liczba świecących pikseli: podczas wyświetlania na pełnym ekranie wszystkie piksele działają jednocześnie, co skutkuje maksymalnym zużyciem energii; Podczas wyświetlania koloru czarnego piksel jest wyłączony, a zużycie energii jest bliskie zeru;
Natężenie światła: Im wyższa jasność, tym większe zapotrzebowanie na prąd. Na przykład moduł OLED o przekątnej 0,96 cala zużywa około 0,08 W mocy w trybie pełnoekranowym w kolorze białym (maksymalna jasność), natomiast pobór mocy w czarnym tle można zignorować;
Obwód sterownika: Chipy sterownika OLED (takie jak SSD1306) zużywają kilkadziesiąt μA mocy, czyli znacznie mniej niż obwody sterownika podświetlenia.
Kluczowy wniosek: Zużycie energii przez wyświetlacze OLED jest silnie powiązane z wyświetlaną treścią, przy czym treści dynamiczne (takie jak wideo) zużywają znacznie więcej energii niż treści statyczne (takie jak tekst).
2, Porównanie zużycia energii: analiza danych i scen
1. Statyczna scena pokazowa
Wyświetlacz LCD z kodem segmentowym: Biorąc za przykład terminal logistyczny, wyświetlacz LCD z kodem segmentowym służy do wyświetlania numeru towaru, przy zawsze włączonym podświetleniu (2 diody LED) i całkowitym poborze mocy około 30 mA. Jeśli podświetlenie jest wyłączone, działa tylko warstwa LCD, a pobór prądu spada do 5 μA.
OLED: Podczas wyświetlania tej samej treści, OLED musi jedynie oświetlić niektóre piksele (np. część cyfrową), przy poborze mocy około 0,01 W (około 2 mA przy 5 V). Jest to mniej niż segmentowy wyświetlacz LCD z włączonym podświetleniem, ale wyższy niż segmentowy wyświetlacz LCD bez podświetlenia.
Wniosek: W przypadku wyświetlacza statycznego wyświetlacz LCD bez kodu segmentu podświetlenia ma najniższe zużycie energii; Gdy wymagane jest podświetlenie, diody OLED mogą mieć przewagę przy niskiej jasności.
2. Dynamiczna scena wyświetlania
Wyświetlacz LCD z kodem segmentu: Częstotliwość odświeżania wynosi zwykle poniżej 10 Hz, a zawartość dynamiczna (taka jak przewijane liczby) wymaga ciągłego podświetlenia przy stabilnym poborze mocy na poziomie 30–60 mA (w zależności od intensywności podświetlenia).
OLED: Biorąc za przykład pewien przemysłowy interfejs HMI (interfejs człowiek-maszyna), podczas wyświetlania wykresów dynamicznych pobór mocy OLED zmienia się w zależności od złożoności obrazu, osiągając szczyt 0,1 W (około 20 mA przy 5 V). Jednak średni pobór mocy jest niższy niż w przypadku podświetlenia LCD z kodem segmentowym, które jest zawsze włączone na pełnym ekranie.
Wniosek: W przypadku wyświetlaczy dynamicznych OLED może mieć niższy średni pobór mocy niż segmentowe schematy podświetlenia LCD ze względu na możliwość sterowania światłem na poziomie pikseli.
3. Sceny o ekstremalnej jasności
Segmentowy wyświetlacz LCD: Zwiększenie jasności podświetlenia wymaga zwiększenia liczby diod LED lub prądu, co skutkuje liniowym wzrostem zużycia energii. Na przykład instrument zewnętrzny wymaga 4 diod LED o wysokiej jasności przy mocnym świetle i poborze mocy 120 mA.
OLED: W trybie wysokiej jasności skoki prądu pikseli i zużycie energii mogą przekraczać wartości segmentowego wyświetlacza LCD. Na przykład pobór mocy określonego ekranu OLED w trybie HDR może osiągnąć 0,5 W (około 100 mA przy 5 V).
Wniosek: przy ekstremalnych wymaganiach dotyczących jasności schematy podzielonego podświetlenia LCD mogą być bardziej-energooszczędne.
3, zastosowanie w branży i bilans kosztów
1. Obowiązujące scenariusze segmentowego wyświetlacza LCD
Wymagania dotyczące niskiego zużycia energii: takie jak przenośne urządzenia medyczne i czujniki IoT, które wymagają-długiego czasu działania i ograniczonej pojemności baterii;
Typ wrażliwy na koszty: koszt segmentowych modułów LCD wynosi około 1-3 dolarów amerykańskich, znacznie mniej niż w przypadku OLED (5-15 dolarów amerykańskich);
Możliwość dostosowania do środowiska: segmentowy wyświetlacz LCD działa stabilnie w zakresie temperatur od -40 stopni do 85 stopni, dzięki czemu nadaje się do obiektów przemysłowych.
Obudowa: W niektórych inteligentnych licznikach zastosowano segmentowy wyświetlacz LCD, a podświetlenie włącza się tylko podczas interakcji z użytkownikiem. Pobór mocy całej maszyny w trybie czuwania wynosi mniej niż 10 μA, a żywotność baterii wynosi do 5 lat.
2. Obowiązujące scenariusze OLED
Wymagania dotyczące wysokiego kontrastu: takie jak inteligentne zegarki i okulary VR, które muszą wyświetlać delikatne obrazy;
Elastyczne wymagania dotyczące wyświetlaczy: zginalne właściwości OLED są odpowiednie dla urządzeń do noszenia;
Optymalizacja trybu ciemnego: w przypadku czytników-e-booków zużycie energii jest bliskie zeru na czarnym tle.
Obudowa: W pewnym przemysłowym terminalu przenośnym zastosowano ekran OLED, a wyłączenie nieistotnych pikseli w ciemnym pomieszczeniu wydłuża żywotność baterii o 30%.
