Nguyên tắc kỹ thuật: Cơ sở năng lượng-thấp cho LCD.
Mức tiêu thụ điện năng của LCD chủ yếu bắt nguồn từ 3 loại sau: hệ thống đèn nền, mạch điều khiển, làm mới màn hình. Trong trường hợp chạy bằng pin, nó sẽ cần 3 cải tiến sau: Có hệ thống.
Hệ thống đèn nền: làm mờ động, nguồn sáng hiệu quả cao
Nguồn cung cấp năng lượng lớn nhất cho LCD là đèn nền (60%-80%). Loại truyền thống sử dụng đèn LED có độ sáng-cố định và nhu cầu tiêu thụ điện năng thấp sẽ đưa ra những điều sau:
Điều chỉnh độ sáng bằng tín hiệu điều khiển bằng xung điện: Nó sáng lên bằng cách thay đổi xung có tần số > 1kHz, để ngăn chặn sự thay đổi nhiệt độ do làm mờ tín hiệu tương tự. Ví dụ: Đồng hồ đo nước EM chạy bằng pin, sử dụng cảm biến ánh sáng xung quanh như BH1750 để biết cường độ ánh sáng theo thời gian thực- và điều khiển đèn nền-phù hợp giúp giảm hơn 40% mức tiêu thụ Điện năng đo được.
Nguồn sáng hiệu quả: Chọn đèn LED có công suất thấp hơn như 0,2W/mỗi đèn hoặc chọn đèn nền phát ra từ bên cạnh để giảm lượng ánh sáng bị mất. Một số thiết bị ưa thích sử dụng công nghệ đèn nền Mini LED giúp giảm lượng điện năng tiêu thụ thông qua hệ thống chiếu sáng được điều khiển theo vùng.
Mạch truyền động: bộ lưu trữ-sạc trước, khớp nối động
Trình điều khiển LCD truyền thống yêu cầu làm mới liên tục tụ điện pixel, do đó yêu cầu năng lượng động rất cao. Công nghệ được cấp bằng sáng chế từ Thành Đô Jiutian Huaxin giải quyết mọi việc bằng cách sử dụng:
Lưu trữ-sạc trước: Trong khoảng thời gian đèn nền của khung hiện tại bật, hãy lưu trữ tín hiệu dữ liệu trong tụ điện vào những thời điểm không cần ghi tín hiệu vào các đường dây để không gây ra hiện tượng mất mát khi chuyển đổi tần số-cao khi ghi từng dòng.
Bù ghép động: Giữ sự cân bằng năng lượng của tụ điện với năng lượng của tín hiệu ghép nối để giúp chính tụ điện có thể tự điều khiển sự quay của tinh thể lỏng-; và do đó giảm tổng điện áp truyền động cần thiết (+5V xuống + 2. 5V) dẫn đến giảm trực tiếp tại nguồn trong số liệu tiêu thụ IC.
Timing optimization: reduce pixel voltage write time from current 16. 7 μ s/line to nearly complete in parallel, extend backlight "ON" time (current 30%-40% of scan, now >70%), tăng độ sáng 20%-30% bằng cách tiết kiệm năng lượng đèn nền.
Làm mới màn hình: Cập nhật khu vực và giấc ngủ thông minh
Chế độ ngủ thông minh: IC điều khiển LCD hiện đại (chẳng hạn như ILI9341) có một số chế độ-năng lượng thấp khác nhau. Giống như nếu bạn muốn nó chuyển sang chế độ ngủ sau 30 giây. không hoạt động, cắt nguồn AVDD, VGH/VGL, thời gian đánh thức chậm dưới 100 – 120 ms.
Công nghệ làm mới khu vực: Chỉ cập nhật những phần đã thay đổi, như số và không vẽ lại toàn bộ màn hình. Đã xác định nhãn khu vực "Bẩn"{2}}. Đo được mức tiêu thụ điện năng giảm hơn 30% bằng cách này.
Thông số chính: Tiêu chí lựa chọn cho màn hình LCD có công suất-thấp
Trong màn hình LCD của thiết bị chạy bằng pin, hãy chú ý khi thực hiện các lựa chọn sau:
Chỉ số tiêu thụ điện năng
Dòng điện hoạt động: Dòng điện hoạt động trong trường hợp dành cho mô-đun TFT – LCD 3,5 inch, dòng điện hoạt động bình thường thường có cường độ ở mức gần 60mA khi được cung cấp ở mức 3,3V. Thiết kế công suất thấp cần thấp hơn nữa; ít hơn 20mA.
DÒNG NGỦ NÊN ÍT HƠN 1uA ĐỂ TRÁNH MẤT CHẾ ĐỘ CHỜ.
Mức tiêu thụ điện của đèn nền: Đèn nền LED là lựa chọn ở đây và một đèn sẽ tiêu thụ không quá 0. 5 W.
Hiệu suất hiển thị
Ngược lại: độ tương phản cao 1000:1 có thể giảm nhu cầu độ sáng của đèn nền và nhờ đó giúp tiết kiệm điện.
Phối cảnh: Góc nhìn rộng như 178 độ sẽ làm giảm tần suất người dùng thay đổi góc nhìn, giảm mức năng lượng sử dụng để tương tác.
Độ phân giải: Chọn dựa trên nhu cầu thay vì ám ảnh về độ phân giải tối đa vì việc này tiêu tốn nhiều năng lượng hơn cho các pixel bổ sung.
Khả năng thích ứng môi trường
Nhiệt độ làm việc: Thiết bị chạy bằng pin-thường xuyên được đưa ra ngoài và phải chịu được nhiệt độ từ -40 độ đến 85 độ .
Cấp độ bảo vệ: IP68, có thể chìm trong nước trong thời gian dài và áp dụng cho kịch bản giám sát chất lượng nước.
Giao diện, Tích hợp.
Loại giao diện Chọn giữa I80 rẻ nhưng nhanh hoặc MIPI DSI tốc độ cao, công suất thấp.
Tích hợp: Chọn các mô-đun có IC điều khiển riêng để không có nhiều thiết bị ngoại vi.
Phương pháp tối ưu hóa cho cấp độ hệ thống-Cấu trúc tiết kiệm năng lượng
Cần lựa chọn màn hình LCD công suất thấp phù hợp để phối hợp với tổng thể thiết kế tạo thành một kiến trúc tiết kiệm năng lượng toàn diện:
Tối ưu hóa quản lý năng lượng
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >Hiệu suất 85% cho mạch lái xe.
Chuyển đổi nguồn điện động: Chuyển đổi đường ray nguồn dựa trên trạng thái của màn hình, tắt tất cả-nguồn điện không cần thiết khi ở chế độ ngủ.
Kiểm soát hợp tác phần mềm
Công nghệ điều chế tần số động: Tự động điều chỉnh tần số xung nhịp của I80 tùy theo nội dung hiển thị. Đối với mẫu, chẳng hạn như giảm xuống dưới 10hz khi nó ở trạng thái nghỉ hoặc tăng lên khoảng 60Hz khi nó di chuyển xung quanh và có số đo để có thể hiển thị giá trị thực tế cho những gì đã được lưu từ 40%.
Thuật toán độ sáng thích ứng: Chúng tôi xây dựng một bảng tương quan với lượng ánh sáng khác nhau với một tỷ lệ phần trăm độ sáng nhất định (như khi không có ánh sáng, chúng tôi sẽ chỉ sử dụng 10 phần trăm độ sáng) cũng như một bảng sử dụng cảm biến xung quanh và liên tục thay đổi chúng cho chúng tôi theo phát hiện của họ.
Thiết kế phần cứng tiết kiệm năng lượng-
MCU công suất thấp: Chọn MCU tiêu thụ điện năng cực thấp như Renesas RL78 / L13 và nó chỉ tiêu thụ dòng điện làm việc khoảng 100μ A/ Mhz.
Vật liệu ít rò rỉ: Vật liệu có hằng số điện môi cao như Al2O3 đang được sử dụng làm tụ điện-lưu trữ trước và tụ điện giữ nhằm giảm tĩnh điện tiêu thụ.
Trường hợp điển hình: Xác minh thực tế về nguồn điện từ pin.
Trường hợp 1: Máy đo nước sóng EM chạy bằng pin
Đồng hồ cấp nước đô thị: 6 năm.
Màn hình LCD TFT 3,5 inch, Đèn nền LCD Công suất tiêu thụ: 0,8W, LCD Dòng điện hoạt động: 15mA (Nguồn 3,3V).
Các biện pháp tối ưu hóa:
Với việc sử dụng công nghệ điều chỉnh độ sáng bằng xung điều chỉnh độ sáng xung quanh và cảm biến ánh sáng xung quanh để giảm mức tiêu thụ điện năng của đèn nền xuống 45%.
Mạch điều khiển lưu trữ trước sạc tích hợp giúp giảm 30% năng lượng mà IC điều khiển sử dụng.
30 phút không thiết lập thao tác nào để chuyển sang chế độ ngủ, dòng điện ngủ là 0,5μA.
Kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy công suất của toàn bộ máy giảm từ 200 mW xuống 80 mW và hiện tại nó có thể sử dụng pin cho đến nay trong khoảng thời gian 8 năm.
Case – Một màn hình y tế di động.
Tình huống áp dụng: sơ cứu ngoài trời, cần phải làm việc không ngừng nghỉ trong 24 giờ.
Lựa chọn LCD: OLED 2,4-inch (thay thế LCD truyền thống), nhưng rất đắt; cuối cùng chọn màn hình LCD-LCD-công suất thấp với dòng điện hoạt động 12mA (nguồn điện 2,8V).
Các biện pháp tối ưu hóa:
Sử dụng công nghệ làm mới khu vực, chỉ cập nhật những vùng hình ảnh đã thay đổi do thay đổi nhịp tim, lượng oxy trong máu, v.v.
Mạch điều khiển khớp nối động-tích hợp sử dụng điện áp điều khiển đã giảm độ lớn từ -5V đến -3V;
Các mô-đun 4G có công suất thấp-như Air780E để đồng bộ hóa dữ liệu, giảm thời gian chờ LCD.
Kết quả thử nghiệm thực tế: điện năng tiêu thụ của toàn máy giảm 150mW xuống còn 60mW và đáp ứng yêu cầu sử dụng trong 24 giờ.
