一, Nguyên lý kỹ thuật: Phương pháp lái xe xác định đường cơ sở tiêu thụ điện năng
1. LCD mã phân đoạn: Bản chất công suất thấp của màn hình tĩnh
Mã phân đoạn LCD điều khiển trực tiếp độ lệch của các phân tử tinh thể lỏng thông qua các điện cực oxit thiếc indi (ITO) trong suốt và nội dung hiển thị của nó bao gồm các mã phân đoạn cố định (chẳng hạn như số và ký hiệu) mà không cần phải làm mới thường xuyên. Tiêu thụ năng lượng của nó chủ yếu bao gồm hai phần:
Tiêu thụ năng lượng của lớp tinh thể lỏng: Độ lệch phân tử tinh thể lỏng chỉ yêu cầu dòng điện ở mức microampe (5-10 μ A) và chỉ tiêu thụ năng lượng khi chuyển đổi trạng thái, với mức tiêu thụ điện năng gần như bằng 0 trong quá trình hiển thị tĩnh.
Mức tiêu thụ điện năng của đèn nền: Nếu sử dụng đèn nền LED lối vào bên cạnh, mức tiêu thụ điện năng của một hạt LED duy nhất là khoảng 15mA, nhưng nó có thể giảm hơn nữa thông qua điều khiển vùng hoặc điều chỉnh độ sáng bằng cách điều chỉnh độ sáng bằng xung. Ví dụ: một thiết bị công nghiệp nào đó sử dụng song song 4 hạt ánh sáng, mức tiêu thụ điện năng thực tế chỉ 60mA (15mA × 4) và hỗ trợ điều chỉnh độ sáng 10% -100%.
Trường hợp điển hình: Thử nghiệm của nhà sản xuất biến tần quang điện cho thấy mô-đun LCD mã phân đoạn của nó có tổng mức tiêu thụ điện năng chỉ 2,2 μ A (bao gồm cả dòng điều khiển MCU) ở trạng thái hiển thị liên tục, với dòng điện của thân màn hình nhỏ hơn 1 μ A, thấp hơn nhiều so với sơ đồ TFT.
2. TFT-LCD: Nguồn năng lượng cao của tính năng Làm mới động
TFT-LCD kiểm soát trạng thái hiển thị của từng pixel thông qua mảng bóng bán dẫn màng mỏng và yêu cầu làm mới liên tục để duy trì độ ổn định của hình ảnh. Tiêu thụ năng lượng của nó bao gồm ba phần:
Mức tiêu thụ điện năng của chip điều khiển: Ví dụ, mức tiêu thụ điện năng của IC điều khiển HT1621 là khoảng 100 μ A, trong khi mức tiêu thụ điện năng của chip điều khiển TFT thường đạt tới vài milliamp.
Tiêu thụ năng lượng của đèn nền: Mức tiêu thụ năng lượng của đèn nền LED có liên quan chặt chẽ đến kích thước và độ sáng của màn hình. Ví dụ: màn hình TFT 5 inch tiêu thụ khoảng 1,5W (12V x 125mA) công suất đèn nền ở độ sáng 50%.
Mức tiêu thụ năng lượng làm mới: Tính ở tốc độ làm mới 60Hz, nó cần làm mới 60 lần mỗi giây, với mỗi lần làm mới tiêu thụ khoảng 0,1mJ năng lượng, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng động cao hơn đáng kể so với màn hình tĩnh.
Dữ liệu thử nghiệm thực tế: Màn hình TFT LCD 7 inch của Innolux có mức tiêu thụ điện năng hiển thị liên tục là 1,5W trong các tình huống công nghiệp điển hình và mặc dù mức tiêu thụ điện năng ở chế độ chờ có thể giảm xuống dưới 0,1W nhưng vẫn cao hơn mức tiêu thụ điện năng tĩnh ở mức microampe của màn hình LCD phân đoạn.
2, Kịch bản ứng dụng: Phù hợp yêu cầu tiêu thụ điện năng trong điều khiển công nghiệp
1. LCD mã phân đoạn: lựa chọn ưu tiên cho các thiết bị chạy bằng pin
Trong các trường hợp chạy bằng pin chẳng hạn như thiết bị đầu cuối cầm tay công nghiệp và máy dò di động, đặc tính năng lượng thấp{0}}của màn hình LCD phân đoạn có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ pin. Ví dụ:
Thiết bị khai thác: sử dụng máy đo độ sâu khoan LCD phân đoạn, chạy bằng 8 pin AA, có thể hoạt động liên tục trong 300 giờ (8 giờ mỗi ngày), trong khi nếu sử dụng màn hình TFT thì thời lượng pin sẽ rút ngắn xuống còn 50 giờ.
Dụng cụ ngoài trời: Một trạm quan trắc khí tượng nào đó sử dụng LCD mã đoạn để hiển thị dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm. Trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -20 độ đến+50 độ , mức tiêu thụ điện năng chỉ 0,3mW (bao gồm cả đèn nền), đáp ứng yêu cầu năng lượng thấp của hệ thống cung cấp năng lượng mặt trời.
2. TFT-LCD: lựa chọn cần thiết để hiển thị hình ảnh phức tạp
Trong các trường hợp yêu cầu hình ảnh động và màn hình có độ phân giải-cao, nhược điểm về mức tiêu thụ điện năng của màn hình LCD- TFT có thể được bù đắp một phần bằng cách tối ưu hóa thiết kế. Ví dụ:
HMI công nghiệp: Giao diện người{0}}máy của một dây chuyền sản xuất tự động nhất định sử dụng màn hình TFT 7 inch. Mặc dù mức tiêu thụ điện năng đạt 2W nhưng tỷ lệ hiệu quả sử dụng năng lượng toàn diện vẫn ở mức chấp nhận được thông qua tính năng điều chỉnh độ sáng động (độ sáng giảm xuống 10% khi không có người điều khiển) và hẹn giờ ngủ.
Giám sát video: Một thiết bị đầu cuối giám sát vận chuyển đường sắt nhất định sử dụng màn hình TFT 10,1-inch, kiểm soát mức tiêu thụ điện năng động trong phạm vi 5W thông qua khả năng tăng tốc phần cứng và tối ưu hóa GPU, đáp ứng các yêu cầu giám sát theo thời gian thực.
3, Cân bằng giữa chi phí và hiệu quả năng lượng: Giá trị lâu dài của màn hình LCD phân đoạn
1. So sánh chi phí ban đầu
Mã phân đoạn LCD: Chi phí mô-đun khoảng 5-15 đô la Mỹ, chi phí IC điều khiển khoảng 0,5-2 đô la Mỹ và tổng chi phí dưới 20 đô la Mỹ.
TFT-LCD: Chi phí của mô-đun 5 inch là khoảng $30-50, chi phí của chip điều khiển là khoảng $5-10 và tổng chi phí vượt quá $40.
2. Phân tích chi phí vòng đời
Lấy một dụng cụ công nghiệp nào đó làm ví dụ, giả sử tuổi thọ là 5 năm và thời gian làm việc hàng ngày là 16 giờ:
Giải pháp LCD mã phân đoạn: Công suất tiêu thụ 0,3mW, điện năng tiêu thụ 5 năm khoảng 2,1kWh, chi phí điện năng khoảng 0,3 USD (tính theo 0,15 USD/kWh).
Giải pháp TFT: Điện năng tiêu thụ 2W, điện năng tiêu thụ trong 5 năm khoảng 14,2kWh, chi phí điện năng khoảng 2,1 USD.
Khi tính đến chênh lệch chi phí ban đầu, giải pháp LCD phân đoạn có tổng chi phí trong 5 năm thấp hơn khoảng 30 USD so với TFT, thể hiện lợi thế đáng kể về hiệu quả sử dụng năng lượng.
