一, l'essència tècnica del sistema de retroil·luminació de la pantalla de codi de segment
La pantalla de codi de segment en si pertany als dispositius d'emissió de llum passiva-, i el seu principi de visualització es basa en els canvis de disposició de les molècules de cristall líquid sota l'acció d'un camp elèctric, aconseguint la transmissió selectiva de la llum a través de pel·lícules polaritzadores. A causa del fet que els materials de cristall líquid en si mateixos no emeten llum, han de dependre de fonts de llum externes (és a dir, sistemes de retroil·luminació) per aconseguir una visualització visible. Els sistemes de retroil·luminació solen estar compostos per components com fonts de llum LED, plaques de guia de llum, pel·lícules reflectants i pel·lícules de difusió. El seu consum d'energia representa el 60% -80% del consum total d'energia de les pantalles de codi segmentat, la qual cosa les converteix en l'objecte principal de l'optimització de l'estalvi d'energia.
Des d'una perspectiva d'arquitectura tècnica, hi ha dos modes típics de control de la llum de fons:
Tipus de control global: il·lumina tota l'àrea de visualització mitjançant una única font de retroil·luminació, adequada per a escenes de visualització digital senzilles, com ara bàscules electròniques i termòmetres.
Tipus de control de particions: utilitzant diversos conjunts de LED per aconseguir un ajust independent de la llum de fons regional, que s'utilitza habitualment en dispositius de visualització gràfics complexos com ara comptadors intel·ligents i monitors mèdics.
2, Avenç en la-tecnologia d'estalvi d'energia a nivell de maquinari
1. Innovació en materials de fonts de llum
Industry leading companies such as Yangrun Electronics have jointly developed ultra-high resistivity (ρ>10 ¹Ω· cm) liquid crystal formulas with upstream material suppliers, reducing the leakage current of liquid crystal cells to below 0.1 μ A. Combined with high-efficiency (>20 LM/W) LED light sources and high reflectivity (>Plaques de guia de llum del 98%), el consum d'energia de la retroil·luminació es redueix en un 40% mentre es manté la brillantor de la pantalla. Per exemple, en un determinat projecte de comptador d'aigua intel·ligent, s'utilitza un mòdul de retroil·luminació personalitzat per aconseguir una durada de la bateria de 10 anys amb un corrent de treball de 5 μ A.
2. Optimització del circuit d'accionament
L'elecció del controlador IC afecta directament l'eficiència de la llum de fons. Les solucions principals inclouen:
Xip de corrent estàtica baixa: com el controlador IC de la sèrie HT1621, amb un corrent estàtic tan baix com 0,5 μ A, compatible amb el mètode de conducció de 1/2 polarització, pot reduir el consum d'energia d'escaneig dinàmic en un 30%.
Circuit d'atenuació intel·ligent: aconsegueix un ajust de brillantor del 0-100% mitjançant la tecnologia PWM (modulació d'amplada de pols) i coopera amb sensors fotosensibles per aconseguir un control adaptatiu de la llum ambiental. Una funda de dispositiu mèdic mostra que aquesta tecnologia ajusta dinàmicament el consum d'energia de la llum de fons amb la brillantor ambiental, aconseguint una taxa d'estalvi d'energia del 55%.
3. Disseny d'innovació estructural
El sistema de retroil·luminació modular desenvolupat per Ningbo Xuda Electronics aconsegueix un estalvi d'energia mitjançant el següent disseny:
Estructura de guia de llum en capes: col·loqueu la font de llum LED a la vora de la placa de guia de llum i utilitzeu el principi de reflexió total per aconseguir una sortida de llum uniforme i reduir la pèrdua de llum.
Control de partició intel·ligent: divideix l'àrea de visualització en una matriu de 4 × 4, controla de manera independent l'interruptor de la llum de fons de cada partició mitjançant MCU i desactiva la il·luminació de les àrees no essencials quan es mostra contingut estàtic.
3, Pràctica d'estalvi d'energia de l'estratègia de control de programari
1. Gestió d'energia a nivell del sistema
En els sistemes Linux integrats, el control de la llum de fons es pot aconseguir a través de tres camins:
Control de la interfície Sysfs: escriviu directament al fitxer /sys/class/packlight/packlight0/brightness (0 està tancat), adequat per a escenaris de controlador estàndard.
Crida ioctl de Framebuffer: controlada mitjançant l'ordre FBIOBLANK (amb el paràmetre 1 desactivat), adequada per a sistemes personalitzats sense suport sysfs.
Control directe GPIO: si la llum de fons està connectada al pin GPIO, la resposta de nivell de mil·lisegons es pot aconseguir mitjançant les operacions del directori/sys/class/gpio.
Les dades de prova reals d'un determinat projecte de controlador industrial mostren que després d'adoptar l'estratègia de control dinàmic de la llum de fons:
Quan es mostra contingut estàtic: la freqüència de refresc s'ha reduït de 60 Hz a 5 Hz, el consum d'energia es va reduir un 72%
En mode nocturn: la brillantor de la llum de fons baixa al 10%, el consum d'energia disminueix un 89%
Quan la llum de fons està completament apagada: el consum total d'energia de la màquina disminueix de 2,2 mA a 0,57 mA
2. Algorisme-d'estalvi d'energia de la capa d'aplicació
L'"algorisme d'estalvi d'energia-conscient de l'escenari" desenvolupat pels fabricants de dispositius intel·ligents pot aconseguir:
Il·luminació de fons activada per botons: només il·lumina la il·luminació de fons quan l'utilitza l'usuari i s'apaga automàticament després de 3 segons
Retroil·luminació d'alarma anormal: només il·lumina la llum de fons vermella quan el dispositiu falla i roman apagat en estat normal
Estratègia de repòs cronometrat: introduïu automàticament el mode de repòs profund durant les hores no laborals en funció dels patrons d'ús del dispositiu
Després d'aplicar aquest algorisme a un determinat projecte de comptador intel·ligent, el temps de retroiluminació es va reduir d'una mitjana de 8 hores al dia a 15 minuts i l'estalvi energètic anual va arribar als 1,2 kWh.
4, casos d'aplicació de la indústria i validació de dades
1. Àmbit d'equips mèdics
Una determinada marca de monitor adopta la tecnologia de control de la retroil·luminació de la partició, dividint l'àrea de visualització en tres particions independents: freqüència cardíaca, oxigen a la sang i pressió arterial. Durant la fase de monitorització estable, només es manté la llum de fons de la partició de la pantalla actual, el consum d'energia mesurat es redueix de 12 mA a 3,5 mA i la durada de la bateria s'allarga a 72 hores.
2. En l'àmbit de les cases intel·ligents
Un cert termòstat intel·ligent aconsegueix:
Strong light environment (>1000 lux): brillantor de la llum de fons del 100%
Il·luminació moderada (300-1000 lux): brillantor de la llum de fons del 50%
Entorn amb poca llum (<300lux): Backlight brightness of 20%
Mode nocturn (<50lux): Backlight off
Aquesta solució redueix el consum diari d'energia de l'equip de 0,8 Wh a 0,2 Wh, complint amb els estàndards d'eficiència energètica ERP de la UE.
3. Àmbit de la instrumentació industrial
Un determinat transmissor de pressió adopta l'estratègia de "control dinàmic + retroil·luminació":
Supervisió normal: actualitzeu les dades cada 5 segons, la llum de fons apagada
Canvi de dades: quan es detecten fluctuacions de pressió, actualitzeu i il·lumineu immediatament la llum de fons (durant 2 segons)
Estat d'alarma: il·lumina contínuament la llum de fons vermella fins que es resolgui l'error
Les proves han demostrat que aquesta solució allarga la vida útil de la bateria del dispositiu de 3 anys a 5 anys i redueix els costos de substitució de la bateria en un 60%.
