一, Principi tècnic: el mètode de conducció determina la línia de base del consum d'energia
1. LCD de codi de segment: essència de baixa potència de la pantalla estàtica
El codi de segment LCD controla directament la desviació de les molècules de cristall líquid mitjançant elèctrodes transparents d'òxid d'indi i estany (ITO), i el seu contingut de visualització consisteix en codis de segment fix (com ara números i símbols), sense necessitat d'una actualització freqüent. El seu consum d'energia es compon principalment de dues parts:
Consum d'energia de la capa de cristall líquid: la desviació de la molècula de cristall líquid només requereix un corrent de nivell de microamperes (5-10 μ A) i només consumeix energia durant la commutació d'estat, amb un consum d'energia gairebé nul durant la visualització estàtica.
Consum d'energia de retroil·luminació: si s'utilitza una llum de fons LED d'entrada lateral, el consum d'energia d'una sola perla LED és d'uns 15 mA, però es pot reduir encara més mitjançant el control de zona o l'atenuació PWM. Per exemple, un determinat instrument industrial utilitza 4 perles de llum en paral·lel, amb un consum d'energia real de només 60 mA (15 mA × 4) i admet l'ajust de la brillantor del 10% al 100%.
Cas típic: la prova d'un fabricant d'inversor fotovoltaic mostra que el seu mòdul LCD de codi de segment té un consum total d'energia de només 2,2 μ A (inclòs el corrent de conducció MCU) en estat de visualització contínua, amb el propi corrent del cos de la pantalla inferior a 1 μ A, molt inferior a l'esquema TFT.
2. TFT-LCD: la font d'alta potència de l'actualització dinàmica
TFT-LCD controla l'estat de visualització de cada píxel mitjançant una matriu de transistors de pel·lícula fina i requereix una actualització contínua per mantenir l'estabilitat de la imatge. El seu consum d'energia es compon de tres parts:
Consum d'energia dels xips del controlador: per exemple, el consum d'energia del controlador IC HT1621 és d'uns 100 μ A, mentre que el consum d'energia dels xips del controlador TFT sol arribar a diversos mil·liampes.
Consum d'energia de retroil·luminació: el consum d'energia de retroil·luminació LED està molt relacionat amb la mida i la brillantor de la pantalla. Per exemple, una pantalla TFT de 5 polzades consumeix aproximadament 1,5 W (12 V x 125 mA) de llum de fons amb una brillantor del 50%.
Consum d'energia d'actualització: calculada a una freqüència de refresc de 60 Hz, s'ha d'actualitzar 60 vegades per segon, amb cada actualització que consumeix aproximadament 0,1 mJ d'energia, el que resulta en un consum d'energia dinàmic significativament més gran que la pantalla estàtica.
Dades reals de la prova: la pantalla LCD TFT de 7 polzades d'Innolux té un consum d'energia de visualització contínua d'1,5 W en escenaris industrials típics, i tot i que el consum d'energia en espera es pot reduir per sota de 0,1 W, encara és superior al consum d'energia estàtica a nivell de microamperes de la pantalla LCD segmentada.
2, Escenari d'aplicació: Compliment dels requisits de consum d'energia en el control industrial
1. LCD de codi de segment: l'opció preferida per als dispositius amb bateria
En escenaris amb bateria, com ara terminals industrials portàtils i detectors portàtils, les característiques de baixa-potència de la pantalla LCD segmentada poden allargar significativament la durada de la bateria. Per exemple:
Un equip de mineria: utilitzant un indicador de profunditat de perforació LCD segmentat, alimentat per 8 piles AA, pot funcionar contínuament durant 300 hores (8 hores al dia), mentre que si s'utilitza una pantalla TFT, la durada de la bateria s'escurçarà a 50 hores.
Instrument a l'aire lliure: una determinada estació de control meteorològic utilitza un codi de segment LCD per mostrar dades de temperatura i humitat. En un ampli rang de temperatures de -20 graus a+50 graus, el consum d'energia és de només 0,3 mW (inclosa la llum de fons), complint els requisits de baixa potència dels sistemes de subministrament d'energia solar.
2. TFT-LCD: una opció necessària per a la visualització d'imatges complexes
En escenaris que requereixen imatges dinàmiques i visualització d'alta-resolució, el desavantatge del consum d'energia de la pantalla LCD TFT- es pot compensar parcialment optimitzant el disseny. Per exemple:
HMI industrial: la interfície humà-màquina d'una determinada línia de producció automatitzada adopta una pantalla TFT de 7 polzades. Tot i que el consum d'energia arriba als 2 W, la relació completa d'eficiència energètica encara és acceptable mitjançant l'atenuació dinàmica (la brillantor baixa fins al 10% quan no és tripulat) i el son programat.
Videovigilància: un determinat terminal de supervisió del trànsit ferroviari adopta una pantalla TFT de 10,1-polzades, que controla el consum d'energia dinàmic en 5 W mitjançant l'acceleració de maquinari i l'optimització de la GPU, complint els requisits de supervisió en temps real.
3, Equilibri de costos i eficiència energètica: el valor a llarg termini de la pantalla LCD segmentada
1. Comparació de costos inicials
Codi de segment LCD: el cost del mòdul és d'uns 5-15 dòlars dels EUA, el cost de l'IC del controlador és d'uns 0,5-2 dòlars dels EUA i el cost total és inferior a 20 dòlars dels EUA.
TFT-LCD: el cost d'un mòdul de 5 polzades és d'uns 30-50 USD, el cost del xip del controlador és d'uns 5-10 USD i el cost total supera els 40 USD.
2. Anàlisi de costos del cicle de vida
Prenent com a exemple un determinat instrument industrial, suposant una vida útil de 5 anys i un temps de treball diari de 16 hores:
Solució LCD de codi de segment: consum d'energia de 0,3 mW, consum d'energia a 5 anys d'aproximadament 2,1 kWh, cost d'electricitat d'aproximadament 0,3 USD (calculat a 0,15 USD/kWh).
Solució TFT: consum d'energia de 2 W, consum d'energia de 5 anys d'aproximadament 14,2 kWh, cost d'electricitat d'aproximadament 2,1 dòlars.
Tenint en compte la diferència de cost inicial, la solució LCD segmentada té un cost total de 5 anys que és aproximadament 30 dòlars inferior al TFT, cosa que demostra avantatges importants en eficiència energètica.
