一, Τεχνικές αρχές και βασικές αρχές κατανάλωσης ενέργειας
1. Μηχανισμός κατανάλωσης ρεύματος LCD με κωδικό τμήματος
Η τμηματοποιημένη οθόνη LCD ελέγχει τη μετάδοση του φωτός μέσω της εκτροπής των μορίων υγρών κρυστάλλων υπό τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου και η βασική της κατανάλωση ενέργειας προέρχεται από δύο μέρη:
Μετάδοση κίνησης στρώματος υγρών κρυστάλλων: Η εκτροπή των μορίων υγρών κρυστάλλων απαιτεί συντήρηση εναλλασσόμενης τάσης, με τυπική κατανάλωση ισχύος 5-10 μ A (στάθμη μικροαμπέρ), που ανήκει στην κατηγορία εξαιρετικά χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας.
Σύστημα οπίσθιου φωτισμού: Εάν χρησιμοποιείται οπίσθιος φωτισμός LED, η κατανάλωση ενέργειας ενός μόνο σφαιριδίου LED είναι περίπου 15 mA (επίπεδο milliampere) και η συνολική κατανάλωση ενέργειας εξαρτάται από τον αριθμό των σφαιριδίων LED και τη μέθοδο σύνδεσης (σειρά/παράλληλη). Για παράδειγμα, ένα συγκεκριμένο βιομηχανικό όργανο χρησιμοποιεί 4 οπίσθιους φωτισμούς LED με συνολική κατανάλωση ισχύος 60 mA, που υπερβαίνει κατά πολύ το ίδιο το στρώμα LCD.
Βασικό συμπέρασμα: Η κατανάλωση ενέργειας της τμηματοποιημένης οθόνης LCD καθορίζεται κυρίως από τον οπίσθιο φωτισμό και η κατανάλωση ενέργειας του στρώματος υγρών κρυστάλλων μπορεί να αγνοηθεί. Μετά την απενεργοποίηση του οπίσθιου φωτισμού, η κατανάλωση στατικής ισχύος του μπορεί να μειωθεί σε μ A, κατάλληλο για σενάρια με μπαταρία.
2. Μηχανισμός κατανάλωσης ρεύματος OLED
Το OLED είναι μια τεχνολογία αυτοφωτεινής οθόνης, όπου κάθε pixel ελέγχει ανεξάρτητα την εκπομπή φωτός του και η κατανάλωση ενέργειας καθορίζεται από τους ακόλουθους παράγοντες:
Αριθμός φωτεινών εικονοστοιχείων: Όταν εμφανίζονται σε πλήρη οθόνη, όλα τα εικονοστοιχεία λειτουργούν ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα τη μέγιστη κατανάλωση ενέργειας. Όταν εμφανίζεται μαύρο, το pixel είναι απενεργοποιημένο και η κατανάλωση ενέργειας είναι κοντά στο μηδέν.
Ένταση φωτεινότητας: Όσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η τρέχουσα ζήτηση. Για παράδειγμα, μια μονάδα OLED 0,96 ιντσών καταναλώνει περίπου 0,08 W ενέργειας σε πλήρη οθόνη λευκό (μέγιστη φωτεινότητα), ενώ η κατανάλωση ενέργειας σε μαύρο φόντο μπορεί να αγνοηθεί.
Κύκλωμα προγράμματος οδήγησης: Τα τσιπ προγράμματος οδήγησης OLED (όπως το SSD1306) καταναλώνουν αρκετές δεκάδες μ Α ισχύος, πολύ χαμηλότερα από τα κυκλώματα προγράμματος οδήγησης οπίσθιου φωτισμού.
Βασικό συμπέρασμα: Η κατανάλωση ενέργειας του OLED συσχετίζεται στενά με το περιεχόμενο που εμφανίζεται, με το δυναμικό περιεχόμενο (όπως το βίντεο) να καταναλώνει σημαντικά περισσότερη ενέργεια από το στατικό περιεχόμενο (όπως το κείμενο).
2, Σύγκριση κατανάλωσης ενέργειας: ανάλυση δεδομένων και σκηνής
1. Στατική σκηνή εμφάνισης
Κωδικός τμήματος LCD: Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα τερματικό logistics, η LCD με κωδικό τμήματος χρησιμοποιείται για την εμφάνιση του αριθμού αγαθών, με τον οπίσθιο φωτισμό πάντα αναμμένο (2 LED) και συνολική κατανάλωση ενέργειας περίπου 30 mA. Εάν ο οπίσθιος φωτισμός είναι απενεργοποιημένος, λειτουργεί μόνο το στρώμα LCD και η κατανάλωση ενέργειας μειώνεται στα 5 μ A.
OLED: Όταν εμφανίζεται το ίδιο περιεχόμενο, η OLED χρειάζεται μόνο να ανάβει μερικά pixel (όπως το ψηφιακό τμήμα), με κατανάλωση ενέργειας περίπου 0,01 W (περίπου 2mA@5V ) Είναι χαμηλότερο από το τμήμα LCD με ενεργοποιημένο οπίσθιο φωτισμό, αλλά υψηλότερο από το τμήμα LCD χωρίς οπίσθιο φωτισμό.
Συμπέρασμα: Στη στατική οθόνη, η οθόνη LCD χωρίς κωδικό τμήματος οπίσθιου φωτισμού έχει τη χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Όταν απαιτείται οπίσθιος φωτισμός, η OLED μπορεί να έχει πλεονέκτημα στη χαμηλή φωτεινότητα.
2. Δυναμική σκηνή εμφάνισης
Κωδικός τμήματος LCD: Ο ρυθμός ανανέωσης είναι συνήθως κάτω από 10 Hz και το δυναμικό περιεχόμενο (όπως οι αριθμοί κύλισης) απαιτεί συνεχή οδήγηση με οπίσθιο φωτισμό, με σταθερή κατανάλωση ενέργειας 30-60 mA (ανάλογα με την ένταση του οπίσθιου φωτισμού).
OLED: Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα συγκεκριμένο βιομηχανικό HMI (ανθρώπινη-διασύνδεση μηχανής), κατά την εμφάνιση δυναμικών γραφημάτων, η κατανάλωση ενέργειας OLED κυμαίνεται ανάλογα με την πολυπλοκότητα της εικόνας, με μέγιστη τιμή 0,1 W (περίπου 20 mA@5V ) αλλά η μέση κατανάλωση ενέργειας είναι πάντα χαμηλότερη από αυτή του κωδικού τμήματος σε πλήρη οθόνη LCD
Συμπέρασμα: Στη δυναμική οθόνη, η OLED μπορεί να έχει χαμηλότερη μέση κατανάλωση ενέργειας από τα τμηματοποιημένα σχήματα οπίσθιου φωτισμού LCD λόγω της ικανότητας ελέγχου φωτός σε επίπεδο pixel.
3. Σκηνές ακραίας φωτεινότητας
Τμηματοποιημένη οθόνη LCD: Η αύξηση της φωτεινότητας του οπίσθιου φωτισμού απαιτεί αύξηση του αριθμού των LED ή του ρεύματος, με αποτέλεσμα γραμμική αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας. Για παράδειγμα, ένα όργανο εξωτερικού χώρου απαιτεί 4 LED υψηλής φωτεινότητας υπό δυνατό φως, με κατανάλωση ισχύος 120 mA.
OLED: Στη λειτουργία υψηλής φωτεινότητας, οι αυξήσεις του ρεύματος pixel και η κατανάλωση ενέργειας ενδέχεται να υπερβαίνουν αυτές της τμηματοποιημένης οθόνης LCD. Για παράδειγμα, η κατανάλωση ενέργειας μιας συγκεκριμένης οθόνης OLED σε λειτουργία HDR μπορεί να φτάσει τα 0,5 W (περίπου 100mA@5V ).
Συμπέρασμα: Υπό ακραίες απαιτήσεις φωτεινότητας, τα σχέδια τμηματοποιημένου οπίσθιου φωτισμού LCD ενδέχεται να είναι πιο ενεργειακά-αποτελεσματικά.
3, Εφαρμογή βιομηχανίας και ισοζύγιο κόστους
1. Ισχύοντα σενάρια LCD τμήματος
Απαιτήσεις χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας: όπως φορητές ιατρικές συσκευές και αισθητήρες IoT, που απαιτούν μακροπρόθεσμη-λειτουργία και περιορισμένη χωρητικότητα μπαταρίας.
Τύπος ευαίσθητου στο κόστος: Το κόστος των τμηματικών μονάδων LCD είναι περίπου 1-3 δολάρια ΗΠΑ, πολύ χαμηλότερο από το OLED (5-15 δολάρια ΗΠΑ).
Περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα: Η τμηματοποιημένη οθόνη LCD λειτουργεί σταθερά εντός του εύρους θερμοκρασιών από -40 βαθμούς έως 85 βαθμούς, καθιστώντας την κατάλληλη για βιομηχανικούς χώρους.
Περίπτωση: Ένας συγκεκριμένος έξυπνος μετρητής υιοθετεί τμηματοποιημένη οθόνη LCD και ο οπίσθιος φωτισμός ενεργοποιείται μόνο κατά την αλληλεπίδραση με τον χρήστη. Η κατανάλωση ενέργειας σε κατάσταση αναμονής ολόκληρου του μηχανήματος είναι μικρότερη από 10 μ A και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι έως και 5 χρόνια.
2. Ισχύοντα σενάρια OLED
Απαιτήσεις υψηλής αντίθεσης: όπως έξυπνα ρολόγια και γυαλιά VR, τα οποία πρέπει να εμφανίζουν λεπτές εικόνες.
Απαιτήσεις ευέλικτης οθόνης: Οι ιδιότητες κάμψης της OLED είναι κατάλληλες για φορητές συσκευές.
Βελτιστοποίηση σκοτεινής λειτουργίας: όπως οι συσκευές ανάγνωσης ηλεκτρονικών βιβλίων, η κατανάλωση ενέργειας είναι κοντά στο μηδέν σε μαύρο φόντο.
Περίπτωση: Ένα συγκεκριμένο βιομηχανικό τερματικό χειρός υιοθετεί οθόνη OLED και απενεργοποιώντας τα μη απαραίτητα pixel σε περιβάλλον σκοτεινού δωματίου, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας αυξάνεται κατά 30%.
