一, Segmentinio kodo ekrano apšvietimo sistemos techninė esmė
Pats segmento kodo ekranas priklauso pasyviems{0}}šviesą skleidžiantiems įrenginiams, o jo rodymo principas priklauso nuo skystųjų kristalų molekulių išsidėstymo, veikiant elektriniam laukui, siekiant selektyvaus šviesos perdavimo per poliarizacines plėveles. Kadangi skystųjų kristalų medžiagos pačios neskleidžia šviesos, jos turi pasikliauti išoriniais šviesos šaltiniais (ty foninio apšvietimo sistemomis), kad būtų rodomas matomas vaizdas. Foninio apšvietimo sistemas paprastai sudaro komponentai, tokie kaip LED šviesos šaltiniai, šviesos kreipiančiosios plokštės, atspindinčios plėvelės ir difuzinės plėvelės. Jų energijos suvartojimas sudaro 60 % -80 % viso segmentuotų kodų ekranų energijos suvartojimo, todėl jie yra pagrindinis energijos taupymo optimizavimo objektas.
Techninės architektūros požiūriu yra du tipiniai foninio apšvietimo valdymo režimai:
Visuotinis valdymo tipas: apšviečia visą ekrano sritį per vieną foninio apšvietimo šaltinį, tinka paprastoms skaitmeninio ekrano scenoms, pvz., elektroninėms svarstyklėms ir termometrams.
Padalinio valdymo tipas: naudojant kelis šviesos diodų rinkinius, kad būtų galima nepriklausomai reguliuoti regioninį foninį apšvietimą, dažniausiai naudojamas sudėtinguose grafiniuose ekrano įrenginiuose, tokiuose kaip išmanieji skaitikliai ir medicininiai monitoriai.
2. Proveržis energijos taupymo-technologijoje aparatūros lygiu
1. Šviesos šaltinių medžiagų naujovės
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 (>98%) šviesos kreipiančiosios plokštės, foninio apšvietimo energijos suvartojimas sumažinamas 40%, išlaikant ekrano ryškumą. Pavyzdžiui, tam tikrame išmaniojo vandens skaitiklio projekte pritaikytas foninio apšvietimo modulis naudojamas 10 metų baterijos tarnavimo laikui pasiekti esant 5 μA darbinei srovei.
2. Pavaros grandinės optimizavimas
Vairuotojo IC pasirinkimas tiesiogiai veikia foninio apšvietimo efektyvumą. Pagrindiniai sprendimai apima:
Mažos statinės srovės lustas: pvz., HT1621 serijos tvarkyklės IC, kurios statinė srovė yra tik 0,5 μA, palaiko 1/2 poslinkio vairavimo metodą, gali sumažinti dinaminio nuskaitymo energijos sąnaudas 30%.
Pažangi pritemdymo grandinė: pasiekia 0-100 % ryškumo reguliavimą naudojant PWM (impulso pločio moduliavimo) technologiją ir bendradarbiauja su šviesai jautriais jutikliais, kad būtų galima pritaikyti aplinkos šviesos valdymą. Medicinos prietaiso korpusas rodo, kad ši technologija dinamiškai koreguoja foninio apšvietimo energijos sąnaudas atsižvelgiant į aplinkos ryškumą ir sutaupo 55 % energijos.
3. Struktūrinių inovacijų projektavimas
Ningbo Xuda Electronics sukurta modulinė foninio apšvietimo sistema leidžia taupyti energiją dėl šios konstrukcijos:
Sluoksniuota šviesos kreiptuvo struktūra: padėkite LED šviesos šaltinį prie šviesos kreipiančiosios plokštės krašto ir naudokite visiško atspindžio principą, kad pasiektumėte vienodą šviesos srautą ir sumažintumėte šviesos praradimą.
Sumanus skaidinio valdymas: padalykite rodymo sritį į 4 × 4 matricą, atskirai valdykite kiekvienos skaidinio apšvietimo jungiklį per MCU ir išjunkite neesminių sričių apšvietimą, kai rodomas statinis turinys.
3, Programinės įrangos valdymo strategijos energijos taupymo praktika
1. Sistemos lygio galios valdymas
Įterptosiose Linux sistemose foninį apšvietimą galima valdyti trimis būdais:
Sysfs sąsajos valdymas: tiesiogiai rašykite į/sys/class/packlight/packlight0/brightness failą (0 uždarytas), tinka standartiniams tvarkyklės scenarijams.
Framebuffer ioctl iškvietimas: valdomas per FBIOBLANK komandą (išjungus 1 parametrą), tinka pasirinktinėms sistemoms be sysfs palaikymo.
Tiesioginis GPIO valdymas: jei foninis apšvietimas yra prijungtas prie GPIO kaiščio, milisekundės lygio atsakas gali būti pasiektas naudojant / sys / class / gpio katalogo operacijas.
Faktiniai tam tikro pramoninio valdiklio projekto bandymo duomenys rodo, kad priėmus dinaminio foninio apšvietimo valdymo strategiją:
Rodant statinį turinį: atnaujinimo dažnis sumažintas nuo 60 Hz iki 5 Hz, energijos suvartojimas sumažėjo 72 %
Naktinis režimas: foninio apšvietimo ryškumas sumažėja iki 10%, energijos suvartojimas sumažėja 89%
Kai apšvietimas visiškai išjungtas: bendras įrenginio energijos suvartojimas sumažėja nuo 2,2 mA iki 0,57 mA
2. Taikomojo sluoksnio energijos-taupymo algoritmas
Išmaniųjų įrenginių gamintojų sukurtas „scenarijus atitinkantis energijos taupymo{0}algoritmas“ gali pasiekti:
Mygtuko įjungtas foninis apšvietimas: apšviečia foninį apšvietimą tik tada, kai jį valdo vartotojas, ir automatiškai išsijungia po 3 sekundžių
Nenormalus aliarmo foninis apšvietimas: užsidega tik raudonas foninis apšvietimas, kai įrenginys sugenda, ir lieka išjungtas įprastoje būsenoje
Laiko miego strategija: automatiškai įjunkite gilaus miego režimą ne darbo valandomis, atsižvelgdami į įrenginio naudojimo įpročius
Pritaikius šį algoritmą tam tikram išmaniojo skaitiklio projektui, foninio apšvietimo įjungimo laikas sutrumpėjo nuo vidutiniškai 8 valandų per dieną iki 15 minučių, o metinis energijos sutaupymas siekė 1,2 kWh.
4, Pramonės taikymo atvejai ir duomenų patvirtinimas
1. Medicinos įrangos sritis
Tam tikros markės monitoriai naudoja skaidinio foninio apšvietimo valdymo technologiją, padalijančią ekrano sritį į tris nepriklausomas sritis: širdies ritmo, kraujo deguonies ir kraujospūdžio. Stabilios stebėjimo fazės metu įjungtas tik esamo ekrano skaidinio foninis apšvietimas, o išmatuotas energijos suvartojimas sumažinamas nuo 12 mA iki 3,5 mA, o baterijos veikimo laikas pailgėja iki 72 valandų.
2. Išmaniųjų namų srityje
Tam tikras protingas termostatas pasiekia:
Strong light environment (>1000 liuksų): 100 % foninio apšvietimo ryškumas
Vidutinis apšvietimas (300–1000 liuksų): foninio apšvietimo ryškumas 50 %
prasto apšvietimo aplinka (<300lux): Backlight brightness of 20%
Naktinis režimas (<50lux): Backlight off
Šis sprendimas sumažina įrangos paros energijos suvartojimą nuo 0,8 Wh iki 0,2 Wh, atitinkantis ES ERP energijos vartojimo efektyvumo standartus.
3. Pramoninės įrangos sritis
Tam tikras slėgio siųstuvas naudoja „dinaminio atnaujinimo + foninio apšvietimo valdymo“ strategiją:
Įprastas stebėjimas: atnaujinkite duomenis kas 5 sekundes, išjungtas apšvietimas
Duomenų pasikeitimas: kai aptinkami slėgio svyravimai, nedelsdami atnaujinkite ir įjunkite foninį apšvietimą (2 sekundes).
Pavojaus būsena: nuolat švieskite raudoną foninį apšvietimą, kol gedimas bus pašalintas
Testai parodė, kad šis sprendimas prailgina įrenginio baterijos veikimo laiką nuo 3 iki 5 metų ir sumažina baterijos keitimo išlaidas 60%.
