L'essenza fisica della retroilluminazione per quanto riguarda il consumo energetico: il rapporto quadrato tra intensità luminosa e corrente.
Per quanto riguarda il consumo di energia elettrica da parte dei sistemi di retroilluminazione; ci sono i principi generali che si possono trarre dalla fisica: se guardi quanta energia consuma, ciò che conta qui è quanto sarà forte la corrente motrice. La maggior parte di ciò vale anche per le retroilluminazione LCD/Mini LED: gli LCD necessitano di moduli di retroilluminazione come punto di partenza, i mini-LED creano zone di illuminazione controllata utilizzando fitte file di micro-chip LED, quindi la quantità totale consumata dipende da quanti ne sono accesi e dal loro livello attuale.
In genere, quando riproduco alcuni video HDR sul mio mini TV LED da 85 pollici, consumo circa 400 W se tutta la partizione della retroilluminazione è attiva e la piena luminosità è di circa 1000 nit. Ma una volta che passiamo alla modalità sdr e poi abbassiamo le cose fino a circa duecento watt, la potenza diminuisce drasticamente, di parecchio in realtà, quindi solo circa dodici adesso. Il confronto ci mostra quanto effetto produce la luminosità con l'utilizzo della potenza.
Tecnologia di attenuazione dinamica: manipolazione precisa, che spazia in tutto il mondo o a livello granulare.
Per interrompere "alta luminosità=elevato consumo energetico", l'industria ha sviluppato una tecnologia di attenuazione dinamica multi-livello che bilancia luminosità e consumo energetico analizzando il contenuto dell'illuminazione ambientale e del display in tempo- reale.
Oscuramento dinamico globale (LABC).
Il controllo adattivo della luminosità (LABC) è controllato dalla luminosità ambientale proveniente dai sensori, quindi regola la luminosità in base a questi algoritmi. Per esempio:
Scenario in ambiente buio Quando la luce ambientale < 100 lux la luminosità della retroilluminazione scende a 50 nts al di sotto, riduce la potenza del 60%
Situazione di luce intensa: all'aperto, alla luce diretta del sole, la luminosità della retroilluminazione è aumentata oltre gli 800 nit per mantenere una buona visibilità dello schermo.
Realizzazione tecnica: Il sensore di luce trasforma il segnale luminoso in segnale elettrico. Un chip di guida rileva il livello di luminosità più preciso tramite un calcolo PID. Funziona anche con un meccanismo di dimmerazione PWM. Sulla base di alcuni dati dei produttori di smartphone, la tecnologia LABC può ridurre-l'utilizzo della potenza dello schermo del 15%-20% allo stesso tempo, migliorando ancora di più la visione dei propri schermi da parte delle persone.
Oscuramento locale
La sorgente luminosa di LCD e mini LED può utilizzare la tecnologia di attenuazione locale che può far sì che il display abbia un contrasto migliore di "punti luminosi più bianchi del solito e punti scuri più scuri" modificando solo alcune parti della potenza della retroilluminazione senza utilizzare troppa potenza nel complesso. Come ad esempio:
La retroilluminazione Mini LED è lo schermo diviso in centinaia o migliaia di parti e ciascuna ha il proprio controllo sulla corrente del LED. La visualizzazione di scene nere può spegnere il LED della partizione corrispondente per creare il "vero nero" e risparmiare energia.
Retroilluminazione LCD con ingresso laterale: ottimizzando la distribuzione della luce utilizzando un motivo a punti sulla piastra guida della luce e accoppiato con un algoritmo di attenuazione dinamica per ridurre la retroilluminazione quando vengono visualizzati contenuti più scuri.
Supporto dati: dopo aver utilizzato l'oscuramento locale a 2000 zone, il mini TV LED da 65 pollici ha risparmiato il 35% di energia in più rispetto a se fosse in modalità di oscuramento mondiale per contenuti ad alta oscurità e ha anche aumentato il rapporto di contrasto di 1.000.000: 1.
Controllo adattivo del contenuto (CABC): 优化像素级的电能消耗.
Il controllo adattivo della luminosità del contenuto (CABC) consiste nell'effettuare un controllo dinamico sull'intensità della retroilluminazione e sulla scala di grigi dei pixel che analizzerà la distribuzione della luminosità dei contenuti visualizzati e otterrà un buon compromesso tra "immagine invariata" e "energia risparmiata". La logica principale è qui:
Analisi dell'immagine: guida il chip per calcolare l'istogramma dell'immagine e trovare la proporzione delle parti chiare e scure.
Regolazione della retroilluminazione: riduce l'intensità della retroilluminazione in base alla distribuzione della luminosità del contenuto, ad esempio dal 100% al 70%.
Compensazione pixel: aumenta i livelli di grigio dei pixel come l'aumento di (100,100,100) → (140,140,140) per la luminosità dovuta alla minore retroilluminazione.
Scenario applicativo:
Immagine statica: le foto/i documenti vengono visualizzati con una riduzione del 30% della retroilluminazione tramite CABC, ma le immagini rimangono luminose grazie alla compensazione dei pixel.
Video dinamico: la luminanza di picco dell'HDR con cabc, la aumenterebbe un po' ma comunque un bel po', per quelle scene in cui ci sono molti dettagli che vogliamo vedere di più e poi abbassiamo anche la retroilluminazione che non fa nulla.
Dati di settore: dopo aver utilizzato la tecnologia CABC, un tablet che naviga in una pagina Web utilizza il 18% in meno di energia e un video è più efficiente del 12%, l'utente soggettivamente non riscontra alcun problema di qualità.
Innovazione nei materiali e nei circuiti: riduzione radicale del consumo energetico.
Anche l’innovazione nell’hardware deve essere presa in considerazione, non solo in termini di algoritmi software. L'industria apporta i suoi miglioramenti sotto forma di aumento dell'efficienza energetica migliorando il materiale per la retroilluminazione utilizzata, il modo in cui è realizzato e ciò che viene utilizzato.
Materiale luminescente efficiente
Punti quantici: avvolgere il LED blu in una pellicola a punti quantici in modo che emetta solo luci molto rosse e molto verdi per aumentare la luminosità della luce (lm/W) e ridurre il consumo energetico da parte della retroilluminazione. Efficienza della retroilluminazione: un televisore LCD a punti quantici ha un'efficienza della retroilluminazione superiore del 25% rispetto a uno tradizionale;
Mini chip LED: utilizza una struttura flip chip in modo da ridurre l'ostruzione degli elettrodi e aumentare l'efficienza luminosa. Un chip Mini LED di un'azienda ha un'efficienza luminosa di 200 lm/W, ovvero il 40% in più rispetto ai normali LED.
Migliora il circuito di azionamento potenziato
Circuito di pilotaggio della retroilluminazione con tensione aumentata che utilizza la tecnologia di alimentazione a commutazione la cui efficienza influisce sulla quantità di energia consumata. L’industria effettuerà questo tipo di ottimizzazioni per il miglioramento:
Tecnica di rettifica sincrona-que: utilizzo di MOSFET anziché di diodi per perdite inferiori, efficienza maggiore > 95 %.
Frequenza di dimmerazione dinamica: modifica la frequenza del PWM secondo le tue esigenze, abbassandola con luci meno intense in modo da diminuire le perdite di commutazione.
Controllo intelligente della corrente: regola la corrente dei LED in tempo reale-utilizzando un circuito di feedback in modo da non sprecare energia causando un sovraccarico dei LED.
Caso: Dopo aver utilizzato il chip driver GaN, l'efficienza della retroilluminazione di alcuni smartphone sale al 92% dall'85% quando è 500 nit. Allo stesso tempo il risparmio energetico è di circa 0,3 W.
