Principi tecnici: base a basso- consumo energetico per LCD.
Il consumo energetico dell'LCD deriva principalmente dalle seguenti 3 categorie: sistema di retroilluminazione, circuito di pilotaggio, aggiornamento del display. Nei casi alimentati a batteria saranno necessari questi 3 miglioramenti: Sistematico.
Sistema di retroilluminazione: oscuramento dinamico, sorgente luminosa ad alta efficienza
L'alimentatore più grande per lo schermo LCD è la retroilluminazione (60%-80%). Quelli tradizionali utilizzano LED a-luminosità fissa e le esigenze di basso consumo introducono questi:
Dimmerazione PWM: si illumina modificando l'impulso con frequenza > 1kHz, per evitare variazioni di temperatura dovute al dimmer analogico. Ad esempio, un contatore dell'acqua EM alimentato a batteria utilizza il sensore di luce ambientale come BH1750 per ottenere l'intensità della luce in tempo reale- e controlla la retroilluminazione-di conseguenza, riducendo il consumo energetico misurato di oltre il 40%.
Sorgenti luminose efficienti: scegli LED a potenza inferiore, come 0,2 W/ciascuno, oppure scegli retroilluminazione a emissione laterale per ridurre la perdita di luce. Alcune apparecchiature fantasiose utilizzano la tecnologia di retroilluminazione Mini LED che riduce la potenza consumata attraverso l'illuminazione controllata a zone.
Circuito di azionamento: carica pre-immagazzinamento, accoppiamento dinamico
Il driver LCD tradizionale richiede un aggiornamento costante del condensatore dei pixel, quindi requisiti di potenza dinamica molto elevati. La tecnologia brevettata di Chengdu Jiutian Huaxin aggira le cose utilizzando:
Pre-conservazione della carica: durante il periodo di retroilluminazione del frame corrente, memorizza il segnale dei dati nei condensatori nei momenti in cui non è necessario scrivere il segnale sulle linee in modo da non causare perdite di commutazione ad alta-frequenza durante la scrittura riga per riga.
Compensazione dell'accoppiamento dinamico: mantieni un equilibrio tra l'energia del condensatore e quella del segnale di accoppiamento in modo da consentire al condensatore stesso di guidare da solo la rotazione del cristallo liquido-; e quindi diminuzione della tensione di comando totale richiesta (da +5V fino a + 2. 5V) con conseguente riduzione diretta alla fonte dei dati sul consumo del circuito integrato.
Timing optimization: reduce pixel voltage write time from current 16. 7 μ s/line to nearly complete in parallel, extend backlight "ON" time (current 30%-40% of scan, now >70%), aumenta la luminosità del 20%-30% grazie al risparmio energetico della retroilluminazione.
Aggiornamento display: aggiornamenti intelligenti su sonno e area
Modalità di sospensione intelligente: i moderni circuiti integrati dei driver LCD (come ILI9341) dispongono di diverse modalità a basso-consumo. Ad esempio se vuoi che entri in modalità sospensione dopo 30 secondi. di inattività, interruzione di AVDD, alimentazione VGH/VGL, riattivazione con ritardo inferiore a 100 – 120 ms.
Tecnologia di aggiornamento regionale: aggiornando solo le parti modificate, come i numeri, e non tutta la schermata viene ridisegnata-. Etichettatura dell'area "sporca"-definita. In questo modo è stato misurato un consumo energetico ridotto di oltre il 30%.
Parametri chiave: criteri di selezione per LCD a basso- consumo
Negli strumenti LCD alimentati a batteria, prestare attenzione quando si effettuano queste scelte:
Indici di consumo energetico
Corrente di lavoro: corrente di lavoro nel caso in cui si tratti di un modulo LCD TFT da 3,5 pollici, la corrente di funzionamento normale avrebbe in genere un'entità dell'ordine di 60 mA se fornita a 3,3 V. I progetti a basso consumo necessitano di valori ancora più bassi; meno di 20 mA.
LA CORRENTE DI SLEEP DOVREBBE ESSERE INFERIORE A 1uA PER EVITARE PERDITE IN STANDBY.
Consumo energetico della retroilluminazione: in questo caso la scelta migliore è la retroilluminazione a LED e una singola unità non consumerebbe più di 0. 5 W.
Visualizza le prestazioni
A fronte: il contrasto elevato 1000:1 può ridurre le esigenze di luminosità della retroilluminazione e quindi risparmiare energia.
Prospettiva: un ampio angolo di visione come 178 gradi ridurrebbe la frequenza con cui l'utente cambia angolo di visione, riducendo la quantità di energia utilizzata per l'interazione.
Risoluzione: seleziona in base alle necessità anziché ossessionarti per la risoluzione massima perché comporta un consumo di unità-maggiore per i pixel extra.
Adattabilità ambientale
Temperatura di lavoro: le apparecchiature alimentate a batteria- vengono spesso inviate all'esterno e devono resistere a temperature comprese tra -40 gradi e 85 gradi.
Livello di protezione: IP68, che può essere immerso nell'acqua per lungo tempo ed è applicabile allo scenario di monitoraggio della qualità dell'acqua.
Interfaccia, integrazione.
Tipo di interfaccia Scegli tra l'economico ma veloce I80 o il MIPI DSI ad alta velocità e basso consumo.
Integrazione: scegli moduli che abbiano i propri circuiti integrati driver in modo che non ci sia molto spazio per la periferia.
Metodologia di ottimizzazione per l'architettura di risparmio energetico-a livello di sistema
È necessario selezionare un LCD a basso consumo adatto in modo da cooperare con l'intero progetto per formare un'intera architettura a risparmio energetico:
Ottimizzazione della gestione energetica
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >Efficienza dell'85% per il circuito di pilotaggio.
Commutazione dinamica dell'alimentazione: cambia la barra di alimentazione in base allo stato del display, disattiva tutti gli alimentatori non- essenziali quando è in modalità sospensione.
Controllo cooperativo del software
Tecnologia di modulazione dinamica della frequenza: regola automaticamente la frequenza dell'orologio dell'I80 in base ai contenuti visualizzati. Per quanto riguarda il campione, come scendere sotto i 10 Hz quando è a riposo o salire fino a circa 60 Hz mentre si muove e avere la misurazione per poter mostrare un valore effettivo per ciò che è stato salvato dal 40%.
L'algoritmo della luminosità adattiva: costruiamo una tabella che correla diverse quantità di illuminazione con una certa percentuale di luminosità (ad esempio quando non c'è affatto luce utilizzeremmo solo il 10% della luminosità) e una che utilizza un sensore ambientale e li altera continuamente per noi in base ai loro risultati.
Design hardware a basso-consumo
MCU a basso consumo: seleziona un MCU a consumo energetico estremamente basso come Renesas RL78 / L13 e assorbe solo circa 100μ A/ Mhz di corrente di lavoro.
Materiale a bassa perdita: materiale ad alta costante dielettrica come Al2O3 viene utilizzato per il condensatore di pre-stoccaggio e per il condensatore di mantenimento al fine di ridurre l'energia statica consumata.
Caso tipico: Verifica pratica per alimentazione da batterie.
Caso 1: Il contatore dell'acqua a onde EM alimentato a batteria
Contatore idrico urbano: 6 anni.
LCD TFT da 3,5 pollici, consumo energetico retroilluminazione LCD: 0,8 W, corrente operativa LCD: 15 mA (alimentazione 3,3 V).
Misure di ottimizzazione:
Con l'uso della regolazione PWM e del sensore di luce ambientale per ridurre il consumo energetico della retroilluminazione, del 45%.
Il circuito di pilotaggio integrato di pre-immagazzinamento della carica riduce del 30% la potenza utilizzata dal circuito integrato di pilotaggio.
30 minuti senza operazione impostata per passare alla modalità di sospensione, la corrente di sospensione è 0,5μA.
I risultati dei test reali mostrano che la potenza dell'intera macchina è diminuita da 200 mW a 80 mW e ora può utilizzare le batterie per un periodo di otto anni.
Custodia: un monitor medico portatile.
Scenario applicativo: pronto soccorso all'aperto, è necessario lavorare ininterrottamente per 24 ore.
Selezione LCD: OLED da 2,4-pollici (sostituisce il display LCD tradizionale), ma è molto costoso; scegli infine un display TFT-LCD a basso consumo-con corrente di funzionamento di 12 mA (alimentazione da 2,8 V).
Misure di ottimizzazione:
Utilizza la tecnologia di aggiornamento regionale, aggiorna solo le aree dell'immagine che sono cambiate a causa del cambiamento della frequenza cardiaca, dell'ossigeno nel sangue, ecc.
Il circuito del driver di accoppiamento dinamico integrato-utilizza tensioni di pilotaggio che sono state ridotte in grandezza del valore da -5 V a -3 V;
Moduli 4G-a basso consumo come Air780E per sincronizzare i dati, riducono lo standby del display LCD.
Risultato effettivo del test: il consumo energetico dell'intera macchina è diminuito di 150 mW, arrivando a 60 mW e soddisfa i requisiti di utilizzo di 24 ore.
