一, Principio tecnico: il metodo di guida determina il consumo energetico di base
1. Codice segmento LCD: essenza a basso consumo del display statico
Il codice di segmento LCD controlla direttamente la deflessione delle molecole di cristalli liquidi attraverso elettrodi trasparenti di ossido di indio-stagno (ITO) e il contenuto del display è costituito da codici di segmento fissi (come numeri e simboli), senza la necessità di frequenti aggiornamenti. Il suo consumo energetico è composto principalmente da due parti:
Consumo energetico dello strato di cristalli liquidi: la deflessione delle molecole di cristalli liquidi richiede solo corrente a livello di microampere (5-10 μ A) e consuma energia solo durante la commutazione dello stato, con un consumo energetico quasi pari a zero durante la visualizzazione statica.
Consumo energetico della retroilluminazione: se viene utilizzata una retroilluminazione LED con ingresso laterale, il consumo energetico di un singolo cordone LED è di circa 15 mA, ma può essere ulteriormente ridotto tramite il controllo di zona o l'attenuazione PWM. Ad esempio, un determinato strumento industriale utilizza 4 sfere luminose in parallelo, con un consumo energetico effettivo di soli 60 mA (15 mA × 4) e supporta la regolazione della luminosità del 10% -100%.
Caso tipico: il test di un produttore di inverter fotovoltaici mostra che il suo modulo LCD con codice di segmento ha un consumo energetico totale di soli 2,2 μ A (inclusa la corrente di pilotaggio dell'MCU) in stato di visualizzazione continua, con la corrente del corpo dello schermo inferiore a 1 μ A, molto inferiore allo schema TFT.
2. LCD TFT-: la fonte ad alta potenza dell'aggiornamento dinamico
Il display LCD TFT- controlla lo stato di visualizzazione di ciascun pixel attraverso un array di transistor a film sottile e richiede un aggiornamento continuo per mantenere la stabilità dell'immagine. Il suo consumo energetico è composto da tre parti:
Consumo energetico dei chip driver: ad esempio, il consumo energetico del circuito integrato del driver HT1621 è di circa 100 μ A, mentre il consumo energetico dei chip driver TFT raggiunge solitamente diversi milliampere.
Consumo energetico della retroilluminazione: il consumo energetico della retroilluminazione LED è fortemente correlato alle dimensioni e alla luminosità dello schermo. Ad esempio, uno schermo TFT da 5 pollici consuma circa 1,5 W (12 V x 125 mA) di retroilluminazione con una luminosità del 50%.
Consumo energetico di aggiornamento: calcolato con una frequenza di aggiornamento di 60 Hz, deve essere aggiornato 60 volte al secondo, con ogni aggiornamento che consuma circa 0,1 mJ di energia, con conseguente consumo energetico dinamico significativamente più elevato rispetto alla visualizzazione statica.
Dati di test effettivi: lo schermo LCD TFT da 7 pollici di Innolux ha un consumo energetico di visualizzazione continuo di 1,5 W in scenari industriali tipici e, sebbene il consumo energetico in standby possa essere ridotto al di sotto di 0,1 W, è comunque superiore al consumo energetico statico a livello di microampere dell'LCD segmentato.
2, Scenario applicativo: corrispondenza dei requisiti di consumo energetico nel controllo industriale
1. LCD con codice segmento: la scelta preferita per i dispositivi alimentati a batteria
Negli scenari alimentati a batteria, come terminali portatili industriali e rilevatori portatili, le caratteristiche di basso-consumo del display LCD segmentato possono prolungare significativamente la durata della batteria. Per esempio:
Un'attrezzatura mineraria: utilizzando un misuratore di profondità di perforazione LCD segmentato, alimentato da 8 batterie AA, può funzionare ininterrottamente per 300 ore (8 ore al giorno), mentre se viene utilizzato uno schermo TFT, la durata della batteria sarà ridotta a 50 ore.
Strumento esterno: una determinata stazione di monitoraggio meteorologico utilizza il codice segmento LCD per visualizzare i dati di temperatura e umidità. In un ampio intervallo di temperature da -20 gradi a+50 gradi, il consumo energetico è di soli 0,3 mW (inclusa la retroilluminazione), soddisfacendo i requisiti di basso consumo dei sistemi di alimentazione solare.
2. LCD TFT-: una scelta necessaria per la visualizzazione di immagini complesse
Negli scenari che richiedono immagini dinamiche e display ad alta-risoluzione, lo svantaggio del consumo energetico del TFT-LCD può essere parzialmente compensato ottimizzando il design. Per esempio:
HMI industriale: l'interfaccia uomo-macchina di una determinata linea di produzione automatizzata adotta uno schermo TFT da 7 pollici. Sebbene il consumo energetico raggiunga i 2 W, il rapporto di efficienza energetica complessivo è ancora accettabile grazie all'attenuazione dinamica (la luminosità scende al 10% quando non presidiato) e alla modalità di sospensione temporizzata.
Videosorveglianza: un determinato terminale di monitoraggio del transito ferroviario adotta uno schermo TFT da 10,1-pollici, che controlla il consumo energetico dinamico entro 5 W attraverso l'accelerazione hardware e l'ottimizzazione GPU, soddisfacendo i requisiti di monitoraggio in tempo reale.
3, Bilanciamento dei costi e dell'efficienza energetica: il valore a lungo termine degli LCD segmentati
1. Confronto dei costi iniziali
LCD con codice segmento: il costo del modulo è di circa 5-15 dollari USA, il costo del circuito integrato del driver è di circa 0,5-2 dollari USA e il costo totale è inferiore a 20 dollari USA.
TFT-LCD: il costo di un modulo da 5 pollici è di circa 30-50 $, il costo del chip del driver è di circa 5-10 $ e il costo totale supera i 40 $.
2. Analisi dei costi del ciclo di vita
Prendendo come esempio un determinato strumento industriale, ipotizzando una durata di vita di 5 anni e un orario di lavoro giornaliero di 16 ore:
Soluzione LCD con codice segmento: consumo energetico di 0,3 mW, consumo energetico in 5 anni di circa 2,1 kWh, costo dell'elettricità di circa 0,3 USD (calcolato a 0,15 USD/kWh).
Soluzione TFT: consumo energetico di 2 W, consumo energetico per 5 anni di circa 14,2 kWh, costo dell'elettricità di circa $ 2,1.
Tenendo conto della differenza di costo iniziale, la soluzione LCD segmentato ha un costo totale in 5 anni inferiore di circa 30 dollari rispetto a quello TFT, dimostrando notevoli vantaggi in termini di efficienza energetica.
