一, L'essence technique du système de rétroéclairage de l'écran à code segmenté
L'écran à code segmenté lui-même appartient aux dispositifs émetteurs de lumière passifs-, et son principe d'affichage repose sur les changements d'arrangement des molécules de cristaux liquides sous l'action d'un champ électrique, permettant une transmission sélective de la lumière à travers des films polarisants. Étant donné que les matériaux à cristaux liquides eux-mêmes n'émettent pas de lumière, ils doivent s'appuyer sur des sources de lumière externes (c'est-à-dire des systèmes de rétroéclairage) pour obtenir un affichage visible. Les systèmes de rétroéclairage sont généralement composés de composants tels que des sources lumineuses LED, des plaques de guidage de lumière, des films réfléchissants et des films de diffusion. Leur consommation d'énergie représente 60 % -80 % de la consommation électrique totale des écrans à code segmenté, ce qui en fait l'objet central de l'optimisation des économies d'énergie.
Du point de vue de l'architecture technique, il existe deux modes typiques de contrôle du rétroéclairage :
Type de contrôle global : illumine toute la zone d'affichage via une seule source de rétroéclairage, adaptée aux scènes d'affichage numérique simples telles que les balances électroniques et les thermomètres.
Type de contrôle de partition : utilisation de plusieurs ensembles de LED pour obtenir un réglage indépendant du rétroéclairage régional, couramment utilisé dans les dispositifs d'affichage graphique complexes tels que les compteurs intelligents et les moniteurs médicaux.
2, Percée dans la technologie d'économie d'énergie-au niveau matériel
1. Innovation dans les matériaux de source lumineuse
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 %), la consommation d'énergie du rétroéclairage est réduite de 40 % tout en conservant la luminosité de l'écran. Par exemple, dans un certain projet de compteur d'eau intelligent, un module de rétroéclairage personnalisé est utilisé pour atteindre une durée de vie de la batterie de 10 ans sous un courant de fonctionnement de 5 μ A.
2. Optimisation du circuit d'entraînement
Le choix du circuit intégré de pilote affecte directement l'efficacité du rétroéclairage. Les solutions principales comprennent :
Puce à faible courant statique : telle que le circuit intégré de pilote de la série HT1621, avec un courant statique aussi faible que 0,5 μ A, prenant en charge la méthode de conduite de polarisation 1/2, peut réduire la consommation d'énergie de balayage dynamique de 30 %.
Circuit de gradation intelligent : permet un réglage de la luminosité de 0 - 100 % grâce à la technologie PWM (modulation de largeur d'impulsion) et coopère avec des capteurs photosensibles pour obtenir un contrôle adaptatif de la lumière ambiante. Un cas de dispositif médical montre que cette technologie ajuste dynamiquement la consommation d'énergie du rétroéclairage en fonction de la luminosité environnementale, atteignant un taux d'économie d'énergie de 55 %.
3. Conception d'innovation structurelle
Le système de rétroéclairage modulaire développé par Ningbo Xuda Electronics permet de réaliser des économies d'énergie grâce à la conception suivante :
Structure de guide de lumière en couches : placez la source de lumière LED au bord de la plaque de guidage de lumière et utilisez le principe de réflexion totale pour obtenir un flux lumineux uniforme et réduire la perte de lumière.
Contrôle intelligent des partitions : divisez la zone d'affichage en une matrice 4 × 4, contrôlez indépendamment le commutateur de rétroéclairage de chaque partition via MCU et désactivez le rétroéclairage des zones non essentielles lors de l'affichage du contenu statique.
3, Pratique d'économie d'énergie de la stratégie de contrôle logiciel
1. Gestion de l'alimentation au niveau du système
Dans les systèmes Linux embarqués, le contrôle du rétroéclairage peut être réalisé de trois manières :
Contrôle de l'interface Sysfs : écrivez directement dans le fichier /sys/class/packlight/packlight0/brightness (0 est fermé), adapté aux scénarios de pilote standard.
Appel ioctl Framebuffer : contrôlé via la commande FBIOBLANK (avec le paramètre 1 désactivé), adapté aux systèmes personnalisés sans support sysfs.
Contrôle direct GPIO : si le rétroéclairage est connecté à la broche GPIO, une réponse au niveau de la milliseconde peut être obtenue via les opérations du répertoire/sys/class/gpio.
Les données de test réelles d'un certain projet de contrôleur industriel montrent qu'après l'adoption de la stratégie de contrôle dynamique du rétroéclairage :
Lors de l'affichage de contenu statique : taux de rafraîchissement réduit de 60 Hz à 5 Hz, consommation électrique diminuée de 72 %
En mode nuit : la luminosité du rétroéclairage tombe à 10 %, la consommation électrique diminue de 89 %
Lorsque le rétroéclairage est complètement éteint : la consommation électrique globale de la machine passe de 2,2 mA à 0,57 mA
2. Algorithme d'économie d'énergie de la couche d'application-
L'algorithme d'économie d'énergie basé sur des scénarios- développé par les fabricants d'appareils intelligents peut réaliser :
Rétroéclairage déclenché par bouton : allume le rétroéclairage uniquement lorsque l'utilisateur l'utilise et s'éteint automatiquement après 3 secondes
Rétroéclairage d'alarme anormal : n'allume le rétroéclairage rouge que lorsque l'appareil tombe en panne et reste éteint dans un état normal
Stratégie de veille programmée : passez automatiquement en mode veille profonde pendant les heures non travaillées en fonction des habitudes d'utilisation de l'appareil.
Après avoir appliqué cet algorithme à un certain projet de compteur intelligent, la durée de rétroéclairage a été réduite d'une moyenne de 8 heures par jour à 15 minutes, et les économies d'énergie annuelles ont atteint 1,2 kWh.
4, Cas d'application industriels et validation des données
1. Domaine des équipements médicaux
Une certaine marque de moniteur adopte une technologie de contrôle du rétroéclairage des partitions, divisant la zone d'affichage en trois partitions indépendantes : fréquence cardiaque, oxygène dans le sang et tension artérielle. Pendant la phase de surveillance stable, seul le rétroéclairage de la partition d'affichage actuelle reste allumé, la consommation d'énergie mesurée est réduite de 12 mA à 3,5 mA et la durée de vie de la batterie est prolongée jusqu'à 72 heures.
2. Dans le domaine des maisons intelligentes
Un certain thermostat intelligent réalise :
Strong light environment (>1000lux) : luminosité du rétroéclairage de 100 %
Éclairage modéré (300-1000lux) : luminosité du rétroéclairage de 50 %
Environnement à faible luminosité (<300lux): Backlight brightness of 20%
Mode nuit (<50lux): Backlight off
Cette solution réduit la consommation électrique quotidienne de l'équipement de 0,8 Wh à 0,2 Wh, répondant ainsi aux normes d'efficacité énergétique ERP de l'UE.
3. Domaine de l'instrumentation industrielle
Un certain transmetteur de pression adopte la stratégie de « rafraîchissement dynamique + contrôle du rétroéclairage » :
Surveillance normale : actualisation des données toutes les 5 secondes, rétroéclairage éteint
Changement de données : lorsque des fluctuations de pression sont détectées, actualisez et allumez immédiatement le rétroéclairage (pendant 2 secondes).
État d'alarme : allumez continuellement le rétroéclairage rouge jusqu'à ce que le défaut soit résolu.
Des tests ont montré que cette solution prolonge la durée de vie de la batterie de l'appareil de 3 ans à 5 ans et réduit les coûts de remplacement de la batterie de 60 %.
