一, Backlight Demand for Industrial Off Code LCD: Évolution de "Facultatif" à "Essential"
1. Limites sans design de rétroéclairage
L'écran LCD traditionnel de rupture affiche clairement les nombres ou les symboles sous une lumière forte (comme l'extérieur) en utilisant la lumière ambiante à travers un film polarisant réfléchissant. Cependant, cette conception a des défauts mortels dans des environnements à faible lumière tels que les zones nocturnes, souterraines et sombres
Perte de lisibilité: lorsque la lumière ambiante est inférieure à 500lux, le contenu d'affichage réfléchissant devient flou ou même complètement invisible.
Risque de sécurité: les malentendus des paramètres clés tels que la pression, la température et la vitesse dans les panneaux de fonctionnement des équipements industriels peuvent entraîner des accidents de production.
Débit de l'expérience utilisateur: les appareils médicaux, les compteurs intelligents et d'autres scénarios nécessitent un affichage stable 24h / 24, et les conceptions qui reposent sur la lumière ambiante ne peuvent pas répondre à la demande.
2. La nécessité de la conception de rétroéclairage
Les écrans LCD industriels modernes utilisent généralement des systèmes de rétroéclairage, et leurs valeurs fondamentales se reflètent dans:
Adaptabilité environnementale améliorée: fournit une source de lumière stable à travers un rétroéclairage LED, assurant un affichage clair dans la plage de lumière de 0-100000 Lux.
Optimisation d'affichage: le rétro-éclairage peut améliorer le contraste (de 10: 1 à plus de 100: 1), ce qui rend les bords des nombres / symboles.
Évolutivité fonctionnelle: prend en charge Multi - rétroéclairage des couleurs (comme le rouge / vert / bleu) pour atteindre des alertes d'état (telles que les alarmes de défaut, la commutation du mode de fonctionnement).
Vie et fiabilité: La durée de vie du rétro-éclairage LED peut atteindre plus de 50000 heures, dépassant de loin les 20000 heures de CCFL (lampe fluorescente de la cathode froide), réduisant les coûts d'entretien.
3. Solutions libres de rétroéclair pour des scénarios spéciaux
Malgré les avantages importants du rétro-éclairage, certaines scènes peuvent toujours adopter une conception non rétro-éclairée:
Les équipements d'installation fixe extérieurs, tels que les contrôleurs de réverbère solaire, peuvent répondre aux exigences d'affichage en utilisant la lumière naturelle.
Scénario de consommation d'alimentation ultra faible: certains instruments portables peuvent toujours s'afficher clairement dans un environnement 100lux en optimisant le matériau de la couche réfléchissant (comme un film pour animaux de compagnie à haute réflectivité), réduisant la consommation d'énergie à moins de 0,1 MW.
Applications sensibles aux coûts: Les consommables médicaux jetables (comme la glycémie) peuvent omettre des modules de rétro-éclairage pour réduire les coûts.
2, Industrial Off Code LCD Backlight Control Technology: Optimisation collaborative du matériel au logiciel
1. Conception matérielle: circuit de pilote et structure optique
Topologie du circuit d'entraînement:
Entraînement de tension constante: fournit une tension stable via LDO (régulateur linéaire de dépôt faible), adapté aux scénarios de puissance faibles - (comme le rétroéclairage LED monochrome), mais avec une efficacité plus faible (environ 60%).
Lecteur de courant constant: un circuit source de courant constant (tel que LM 358+ S8050) est construit à l'aide d'amplificateurs et de transistors opérationnels, et le courant (i=VFB / RSET) est contrôlé avec précision via des résistants de rétroaction (RSET), avec une efficacité de plus de 90%.
Solution intégrée: en utilisant des circuits intégrés de pilote dédiés (tels que TPS61165 de TI), intégrant la gradation PWM, la protection contre la surtension, le démarrage doux et d'autres fonctions pour simplifier le processus de conception.
Conception de la structure optique:
Edge LED: les perles de LED sont disposées sur le côté de la plaque de guidage lumineuse pour obtenir une sortie lumineuse uniforme par le marquage laser ou V - Structure de coupe, adaptée à une conception mince (épaisseur<3mm).
Direct LED: The LED matrix is directly attached to the back of the LCD panel, supporting zone dimming (such as 4/8 zones), but with a larger thickness (>5 mm).
Hybride: La combinaison des avantages de côté et de droite vers le bas, le côté est utilisé dans la zone frontalière, et directement est utilisé dans la zone centrale pour équilibrer l'épaisseur et l'uniformité.
2. Stratégie de gradin: Teamage analogique vs PWM Semballage
Temballage simulé:
Principe: Le changement de luminosité (L ∝ I) est réalisé en ajustant le courant LED (I).
Avantages: Pas de scintillement, adapté aux scénarios avec des exigences de confort visuel élevées telles que l'équipement médical.
Limites: La diminution du courant à faible luminosité peut provoquer un décalage de température de couleur dans la LED (comme le jaunissement des LED blancs), et l'efficacité diminue à mesure que le courant diminue.
PWM Semballage:
Principe: Contrôlez la puissance moyenne (P=V × I × D) en ajustant le cycle de service (D) à une fréquence fixe (F).
Avantages: Maintenez un courant constant pour éviter le décalage de la température de couleur; Le taux de gradation peut atteindre plus de 1000: 1, adapté aux scènes dynamiques telles que les casques VR.
Limites: basse fréquence (F<200Hz) may cause visible flicker to the human eye, and it is necessary to ensure that f>72Hz pour éviter les étourdissements.
Diminuement mixte:
En combinant la simulation et la gradation PWM, passez à une gradation analogique à faible luminosité pour éliminer le scintillement et utilisez une gradation PWM à haute luminosité pour maintenir la stabilité de la température de couleur. Par exemple, une certaine interface de machine HMI industrielle (interface de la machine humaine -) utilise une gradation analogique lorsque la luminosité est inférieure à 20% et passe à la gradation PWM lorsqu'elle est supérieure à 20%.
3. Contrôle intelligent: détection de lumière ambiante et compensation de température
Détection de la lumière environnementale (ALS):
Surveillance en temps réel de l'intensité de la lumière ambiante et ajustement automatique de la luminosité du rétroéclairage via des photorésistants ou des capteurs de lumière numérique (tels que APDS-9301). Par exemple, un compteur intelligent réduit la luminosité du rétroéclairage à 10% la nuit (<50lux) and increases it to 100% during the day (>1000lux), réduisant la consommation d'énergie de 40%.
Compensation de température:
L'efficacité lumineuse de la LED diminue avec l'augmentation de la température (la luminosité diminue d'environ 5% pour chaque augmentation de 10 degrés). Surveillez la température du rétroéclairage via une thermistance NTC et ajustez dynamiquement le courant de conduite pour compenser l'atténuation de la luminosité.
4. Cas de contrôle basés sur le scénario
Instruments industriels:
Un certain émetteur de pression adopte un rétro-éclairage à double couleur (rouge / vert), le vert indiquant un fonctionnement normal (luminosité 50%) et le rouge indiquant une alarme limite (luminosité 100% et clignotant, fréquence 2Hz). Contrôlez directement le pilote de rétroéclair IC (tel que HT7K3442) via la broche PWM du MCU pour réaliser la visualisation de l'état.
Équipement médical:
Un dispositif de diagnostic à ultrasons portable utilise un rétro-éclairage élevé (700cd / m ²) en mode de détection, passe automatiquement à une faible luminosité (100cd / m ²) en mode veille et s'ajuste dynamiquement en fonction de la lumière ambiante via des capteurs ALS, prolongeant la durée de vie de la batterie de 4 heures à 8 heures.
Contrôle du signal de la circulation:
A certain intelligent transportation terminal increases the backlight brightness to the maximum value (1000cd/m ²) under strong light (>10000lux) pour assurer la lisibilité même sous la lumière directe du soleil; Réduire à 20% la nuit (<10lux) to avoid light pollution.
