L'essence physique du rétroéclairage en termes de consommation d'énergie : la relation carrée entre l'intensité lumineuse et le courant.
En ce qui concerne la consommation électrique des systèmes de rétroéclairage ; il y a les principes généraux qui peuvent être tirés de la physique : si vous regardez la quantité d'énergie consommée, ce qui compte ici, c'est la force du courant moteur. La plupart de cela s'applique également aux rétroéclairages LCD/Mini LED : l'écran LCD a besoin de modules de rétroéclairage comme point de départ, les mini-LED créent des zones d'éclairage contrôlé à l'aide de rangées denses de puces micro-LED, de sorte que la quantité totale consommée dépend du nombre d'entre elles allumées ainsi que de leur niveau actuel.
Généralement, lorsque je lis des vidéos HDR sur mon mini téléviseur LED de 85 pouces, je consommerai environ 400 W si tout le rétroéclairage est allumé et une luminosité totale, soit environ 1 000 nits. Mais une fois que nous passons au SDR et que nous réduisons la puissance jusqu'à environ deux cents watts, cela diminue considérablement, de beaucoup en fait, donc environ douze maintenant. La comparaison nous montre à quel point la luminosité a un effet sur la consommation d’énergie.
Technologie de gradation dynamique : manipulation précise, étendue à l'ensemble du globe ou à son niveau granulaire.
Pour briser la « haute luminosité = consommation d'énergie élevée », l'industrie a développé une technologie de gradation dynamique à plusieurs-niveaux qui équilibre la luminosité et la consommation d'énergie en analysant le contenu de l'affichage et de l'éclairage ambiant en-temps réel.
Gradation dynamique globale (LABC).
Le contrôle adaptatif de la luminosité (LABC) est contrôlé par la luminosité ambiante à partir de capteurs, puis ajuste la luminosité en fonction de ces algorithmes. Par exemple:
Scénario d'environnement sombre Lorsque la lumière ambiante < 100 lux, la luminosité du rétroéclairage descend à 50 nts en dessous, cela réduit la puissance de 60 %
Situation de forte luminosité : à l'extérieur en plein soleil, la luminosité du rétroéclairage dépasse 800 nits pour maintenir une bonne visibilité de l'écran.
Mise en œuvre technique : Le capteur de lumière transforme le signal lumineux en signal électrique. Une puce de pilotage détermine le niveau de luminosité le plus fin via un calcul PID. Il fonctionne également sur un mécanisme de gradation PWM. D'après certaines données des fabricants de smartphones, la technologie LABC peut réduire l'utilisation de l'écran de 15 à 20 % dans le même temps, et améliorer encore davantage la vision que les gens ont de leurs écrans.
Gradation locale
La source de lumière de l'écran LCD et des mini LED peut utiliser une technologie de gradation locale qui peut donner à l'écran un meilleur contraste de « points lumineux plus blancs que d'habitude et de points sombres plus sombres » en modifiant seulement certaines parties de la puissance du rétroéclairage sans utiliser trop d'énergie ensemble. Comme par exemple :
Le rétroéclairage mini LED est l'écran divisé en centaines, voire en milliers de parties et chacune a son propre contrôle sur le courant de la LED. L'affichage de scènes noires peut éteindre la LED de la partition correspondante pour créer un « vrai noir » et économiser de l'énergie.
Rétroéclairage LCD à entrée latérale : grâce à l'optimisation de la répartition de la lumière en utilisant un motif de points sur la plaque de guidage de la lumière et couplé à un algorithme de gradation dynamique pour éteindre le rétroéclairage lorsqu'il affiche un contenu plus sombre.
Prise en charge des données : après avoir utilisé la gradation locale de 2 000 zones, le mini téléviseur LED de 65 pouces a économisé 35 % d'énergie en plus que s'il était en mode de gradation mondiale pour un contenu très sombre et a également augmenté le rapport de contraste de 1 000 000 : 1.
ContentAdaptive Control (CABC) :
Le contrôle adaptatif de la luminosité du contenu (CABC) consiste à effectuer un contrôle dynamique de l'intensité du rétroéclairage et des niveaux de gris des pixels, qui analysera la répartition de la luminosité du contenu affiché et obtiendra un bon compromis entre « image inchangée » et « énergie économisée ». La logique de base est ici :
Analyse d'image : piloter la puce pour calculer l'histogramme de l'image et trouver la proportion de parties claires et sombres.
Réglage du rétroéclairage : réduisez l'intensité du rétroéclairage en fonction de la répartition de la luminosité du contenu, par exemple de 100 % à 70 %.
Compensation de pixels : augmentez les niveaux de gris des pixels, par exemple en augmentant de (100 100 100) → (140 140 140) pour l'éclaircissement dû à un rétroéclairage plus faible.
Scénario d'application :
Image statique : les photos/documents sont affichés avec une réduction de 30 % du rétroéclairage via CABC, mais les images restent aussi lumineuses grâce à la compensation des pixels.
Vidéo dynamique : la luminance maximale du HDR avec cabc, cela l'augmenterait un peu mais quand même un peu, pour les scènes où il y a beaucoup de détails, nous voulons voir plus et ensuite nous réduisons également les rétroéclairages qui ne font rien.
Données de l'industrie : après avoir utilisé la technologie CABC, une tablette qui navigue sur une page Web consomme 18 % d'énergie en moins et une vidéo est 12 % plus efficace, l'utilisateur ne trouve subjectivement aucun problème de qualité.
Innovation en matière de matériaux et de circuits : réduction de la consommation d'énergie par ses racines.
L’innovation matérielle doit également être prise en compte, au-delà des seuls algorithmes logiciels. L'industrie apporte ses améliorations sous la forme d'une efficacité énergétique accrue en améliorant les matériaux utilisés pour les rétroéclairages, ainsi que la manière dont ils sont fabriqués et ce qui est utilisé.
Matériau luminescent efficace
Points quantiques : enveloppez la LED bleue dans un film à points quantiques afin qu'elle n'émette que des lumières très rouges et très vertes pour augmenter la luminosité de la lumière (lm/W), réduisant ainsi la consommation d'énergie du rétroéclairage. Efficacité du rétroéclairage : un téléviseur LCD à points quantiques-a une efficacité de rétroéclairage 25 % supérieure- à celle d'un téléviseur traditionnel ;
Mini puce LED : utilise une structure à puce retournée pour réduire l'obstruction des électrodes et augmenter l'efficacité lumineuse. Une puce Mini LED d'une entreprise a une efficacité lumineuse de 200 lm/W, soit 40 % de plus que les LED ordinaires.
Améliorer le circuit d'entraînement Boost
Circuit de commande de rétroéclairage avec tension accrue utilisant une technologie d'alimentation à découpage dont l'efficacité a un impact sur la quantité d'énergie consommée. L’industrie effectuera ce genre d’optimisations pour s’améliorer :
Technique de rectification synchrone : utilisation de MOSFET plutôt que de diodes pour réduire les pertes et obtenir une e±cacité plus élevée > 95 %.
Fréquence de gradation dynamique : modifiez la fréquence du PWM selon vos besoins, en la réduisant avec des lumières moins vives afin de réduire les pertes de commutation.
Contrôle intelligent du courant : ajuste le courant des LED en-temps réel à l'aide d'une boucle de rétroaction afin de ne pas gaspiller d'énergie en surchargeant les LED.
Cas : après avoir utilisé la puce du pilote GaN, l'efficacité du rétroéclairage de certains téléphones intelligents passe de 85 % à 92 % lorsqu'elle est de 500 nits. Dans le même temps, l'économie d'énergie est d'environ 0,3 W.
