Principes techniques : Base à faible-énergie pour les écrans LCD.
La consommation électrique de l'écran LCD provient principalement des 3 catégories suivantes : système de rétroéclairage, circuit de conduite, rafraîchissement de l'affichage. Dans les boîtiers alimentés par batterie, il faudra ces 3 améliorations : Systématique.
Système de rétroéclairage : gradation dynamique, source lumineuse à haut rendement
La plus grande source d'alimentation pour l'écran LCD est le rétroéclairage (60 % -80 %). Les modèles traditionnels utilisent des LED à luminosité fixe-et les besoins en faible consommation introduisent ceux-ci :
Gradation PWM : il s'éclaire en changeant l'impulsion avec une fréquence > 1 kHz, pour empêcher le changement de température dû à la gradation analogique. Par exemple, un compteur d'eau EM alimenté par batterie utilise le capteur de lumière ambiante comme le BH1750 pour obtenir l'intensité lumineuse en temps réel - et contrôle le rétroéclairage - en conséquence, ce qui réduit la consommation d'énergie mesurée de plus de 40 %.
Sources de lumière efficaces : choisissez des LED de faible puissance, comme 0,2 W/chacune, ou choisissez des rétroéclairages à émission latérale pour réduire la perte de lumière. Certains équipements sophistiqués utilisent la technologie de rétroéclairage Mini LED qui réduit la consommation d'énergie grâce à l'éclairage contrôlé par zone.
Circuit d'entraînement : préstockage de charge-, couplage dynamique
Le pilote LCD traditionnel nécessite un rafraîchissement constant du condensateur de pixel, ce qui nécessite une puissance dynamique très élevée. La technologie brevetée de Chengdu Jiutian Huaxin contourne les problèmes en utilisant :
Chargez le pré-stockage- : pendant la période de rétroéclairage de l'image actuelle, stockez le signal de données dans les condensateurs à des moments où il n'est pas nécessaire d'écrire le signal sur les lignes afin de ne pas provoquer de perte de commutation à haute fréquence-par écriture ligne par ligne.
Compensation de couplage dynamique : maintenir un équilibre entre l'énergie du condensateur et celle du signal de couplage afin de permettre au condensateur lui-même de piloter lui-même la rotation des cristaux liquides ; et donc une diminution de la tension de commande totale requise (+5 V jusqu'à + 2. 5 V), ce qui entraîne une réduction directe à la source des chiffres de consommation du circuit intégré.
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 %), augmente la luminosité de 20 % à 30 % grâce à l'économie d'énergie du rétroéclairage.
Actualisation de l'affichage : mises à jour intelligentes du sommeil et de la zone
Mode veille intelligent : les circuits intégrés de pilote LCD modernes (tels que ILI9341) disposent de plusieurs modes de faible consommation-différents. Comme si vous voulez qu'il passe en mode veille après 30 secondes. de ralenti, coupure de l'alimentation AVDD, VGH/VGL, délai de réveil inférieur à 100 – 120 ms.
Technologie d'actualisation régionale : mise à jour uniquement des parties modifiées, comme les chiffres, et non, tout l'écran est redessiné-. Étiquetage de la zone "Sale"-défini. La consommation d'énergie a ainsi été réduite de plus de 30 %.
Paramètres clés : critères de sélection pour les écrans LCD à faible-consommation
Dans les instruments LCD alimentés par batterie, faites attention lorsque vous faites ces choix :
Indices de consommation d'énergie
Courant de fonctionnement : courant de fonctionnement dans le cas où il s'agit d'un module TFT – LCD de 3,5 pouces, le courant de fonctionnement normal aurait généralement une amplitude de l'ordre de 60 mA lorsqu'il est fourni à 3,3 V. Les conceptions à faible consommation nécessitent encore plus de puissance ; moins de 20 mA.
LE COURANT DE SOMMEIL DOIT ÊTRE INFÉRIEUR À 1 µA POUR ÉVITER LES PERTES EN VEILLE.
Consommation électrique du rétroéclairage : les rétroéclairages LED sont le choix ici et une seule unité ne consommerait pas plus de 0. 5 W.
Performances d'affichage
Ci-contre : un contraste élevé de 1 000 : 1 peut réduire les besoins en luminosité du rétroéclairage, ce qui permet d'économiser de l'énergie.
Perspective : un angle de vue large comme 178 degrés réduirait la fréquence à laquelle l'utilisateur change d'angle de vue, réduisant ainsi la quantité d'énergie utilisée pour l'interaction.
Résolution : sélectionnez en fonction des besoins plutôt que d'être obsédé par la résolution maximale, car les pixels supplémentaires consomment davantage d'énergie.
Adaptabilité environnementale
Température de fonctionnement : les équipements-alimentés par batterie sont fréquemment envoyés à l'extérieur et doivent résister à des températures allant de -40 degrés à 85 degrés.
Niveau de protection : IP68, qui peut être immergé dans l'eau pendant une longue période, et il est applicable au scénario de surveillance de la qualité de l'eau.
Interface, Intégration.
Type d'interface Choisissez entre le I80 bon marché mais rapide ou le MIPI DSI haute vitesse et faible consommation.
Intégration : choisissez des modules dotés de leurs propres circuits intégrés de pilote afin qu'il n'y en ait pas autant pour la périphérie.
Méthodologie d'optimisation pour une architecture d'économie d'énergie au niveau du système-
Nécessité de sélectionner un écran LCD basse consommation approprié afin de coopérer avec l'ensemble de la conception pour former une architecture complète d'économie d'énergie :
Optimisation de la gestion de l'énergie
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >Efficacité de 85% pour le circuit de conduite.
Commutation dynamique de l'alimentation : changez le rail d'alimentation en fonction de l'état de l'écran, coupez toutes les alimentations non essentielles-en mode veille.
Contrôle coopératif logiciel
Technologie de modulation de fréquence dynamique : ajustez automatiquement la fréquence d'horloge du I80 en fonction du contenu affiché. Quant à l'échantillon, par exemple descendre en dessous de 10 Hz lorsqu'il est au repos ou monter jusqu'à environ 60 Hz lorsqu'il se déplace et a la mesure pour pouvoir montrer une valeur réelle de ce qui a été économisé à partir de 40 %.
L'algorithme de luminosité adaptative : nous construisons un tableau qui corrèle différentes quantités d'éclairage avec un certain pourcentage de luminosité (comme lorsqu'il n'y a pas de lumière du tout, nous n'utiliserions que 10 % de la luminosité) ainsi qu'un autre qui utilise un capteur ambiant et les modifie continuellement pour nous en fonction de leurs découvertes.
Conception matérielle à faible-consommation
MCU faible consommation : sélectionnez un MCU à consommation d'énergie extrêmement faible comme Renesas RL78 / L13 et il ne consomme qu'environ 100 μ A/Mhz de courant de fonctionnement.
Matériau à faible fuite : un matériau à constante diélectrique élevée comme l'Al2O3 est utilisé pour le condensateur de préstockage et le condensateur de maintien afin de réduire la puissance statique consommée.
Cas typique : Vérification pratique de l’alimentation par batteries.
Cas 1 : Le compteur d’eau EM wave alimenté par batterie
Compteur d'eau urbaine : 6 ans.
Écran LCD TFT de 3,5 pouces, consommation d'énergie du rétroéclairage LCD : 0,8 W, courant de fonctionnement de l'écran LCD : 15 mA (alimentation 3,3 V).
Mesures d'optimisation :
Avec l'utilisation de la gradation PWM et du capteur de lumière ambiante pour réduire la consommation électrique du rétroéclairage de 45 %.
Le circuit de commande de pré-stockage de charge intégré réduit de trente pour cent la puissance utilisée par le circuit intégré de commande.
30 minutes sans opération pour passer en mode veille, le courant de veille est de 0,5 μA.
Les résultats des tests réels montrent que la puissance de l'ensemble de la machine passe de 200 mW à 80 mW et qu'elle peut désormais utiliser ses batteries jusqu'à huit ans.
Cas – Un moniteur médical portable.
Scénario d'application : premiers secours en extérieur, vous devez travailler sans arrêt pendant 24 heures.
Sélection LCD : OLED 2,4-pouces (remplace le LCD traditionnel), mais c'est très cher ; enfin, choisissez un TFT-LCD à faible-puissance avec un courant de fonctionnement de 12 mA (alimentation 2,8 V).
Mesures d'optimisation :
Utilisez la technologie de rafraîchissement régional, mettez à jour uniquement les zones de l'image qui ont changé en raison du changement de la fréquence cardiaque, de l'oxygène dans le sang, etc.
Le circuit pilote de couplage dynamique-intégré utilise des tensions de commande dont l'amplitude a été diminuée de la valeur de -5 V à -3 V ;
Les modules 4G à faible-consommation comme l'Air780E permettent de synchroniser les données et de réduire la mise en veille de l'écran LCD.
Résultat réel du test : la consommation électrique de l'ensemble de la machine a diminué de 150 mW, à 60 mW et répond aux exigences d'utilisation de 24 heures.
