一, Principe technique : la méthode de conduite détermine la référence de consommation d'énergie
1. Code de segment LCD : essence de faible puissance de l'affichage statique
Le code de segment LCD contrôle directement la déviation des molécules de cristaux liquides via des électrodes transparentes en oxyde d'indium et d'étain (ITO), et son contenu d'affichage se compose de codes de segment fixes (tels que des chiffres et des symboles), sans avoir besoin d'un rafraîchissement fréquent. Sa consommation électrique est principalement composée de deux parties :
Consommation d'énergie de la couche de cristaux liquides : la déviation des molécules de cristaux liquides ne nécessite qu'un courant de niveau microampère (5-10 μ A) et ne consomme de l'énergie que pendant la commutation d'état, avec une consommation d'énergie presque nulle pendant l'affichage statique.
Consommation électrique du rétroéclairage : si un rétroéclairage LED à entrée latérale est utilisé, la consommation électrique d'une seule perle LED est d'environ 15 mA, mais elle peut être encore réduite grâce au contrôle de zone ou à la gradation PWM. Par exemple, un certain instrument industriel utilise 4 perles lumineuses en parallèle, avec une consommation électrique réelle de seulement 60 mA (15 mA × 4) et prend en charge un réglage de la luminosité de 10 % à 100 %.
Cas typique : le test d'un fabricant d'onduleur photovoltaïque montre que son module LCD à code de segment a une consommation électrique totale de seulement 2,2 μ A (y compris le courant de commande du MCU) en état d'affichage continu, le courant propre du corps de l'écran étant inférieur à 1 μ A, bien inférieur au schéma TFT.
2. TFT-LCD : la source haute puissance du rafraîchissement dynamique
L'écran LCD TFT- contrôle l'état d'affichage de chaque pixel via un réseau de transistors à couches minces et nécessite un rafraîchissement continu pour maintenir la stabilité de l'image. Sa consommation électrique est composée de trois parties :
Consommation d'énergie des puces de pilote : par exemple, la consommation électrique du circuit intégré de pilote HT1621 est d'environ 100 μA, tandis que la consommation électrique des puces de pilote TFT atteint généralement plusieurs milliampères.
Consommation électrique du rétroéclairage : la consommation électrique du rétroéclairage LED est fortement liée à la taille et à la luminosité de l’écran. Par exemple, un écran TFT de 5 pouces consomme environ 1,5 W (12 V x 125 mA) de puissance de rétroéclairage à 50 % de luminosité.
Consommation d'énergie de rafraîchissement : calculée à un taux de rafraîchissement de 60 Hz, elle doit être actualisée 60 fois par seconde, chaque rafraîchissement consommant environ 0,1 mJ d'énergie, ce qui entraîne une consommation d'énergie dynamique nettement plus élevée que l'affichage statique.
Données de test réelles : L'écran LCD TFT de 7 pouces d'Innolux a une consommation d'énergie d'affichage continue de 1,5 W dans des scénarios industriels typiques, et bien que la consommation d'énergie en veille puisse être réduite à moins de 0,1 W, elle est toujours supérieure à la consommation d'énergie statique au niveau du microampère de l'écran LCD segmenté.
2, scénario d'application : correspondance aux exigences de consommation d'énergie dans le contrôle industriel
1. LCD à code segment : le choix préféré pour les appareils alimentés par batterie
Dans les scénarios alimentés par batterie, tels que les terminaux portables industriels et les détecteurs portables, les caractéristiques de faible-consommation de l'écran LCD segmenté peuvent prolonger considérablement la durée de vie de la batterie. Par exemple:
Un équipement minier : grâce à une jauge de profondeur de forage LCD segmentée, alimentée par 8 piles AA, il peut fonctionner en continu pendant 300 heures (8 heures par jour), tandis que si un écran TFT est utilisé, la durée de vie de la batterie sera réduite à 50 heures.
Instrument extérieur : une certaine station de surveillance météorologique utilise un écran LCD à code segment pour afficher les données de température et d'humidité. Dans une large plage de températures allant de -20 degrés à+50 degrés, la consommation électrique n'est que de 0,3 mW (rétroéclairage compris), répondant ainsi aux exigences de faible consommation d'énergie des systèmes d'alimentation solaire.
2. TFT-LCD : un choix nécessaire pour l'affichage d'images complexes
Dans les scénarios qui nécessitent des images dynamiques et un affichage-haute résolution, le désavantage en matière de consommation d'énergie de l'écran LCD TFT-peut être partiellement compensé en optimisant la conception. Par exemple:
IHM industrielle : l'interface homme-machine d'une certaine ligne de production automatisée adopte un écran TFT de 7 pouces. Bien que la consommation électrique atteigne 2 W, le rapport d'efficacité énergétique global reste acceptable grâce à la gradation dynamique (la luminosité chute à 10 % sans surveillance) et au sommeil programmé.
Vidéosurveillance : un certain terminal de surveillance du transport ferroviaire adopte un écran TFT de 10,1 - pouces, qui contrôle la consommation d'énergie dynamique dans les 5 W grâce à l'accélération matérielle et à l'optimisation du GPU, répondant ainsi aux exigences de surveillance en temps réel.
3, Équilibrer le coût et l’efficacité énergétique : la valeur à long terme de l’écran LCD segmenté
1. Comparaison initiale des coûts
Code de segment LCD : le coût du module est d'environ 5 à 15 dollars américains, le coût du circuit intégré du pilote est d'environ 0,5 à 2 dollars américains et le coût total est inférieur à 20 dollars américains.
TFT-LCD : le coût d'un module de 5 pouces est d'environ 30 à 50 $, le coût de la puce du pilote est d'environ 5 à 10 $ et le coût total dépasse 40 $.
2. Analyse des coûts du cycle de vie
En prenant comme exemple un certain instrument industriel, en supposant une durée de vie de 5 ans et un temps de travail quotidien de 16 heures :
Solution LCD à code segmenté : consommation électrique de 0,3 mW, consommation électrique sur 5 ans d'environ 2,1 kWh, coût de l'électricité d'environ 0,3 USD (calculé à 0,15 USD/kWh).
Solution TFT : Consommation électrique de 2 W, consommation électrique sur 5 ans d'environ 14,2 kWh, coût d'électricité d'environ 2,1 $.
Compte tenu de la différence de coût initiale, la solution LCD segmentée a un coût total sur 5 ans inférieur d'environ 30 $ à celui du TFT, démontrant des avantages significatifs en matière d'efficacité énergétique.
