一, Технічні принципи та основи енергоспоживання
1. Механізм енергоспоживання сегментного кодового LCD
Сегментований РК-дисплей контролює пропускання світла за рахунок відхилення молекул рідкого кристала під дією електричного поля, а його основне енергоспоживання відбувається з двох частин:
Рідкокристалічний шаровий привід: відхилення молекул рідкого кристала вимагає підтримки змінної напруги з типовим споживанням електроенергії 5-10 мкА (рівень мікроампер), що відноситься до категорії наднизького енергоспоживання;
Система підсвічування: якщо використовується світлодіодне підсвічування, споживана потужність однієї світлодіодної кульки становить близько 15 мА (рівень міліампер), а загальне споживання електроенергії залежить від кількості світлодіодних кульок і методу підключення (послідовне/паралельне). Наприклад, певний промисловий прилад використовує 4 світлодіодні підсвічування із загальним споживанням електроенергії 60 мА, що значно перевищує сам шар LCD.
Основний висновок: енергоспоживання сегментованого РК-дисплея в основному визначається підсвічуванням, а енергоспоживання рідкокристалічного шару можна ігнорувати. Після вимкнення підсвічування його статичне енергоспоживання можна зменшити до μA, що підходить для сценаріїв живлення від батареї.
2. Механізм енергоспоживання OLED
OLED — це технологія самосвітящого дисплея, де кожен піксель незалежно контролює своє світлове випромінювання, а його енергоспоживання визначається такими факторами:
Кількість світлових пікселів: при відображенні на весь екран усі пікселі працюють одночасно, що призводить до пікового споживання енергії; При відображенні чорного піксель вимкнений, а енергоспоживання близько до нуля;
Інтенсивність світла: чим вища яскравість, тим більший поточний попит. Наприклад, 0,96-дюймовий OLED-модуль споживає приблизно 0,08 Вт електроенергії на весь білий екран (максимальна яскравість), тоді як енергоспоживання на чорному фоні можна ігнорувати;
Схема драйвера: Чіпи драйверів OLED (такі як SSD1306) споживають кілька десятків мкА потужності, що набагато менше, ніж схеми драйверів підсвічування.
Основний висновок: енергоспоживання OLED тісно пов’язане з відображуваним вмістом, при цьому динамічний вміст (наприклад, відео) споживає значно більше енергії, ніж статичний вміст (наприклад, текст).
2, Порівняння енергоспоживання: дані та аналіз сцени
1. Статична демонстраційна сцена
РК-дисплей із сегментним кодом: на прикладі логістичного терміналу РК-дисплей із сегментним кодом використовується для відображення номера товару, при цьому підсвічування завжди ввімкнене (2 світлодіоди) і загальне споживання електроенергії становить приблизно 30 мА. Якщо підсвічування вимкнено, працює тільки LCD-шар, а споживана потужність знижується до 5 мкА.
OLED: під час відображення того самого вмісту, OLED потребує освітлення лише деяких пікселів (наприклад, цифрової частини), із споживанням електроенергії приблизно 0,01 Вт (приблизно 2 мА при 5 В). Це менше, ніж сегментний РК-дисплей із увімкненим підсвічуванням, але вище, ніж сегментний РК-екран без підсвічування.
Висновок: у статичному дисплеї РК-дисплей без сегментного коду підсвічування має найнижче енергоспоживання; Коли потрібне підсвічування, OLED може мати перевагу при низькій яскравості.
2. Сцена динамічного відображення
РК-дисплей з кодом сегмента: частота оновлення зазвичай нижча за 10 Гц, а динамічний вміст (наприклад, числа, що прокручуються) потребує постійного підсвічування зі стабільним споживанням електроенергії 30–60 мА (залежно від інтенсивності підсвічування).
OLED: беручи за приклад певний промисловий HMI (інтерфейс людини-машини), під час відображення динамічних діаграм споживання енергії OLED коливається залежно від складності зображення з піком 0,1 Вт (приблизно 20 мА при 5 В). Але середнє споживання енергії нижче, ніж у підсвічування РК-дисплея сегментного коду, який завжди ввімкнено на весь екран.
Висновок. У динамічному дисплеї OLED може мати нижче середнє енергоспоживання, ніж сегментовані схеми підсвічування РК-дисплея, завдяки його можливостям керування освітленням рівня пікселів.
3. Сцени надзвичайної яскравості
Сегментований РК-дисплей: збільшення яскравості підсвічування вимагає збільшення кількості світлодіодів або струму, що призводить до лінійного збільшення споживання електроенергії. Наприклад, зовнішній інструмент потребує 4 світлодіодів високої яскравості під сильним освітленням із споживаною потужністю 120 мА.
OLED: у режимі високої яскравості стрибки струму пікселя та споживання електроенергії можуть перевищувати показники сегментованого РК-дисплея. Наприклад, енергоспоживання певного OLED-екрану в режимі HDR може досягати 0,5 Вт (приблизно 100 мА при 5 В).
Висновок: за надзвичайних вимог до яскравості схеми сегментованого підсвічування РК-дисплея можуть бути енерго-ефективнішими.
3, Галузеве застосування та баланс витрат
1. Застосовні сценарії сегментного LCD
Вимоги до низького енергоспоживання: наприклад, портативні медичні пристрої та датчики Інтернету речей, які вимагають тривалої-праці та обмеженої ємності акумулятора;
Тип, чутливий до вартості: вартість сегментованих РК-модулів становить приблизно 1-3 долари США, набагато нижча, ніж OLED (5-15 доларів США);
Екологічність: сегментований РК-дисплей стабільно працює в діапазоні температур від -40 градусів до 85 градусів, що робить його придатним для промислових об’єктів.
Випадок: певний розумний лічильник використовує сегментований РК-дисплей, а підсвічування вмикається лише під час взаємодії з користувачем. Споживання електроенергії в режимі очікування всієї машини становить менше 10 мкА, а термін служби батареї становить до 5 років.
2. Застосовні сценарії OLED
Вимоги до високої контрастності: такі як розумні годинники та окуляри віртуальної реальності, які мають відображати делікатні зображення;
Вимоги до гнучкого дисплея: здатність OLED до згинання підходить для носіїв;
Оптимізація темного режиму: як у пристроях для читання електронних книг, енергоспоживання на чорному фоні близько до нуля.
Випадок: певний промисловий портативний термінал використовує OLED-екран, і вимикаючи несуттєві пікселі в темній кімнаті, час автономної роботи збільшується на 30%.
