技術原則: LCD の低エネルギー基盤。-
LCD の消費電力は主に、バックライト システム、駆動回路、表示リフレッシュの 3 つのカテゴリに起因します。バッテリー駆動の場合は、次の 3 つの改善が必要になります: 体系的。
バックライトシステム: ダイナミック調光、高効率光源
LCD の最大の電力供給はバックライト (60%-80%) です。従来のものは固定輝度 LED を使用しており、低電力のニーズにより次のような問題が発生します。{4}}
PWM調光：アナログ調光による温度変化を防ぐため、1kHz以上の周波数でパルスを変化させて明るくします。たとえば、バッテリー駆動の EM 水道メーターは、BH1750 などの周囲光センサーを使用してリアルタイムの光強度を取得し、それに応じてバックライトを制御します。-これにより、測定された消費電力が 40% 以上削減されます。
効率的な光源: 0.2W/個などの低電力 LED を選択するか、側面発光バックライトを選択して光の損失を減らします。一部の高級機器では、ゾーン制御照明による消費電力を削減するミニ LED バックライト技術が使用されています。
駆動回路: 充電前蓄電、ダイナミックカップリング
従来の LCD ドライバは、ピクセル コンデンサの継続的なリフレッシュを必要とするため、非常に高い動的電力要件が必要になります。 Chengdu Jiutian Huaxin の特許取得済み技術は、以下を使用して問題を回避します。
事前保存の充電: 現在のフレームのバックライトがオンになっている期間中、ラインごとの書き込みによって高周波スイッチング損失が発生しないように、ラインに信号を書き込む必要がないときにデータ信号をコンデンサに保存します。-
動的結合補償: コンデンサ自体が液晶の回転を独自に駆動できるように、コンデンサのエネルギーと結合信号のエネルギーのバランスを保ちます。-したがって、必要な総駆動電圧が減少し(+5Vから+ 2. 5Vに低下)、その結果、IC消費量がソースで直接減少します。
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%)、バックライトの省電力により輝度が 20%-30% 増加します。
ディスプレイの更新 : スマート スリープとエリアの更新
インテリジェント スリープ モード: 最新の LCD ドライバ IC (ILI9341 など) には、いくつかの異なる低電力モードがあります。-。 30秒後にスリープモードにしたい場合のように。アイドリングの停止、AVDD の遮断、VGH/VGL 電源、ウェイクイン遅延は 100 ～ 120 ms 未満。
地域更新テクノロジー: 数値などの変更された部分のみを更新し、画面全体が再描画されることはありません。{0}} 「ダーティ」-エリアのラベルが定義されました。この方法により消費電力を30%以上削減することができました。
主なパラメータ: 低電力 LCD の選択基準-
バッテリ駆動の計器用 LCD では、次の選択を行うときに注意してください。
消費電力指数
動作電流: 3.5 インチ TFT – LCD モジュールの場合、通常の動作電流は、3.3V で供給された場合、通常 60mA 近くの大きさになります。低電力設計ではさらに低い電力が必要です。 20mA未満。
スタンバイ損失を避けるために、スリープ電流は 1uA 未満である必要があります。
バックライトの消費電力: ここでは LED バックライトを選択し、単一ユニットの消費電力は 0. 5 W を超えません。
表示性能
反対: 1000:1 の高コントラストにより、バックライトの明るさの必要性が軽減され、電力が節約されます。
視点: 178 度のような広い視野角は、ユーザーが視野角を変更する頻度を減らし、インタラクションに使用される電力量を削減します。
解像度: 余分なピクセルの消費量が増えるため、最大解像度にこだわるのではなく、必要に応じて選択してください。{0}}
環境適応性
動作温度: バッテリー駆動の機器は頻繁に屋外に送られるため、-40 度から 85 度の範囲の温度に耐える必要があります。{0}}
保護レベル：IP68、長時間水に浸しても大丈夫で、水質監視のシナリオに適用できます。
インターフェース、統合。
インターフェイス タイプ 安価で高速な I80 か、高速かつ低消費電力の MIPI DSI からお選びください。
統合: 独自のドライバー IC を備えたモジュールを選択して、周辺機器にそれほど多くのものが必要ないようにします。
システム レベルの省エネ アーキテクチャの最適化手法-
設計全体と連携して全体の省エネアーキテクチャを形成するには、適切な低電力 LCD を選択する必要があります。
電源管理の最適化
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >駆動回路の効率は85%。
動的な電源切り替え: ディスプレイのステータスに基づいて電源レールを切り替え、スリープ モードでは不要な電源をすべてオフにします。{0}}
ソフトウェア連携制御
動的周波数変調技術: 表示された内容に応じて、I80 のクロック周波数を自動的に調整します。静止していると10Hz以下に下がったり、動き回ると60Hz程度まで上がるなどのサンプルは40%から節約されたものの実測値を示すことができます。
適応明るさアルゴリズム: さまざまな照度を一定の割合の明るさと相関させるテーブル (光がまったくない場合、明るさの 10 パーセントのみを使用するなど) と、環境センサーを使用し、結果に応じてそれらを継続的に変更するテーブルを構築します。
ハードウェアの低電力設計-
低電力 MCU: Renesas RL78 / L13 のような極めて低消費電力の MCU を選択すると、動作電流は約 100μA/Mhz しか消費されません。
低リーク材料: 静的消費電力を削減するために、Al2O3 などの高誘電率材料がプレストレージ コンデンサと保持コンデンサに使用されています。-
典型的なケース: バッテリーからの電力の実用的な検証。
事例1：電池式電磁波水道メーター
都市水道メーター：6年。
3.5インチTFT LCD、LCDバックライト消費電力: 0.8W、LCD動作電流: 15mA (3.3V電源)。
最適化対策:
PWM調光と周囲光センサーの使用により、バックライトの消費電力を45%削減します。
統合された充電前蓄積駆動回路により、駆動 IC が使用する電力が 30% 削減されます。
30 分間何も操作しないとスリープ モードに移行し、スリープ電流は 0.5μA になります。
実際のテスト結果では、マシン全体の出力が 200 mW から 80 mW に減少し、バッテリーを最大 8 年間使用できるようになりました。
ケース – ポータブル医療モニター。
適用シナリオ: 屋外での最初のヘルプ。24 時間ノンストップで作業する必要があります。
LCD の選択: 2.4- インチ OLED (従来の LCD を置き換える) ですが、非常に高価です。最後に、動作電流 12mA (2.8V 電源) の低電力 TFT-LCD を選択します。-
最適化対策:
地域リフレッシュ技術を使用して、心拍数や血中酸素などの変化により変化した画像の領域のみを更新します。
統合されたダイナミック カップリング ドライバ回路は、-5V から -3V まで減少した駆動電圧を使用します。-
Air780E などの低電力 4G モジュールを使用してデータを同期すると、LCD のスタンバイ時間が短縮されます。{0}}
実際のテスト結果：マシン全体の消費電力は150mW減の60mWとなり、24時間使用要件を満たしました。
