一, खंडित एलसीडी में बिजली की खपत का भौतिक सार: विद्युत क्षेत्र द्वारा संचालित सूक्ष्म बिजली खपत तंत्र
खंडित एलसीडी का प्रदर्शन सिद्धांत विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत लिक्विड क्रिस्टल अणुओं के ऑप्टिकल गुण परिवर्तन पर आधारित है। इसकी मुख्य संरचना में पारदर्शी इलेक्ट्रोड (आईटीओ ग्लास), एक लिक्विड क्रिस्टल परत, ध्रुवीकरण फिल्म और सीलेंट की दो परतें शामिल हैं। जब थ्रेशोल्ड वोल्टेज (आमतौर पर 3-5V) से अधिक का एसी सिग्नल इलेक्ट्रोड के बीच लगाया जाता है, तो लिक्विड क्रिस्टल अणुओं की संरेखण दिशा मुड़ जाती है, जिससे डिस्प्ले प्राप्त करने के लिए ट्रांसमिशन बदल जाता है। इस प्रक्रिया में विद्युत क्षेत्र को बनाए रखने के लिए केवल माइक्रोएम्पीयर स्तर के करंट की आवश्यकता होती है, और बिजली की खपत मुख्य रूप से तीन पहलुओं से होती है:
लिक्विड क्रिस्टल परत का ध्रुवीकरण नुकसान: लिक्विड क्रिस्टल अणुओं के मुड़ने पर उत्पन्न ढांकता हुआ नुकसान, लगभग 2-5 μ A/cm ² के विशिष्ट मूल्य के साथ।
इलेक्ट्रोड चालकता हानि: आईटीओ ग्लास (लगभग 10 ⁻⁴Ω· सेमी) की प्रतिरोधकता के कारण कमजोर धारा प्रवाहित होती है, और बिजली की खपत प्रदर्शन क्षेत्र के समानुपाती होती है।
ड्राइविंग सर्किट में स्थैतिक नुकसान: बायस वोल्टेज डिवाइडर रेसिस्टर्स और कैपेसिटर के लीकेज करंट सहित, आमतौर पर 1 μ ए से कम।
वास्तविक माप डेटा: एक निश्चित औद्योगिक तापमान नियंत्रक में उपयोग की जाने वाली 3.2 इंच खंडित एलसीडी में 25 डिग्री पर स्थिर रूप से प्रदर्शित होने पर उच्च परिशुद्धता एमीटर द्वारा मापी गई 8.7 μ A की कुल बिजली खपत होती है, जिसमें लिक्विड क्रिस्टल परत 6.2 μ A और ड्राइविंग सर्किट 2.5 μ A होती है।
2, बैकलाइट सिस्टम का पावर गेम: चमक और ऊर्जा खपत को संतुलित करने की कला
यद्यपि खंडित एलसीडी की बिजली खपत बेहद कम है, लेकिन अंधेरे वातावरण में प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए व्यावहारिक अनुप्रयोगों में बैकलाइट सिस्टम को लैस करना अक्सर आवश्यक होता है। बैकलाइट बिजली की खपत एलईडी मोतियों की संख्या, कनेक्शन विधि और ड्राइविंग करंट द्वारा निर्धारित की जाती है:
विशिष्ट पैरामीटर मान और बिजली खपत प्रभाव
एक एलईडी का करंट 15mA (@3.2V) है। प्रत्येक अतिरिक्त समानांतर कनेक्टेड एलईडी के लिए, बिजली की खपत 15mA बढ़ जाती है
श्रृंखला चरणों की संख्या 2-6 बढ़ाने से ड्राइविंग वोल्टेज कम हो सकता है
10% -100% का कर्तव्य चक्र समायोजन, बिजली की खपत के लिए आनुपातिक चमक
केस विश्लेषण: एक निश्चित औद्योगिक एचएमआई उपकरण समानांतर बैकलाइट में 6 एलईडी का उपयोग करता है, और 50% चमक पर मापी गई बिजली की खपत 45mA (6 × 15mA × 50%) है। यदि हम 3 एलईडी के श्रृंखला कनेक्शन पर स्विच करते हैं, तो समान चमक पर बिजली की खपत को 22.5mA (3 × 15mA × 50%) तक कम किया जा सकता है, लेकिन एक बूस्ट सर्किट की आवश्यकता होती है।
3, बिजली की खपत पर ड्राइविंग योजनाओं का गहरा प्रभाव: प्रतिरोधी वोल्टेज डिवीजन से चार्ज पंप तक एक अनुकूलित पथ
खंडित एलसीडी का ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन सीधे सिस्टम की कुल बिजली खपत को निर्धारित करता है। सामान्य समाधानों में शामिल हैं:
1. प्रतिरोध वोल्टेज डिवीजन ड्राइव
सिद्धांत: एमसीयू बिजली आपूर्ति वोल्टेज को एक प्रतिरोधी नेटवर्क के माध्यम से एलसीडी (जैसे वीडीडी/2, वीडीडी/3) के लिए आवश्यक बायस वोल्टेज में विभाजित किया जाता है।
बिजली की खपत: स्थैतिक रिसाव धारा लगभग 5-10 μA है, लेकिन प्रतिरोध हीटिंग के कारण ऊर्जा हानि होती है।
लागू परिदृश्य: कम लागत और कम प्रदर्शन सटीकता आवश्यकताओं वाले औद्योगिक उपकरण।
वास्तविक परीक्षण मामला: एक स्मार्ट मीटर 8-बिट सेगमेंट कोड एलसीडी को चलाने के लिए रेसिस्टर वोल्टेज डिवीजन का उपयोग करता है, जिसमें 5V बिजली आपूर्ति (एलसीडी बॉडी 8 μ ए + वोल्टेज डिवीजन रेसिस्टर 10 μ ए) के तहत 18 μ ए की कुल बिजली खपत होती है।
2. कैपेसिटिव वोल्टेज डिवीजन ड्राइव
सिद्धांत: प्रतिरोधक वोल्टेज विभाजन से कम नुकसान के साथ बायस वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए कैपेसिटर की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग विशेषताओं का उपयोग करना।
बिजली की खपत: स्टेटिक लीकेज करंट<1 μ A, driving efficiency increased by 60%.
लागू परिदृश्य: बैटरी द्वारा संचालित पोर्टेबल औद्योगिक टर्मिनल।
तकनीकी सफलता: एक हैंडहेल्ड गैस डिटेक्टर 3.3V बिजली आपूर्ति (बैटरी क्षमता 2200mAh) के तहत 12 घंटे के निरंतर संचालन को प्राप्त करने के लिए कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर ड्राइव का उपयोग करता है।
3. चार्ज पंप बूस्ट ड्राइव
सिद्धांत: एक स्विच कैपेसिटर सर्किट के माध्यम से कम वोल्टेज को एलसीडी के आवश्यक बायस वोल्टेज (जैसे 12V) तक बढ़ाएं।
बिजली की खपत: रूपांतरण दक्षता 85% तक पहुंच सकती है, लेकिन इसके लिए एमसीयू संसाधनों की अतिरिक्त खपत की आवश्यकता होती है।
लागू परिदृश्य: उच्च वोल्टेज संचालित विस्तृत तापमान रेंज कोड एलसीडी (-40 डिग्री ~ 85 डिग्री)।
उद्योग बेंचमार्क: सीमेंस एस7-1200 श्रृंखला पीएलसी चार्ज पंप ड्राइव को अपनाता है, जो अभी भी -20 डिग्री वातावरण में 5 μ ए की स्थिर बिजली खपत को बनाए रख सकता है।
4, विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों में बिजली की खपत अनुकूलन अभ्यास
1. औद्योगिक उपकरण: μ एक स्थिर प्रदर्शन और एमए गतिशील ताज़ा के बीच संतुलन
दबाव ट्रांसमीटर और प्रवाह मीटर जैसे उपकरणों में, खंड कोड एलसीडी को लंबे समय तक माप मान प्रदर्शित करने की आवश्यकता होती है। अनुकूलन योजना में शामिल हैं:
परावर्तक ध्रुवीकरण फिल्म का उपयोग करने से, बैकलाइट पूरी तरह से बंद हो जाती है (बिजली की खपत 100% कम हो जाती है)।
डायनेमिक रिफ्रेश के दौरान, केवल बदलते सेगमेंट को अपडेट किया जाता है, और मापी गई बिजली की खपत स्थिर 8 μ A से बढ़कर 12 μ A (50% की वृद्धि) हो जाती है।
2. चिकित्सा उपकरण: कम बिजली की खपत और उच्च विश्वसनीयता की दोहरी बाधाएं
पोर्टेबल इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम मॉनिटर में, सेगमेंट एलसीडी को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:
5 साल की बैटरी जीवन की आवश्यकता: आंतरायिक प्रदर्शन रणनीति (1 सेकंड के लिए प्रदर्शन/9 सेकंड के लिए नींद) के माध्यम से, औसत बिजली की खपत 1.2 μ A तक कम हो जाती है।
विद्युतचुंबकीय अनुकूलता: प्रतिरोधक वोल्टेज डिवीजन के कारण होने वाले शोर हस्तक्षेप से बचने के लिए कैपेसिटिव वोल्टेज डिवीजन ड्राइव को अपनाना।
3. स्मार्ट होम: लागत और बिजली की खपत का अंतिम अनुकूलन
बुद्धिमान थर्मोस्टेट में, खंड एलसीडी को प्राप्त करने की आवश्यकता है:
$0.5 के भीतर लागत नियंत्रण: प्रतिरोधक वोल्टेज डिवाइडर ड्राइव का उपयोग करना, 40% लागत में कमी के बदले में 5 μA बिजली की खपत का त्याग करना।
कम तापमान अनुकूलनशीलता: -30 डिग्री पर सामान्य प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए चार्ज पंप ड्राइव का उपयोग करना।
