전력 소비에 대한 백라이트의 물리적 본질: 빛의 강도와 전류 간의 제곱 관계.
백라이트 시스템의 전력 사용량에 관하여 물리학에서 도출할 수 있는 일반적인 원리가 있습니다. 얼마나 많은 에너지를 소비하는지 살펴보면 여기서 중요한 것은 구동 전류가 얼마나 강해질 것인지입니다. 이 중 대부분은 LCD/미니 LED 백라이트에도 적용됩니다. LCD는 시작점으로 백라이트 모듈이 필요합니다. 미니-LED는 마이크로-LED 칩의 조밀한 행을 사용하여 제어된 조명 영역을 생성하므로 소비되는 총량은 켜져 있는 수와 현재 수준에 따라 달라집니다.
일반적으로 85인치 미니 LED TV에서 일부 HDR 비디오를 재생할 때 모든 백라이트 파티션이 켜져 있고 밝기가 약 1000니트인 경우 약 400W를 소비합니다. 하지만 일단 SDR로 전환한 다음 약 200와트 정도 밝기를 낮추면 극적으로 감소합니다. 실제로 꽤 많이 줄어들므로 지금은 약 12와트 정도입니다. 비교를 통해 전력 사용량에 따라 밝기가 얼마나 큰 영향을 미치는지 알 수 있습니다.
동적 디밍 기술: 전 세계에 걸쳐 또는 세부적인 수준에서 정확한 조작이 가능합니다.
'고휘도= 높은 전력 소비'를 해소하기 위해 업계에서는 디스플레이 및 주변 조명 콘텐츠를 실시간으로 분석하여 밝기와 전력 소비의 균형을 맞추는 다단계 동적 조광 기술을 개발했습니다.-
글로벌 다이나믹 디밍(LABC).
LABC(Light Adaptive Brightness Control)는 센서의 주변 밝기에 따라 제어된 후 이러한 알고리즘에 따라 밝기를 조정합니다. 예를 들어:
어두운 환경 시나리오 주변광이 100럭스 미만인 경우 백라이트 밝기가 50nts 이하로 떨어지며 전력이 60% 감소합니다.
강한 빛 상황: 직사광선이 닿는 실외, 백라이트 밝기를 800nits 이상으로 높여서 좋은 화면 가시성을 유지합니다.
기술적 구현: 광 센서는 광 신호를 전기 신호로 변환합니다. 구동 칩은 PID 계산을 통해 가장 미세한 밝기 수준을 파악합니다. PWM 디밍 메커니즘에서도 작동합니다. 스마트폰 제조업체의 일부 데이터를 바탕으로 LABC 기술은-화면 강도 사용량을 동시에 15%~20% 줄이고 사람들의 화면 보기를 더욱 향상시킬 수 있습니다.
로컬 디밍
LCD 및 미니 LED의 광원은 너무 많은 전력을 사용하지 않고 백라이트 전원의 일부만 변경하여 "밝은 부분은 평소보다 더 흰색이고 어두운 부분은 더 어둡게" 디스플레이의 대비를 더 좋게 만들 수 있는 로컬 조광 기술을 사용할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
미니 LED 백라이트는 수백에서 수천 개의 부품으로 분할된 화면이며 각 부품은 LED 전류를 자체적으로 제어합니다. 검정색 장면을 표시하면 일치하는 파티션의 LED를 꺼서 "진정한 검정색"을 생성하고 전력을 절약할 수 있습니다.
측면 진입형 LCD 백라이트: 도광판의 도트 패턴을 사용하여 배광을 최적화하고 동적 디밍 알고리즘과 결합하여 더 어두운 콘텐츠를 표시할 때 백라이트를 줄입니다.
데이터 지원: 65인치 미니 LED TV는 2000존 로컬 디밍을 사용한 후 어두운 콘텐츠에 대해 월드와이드 디밍 모드를 사용할 때보다 에너지를 35% 더 절약하고 명암비도 1000000:1까지 높였습니다.
CABC(ContentAdaptive Control):화상화상 제어.
콘텐츠 적응형 밝기 제어(CABC)는 디스플레이 콘텐츠의 밝기 분포를 분석하고 "변경되지 않은 그림"과 "절약된 전력" 간의 적절한 절충안을 찾는 백라이트 강도와 픽셀 회색조를 동적으로 제어하는 것입니다. 핵심 논리는 다음과 같습니다.
이미지 분석: 칩을 구동하여 이미지의 히스토그램을 계산하고 밝은 부분과 어두운 부분의 비율을 찾습니다.
백라이트 조정: 콘텐츠의 밝기 분포에 따라 백라이트 강도를 100%에서 70%까지 줄입니다.
픽셀 보상: 백라이트가 낮아져 밝아지도록 (100,100,100) → (140,140,140) 증가와 같이 픽셀의 회색 레벨을 높입니다.
응용 시나리오:
정적 이미지: 사진/문서는 CABC를 통해 백라이트가 30% 감소하여 표시되지만 이미지는 픽셀 보정을 통해 밝게 유지됩니다.
다이내믹 비디오: cabc를 사용한 HDR의 최고 휘도는 조금 증가하지만 여전히 상당히 높습니다. 더 많은 세부 사항을 보고 싶은 장면의 경우 아무것도 하지 않는 백라이트를 다시 낮춥니다.
업계 데이터: CABC 기술을 사용한 후 웹페이지를 탐색하는 태블릿 컴퓨터는 18% 더 적은 에너지를 사용하고 비디오는 12% 더 효율적이며 사용자가 주관적으로 품질 문제를 발견하지 못했습니다.
재료 및 회로 혁신: 근본적으로 전력 소비를 줄입니다.
소프트웨어 알고리즘 측면만 고려하지 않고 하드웨어 혁신도 고려해야 합니다. 업계에서는 사용되는 백라이트 소재, 제조 방법 및 용도를 개선하여 에너지 효율을 높이는 형태로 개선을 진행하고 있습니다.
효율적인 발광 재료
퀀텀닷: 파란색 LED를 퀀텀닷 필름으로 감싸 매우 빨간색과 녹색 빛만 방출하여 빛의 밝기(lm/W)를 높이고 백라이트의 전력 사용량을 줄입니다. 백라이트 효율성: 양자-닷 LCD TV는 기존 TV보다 백라이트 효율성이 25% 더 높습니다.-
미니 LED 칩: 플립 칩 구조를 사용해 전극 방해를 줄이고 발광 효율을 높였습니다. 한 회사의 미니 LED 칩은 발광 효율이 200lm/W로 일반 LED보다 40% 더 높습니다.
부스트 드라이브 회로 개선
효율성이 소비 전력량에 영향을 미치는 스위칭 전원 공급 장치 기술을 사용하여 전압이 증가된 백라이트 구동 회로. 업계에서는 개선을 위해 다음과 같은 종류의 최적화를 수행합니다.
동기식 정류 기술-: 손실을 낮추고 효율을 95% 이상 높이기 위해 다이오드 대신 MOSFET을 사용합니다.
동적 디밍 주파수: 필요에 따라 PWM 주파수를 수정하고 조명이 덜 밝을 때 주파수를 낮추면 스위칭 손실을 줄일 수 있습니다.
지능형 전류 제어: LED를 과도하게 구동하여 전력을 낭비하지 않도록 피드백 루프를 사용하여{0}}실시간으로 LED 전류를 조정합니다.
사례: GaN 드라이버 칩을 사용한 후 일부 스마트폰의 백라이트 구동 효율이 500니트일 때 85%에서 92%로 증가합니다. 동시에 절전은 약 0.3w입니다.
