كيف تحقق شاشات LED الخارجية التوازن بين السطوع العالي للغاية وانخفاض استهلاك الطاقة؟

مقدمة

في عصر انفجار المعلومات اليوم، شاشات LED خارجية أصبحت وسيلة نقل مهمة لنشر المعلومات الحضرية.

ومع ذلك، مع التحسين المستمر لتأثيرات العرض، أصبح سطوعها أيضًا أعلى وأعلى، مما وضع ضغوطًا على إمدادات الطاقة الحضرية وحماية البيئة.

أصبحت كيفية تحقيق استهلاك منخفض للطاقة مع ضمان سطوع فائق الارتفاع مشكلة ملحة تحتاج إلى حل.

1. تحليل العلاقة الأساسية بين السطوع واستهلاك الطاقة لشاشات LED الخارجية

1) تعريف ومعايير قياس سطوع شاشة LED

سطوع شاشة LED، ببساطة، هو مدى سطوع الضوء المنبعث منها. عادةً ما نقيسه بوحدة النيت، التي توضح لنا مدى سطوع الشاشة لكل متر مربع.

كلما ارتفع سطوعكلما كان شكل الشاشة أكثر إبهارًا، كان من الأسهل رؤيتها في الشمس بالطبع.

2) تأثير تحسين السطوع على استهلاك الطاقة

  • زيادة الاستهلاك المباشر للطاقة:

تخيل لو أنك جعلت مصباحًا صغيرًا يُصدر ضوءًا أكثر سطوعًا، فهل ستحتاج إلى زيادة الكهرباء؟ وينطبق الأمر نفسه على شاشات LED. لزيادة سطوع الشاشة، عليك تمرير تيار أكبر عبر خرزات LED الداخلية.

مع زيادة التيار، يتم استهلاك المزيد من الطاقة، تمامًا كما ستزداد فاتورة الكهرباء الخاصة بك عند تشغيل المصابيح الأمامية.

على سبيل المثال، قد تستهلك شاشة LED داخلية عادية 100 وات من الطاقة عندما يتم ضبط السطوع على مستوى منخفض يبلغ 200cd/m²، وعندما يتم زيادة السطوع إلى 500cd/m²، فقد تزيد الطاقة إلى حوالي 200 وات.

  • زيادة استهلاك الطاقة غير المباشرة (مثل تبديد الحرارة):

علاوة على ذلك، عند إضاءة شاشة LED، لا تُصدر ضوءًا فحسب، بل تُولّد حرارة أيضًا. كلما زاد السطوع، زادت الحرارة المُولّدة.

ولمنع ارتفاع درجة حرارة الشاشة واحتراقها، يتعين علينا تثبيت معدات تبديد الحرارة عليها، مثل المراوح ومبددات الحرارة.

تستهلك هذه الأجهزة أيضًا الطاقة أثناء تشغيلها، تمامًا كما تستخدم الكهرباء لتشغيل مكيف الهواء في الصيف.

3) التناقض بين السطوع العالي للغاية واستهلاك الطاقة المنخفض وأهمية التوازن

  • تناقض:

إذن، لدينا مشكلة: إذا أردنا شاشةً شديدة السطوع، فعلينا استهلاك المزيد من الكهرباء؛ لكن الإفراط في استهلاك الكهرباء ليس صديقًا للبيئة ولا اقتصاديًا. الأمر أشبه برغبة في تناول وجبة دسمة، لكنك تخشى إنفاق مبالغ طائلة.

  • أهمية التوازن:

إذن، ما العمل؟ علينا إيجاد توازن. يمكننا جعل الشاشة ساطعة بما يكفي لرؤية المحتوى بوضوح، ويمكننا استخدام أقل قدر ممكن من الكهرباء لحماية البيئة وتوفير المال.

يشبه الأمر العثور على مطعم لذيذ وغير مكلف في آن واحد. لتحقيق هذا التوازن، يمكننا إيجاد طريقة لزيادة كفاءة إضاءة مصابيح LED، أو استخدام تقنية ذكية للتحكم في سطوع الشاشة وضبطه تلقائيًا حسب الحاجة.

بهذه الطريقة، يمكننا الاستمتاع بشاشة عالية السطوع دون القلق بشأن فواتير الكهرباء المرتفعة.

2. ما هي آلية تحقيق سطوع شاشات العرض LED الخارجية؟

1) مقدمة لمبدأ انبعاث ضوء LED

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، وهو في الواقع جهاز شبه موصل صغير. ببساطة، يحتوي على وصلة PN داخلية، تشبه المفتاح.

عند إضافة جهد أمامي إلى هذا "المفتاح"، تصطدم الإلكترونات والفجوات داخله، مما يُصدر ضوءًا. يمكن لمواد LED المختلفة إصدار ألوان مختلفة من الضوء، مثل الأحمر والأخضر والأزرق، إلخ. 

2) مقدمة لمبدأ عرض شاشة العرض LED

تتكون شاشة عرض LED من العديد من خرزات مصابيح LED. تشبه كل خرزة بكسلًا صغيرًا، مُرتبةً معًا وفقًا لنمط مُحدد لعرض صور ونصوص مُتنوعة.

  • خلط الألوان:

هل تعلم؟ يمكن مزج الضوء الأحمر والأخضر والأزرق لإنتاج ألوان أخرى عديدة. وكما هو الحال عند الرسم بأقلام التلوين، يُنتج الأحمر مع الأخضر لونًا أصفر، والأحمر مع الأزرق لونًا بنفسجيًا.

تستخدم شاشات عرض LED هذا المبدأ أيضًا. بالتحكم في سطوع مصابيح LED الحمراء والخضراء والزرقاء، يمكن عرض صور ملونة.

  • تدرج الرمادي:

تدرج الرمادي هو سطوع الصورة. وكما هو الحال عند النظر إلى الصور بالأبيض والأسود، بعض الأماكن تكون ساطعة والبعض الآخر مظلمًا.

هذا هو الفرق في تدرج الرمادي. يمكن لشاشات العرض LED أيضًا عرض مستويات مختلفة من تدرج الرمادي، مما يجعل الصورة تبدو أكثر واقعية ودقة.

3) مقدمة تفصيلية لتقنية ضبط السطوع

  • التحكم في الأجهزة:

يتم التحكم في الأجهزة عن طريق ضبط سطوع مصباح LED مباشرةً عبر الدائرة. وكما هو الحال في ضبط سطوع مصباح المكتب، يُمكن تغيير سطوع الضوء بتدوير المقبض. كما تُغيّر شاشة عرض LED سطوع مصباح LED بضبط التيار في الدائرة.

  • التحكم في البرمجيات:

التحكم البرمجي أكثر مرونة، ويتحقق من خلال تقنية تُسمى تعديل عرض النبضة (PWM). PWM هي طريقة خاصة لتشغيل وإطفاء الإضاءة. ليس الأمر تشغيلًا أو إيقافًا بسيطًا، بل تشغيلًا وإيقافًا سريعًا، ثم تشغيلًا وإيقافًا مجددًا.

يمكن التحكم في متوسط سطوع الضوء بتغيير نسبة وقت التشغيل والإيقاف. وتستخدم شاشات عرض LED هذا المبدأ أيضًا. ويمكن تغيير سطوع LED بضبط معلمات PWM عبر برنامج.

  • تقنية تعديل عرض النبضة (PWM):

تقنية PWM أشبه بالسحر، إذ تتيح لك ضبط سطوع مصباح LED. وكما ذكرنا سابقًا، يمكن التحكم في متوسط سطوع مصباح LED من خلال التشغيل والإيقاف السريع.

إذا أردنا إضاءة LED أكثر، فيُرجى تشغيله لفترة أطول، وإذا أردنا إضاءة LED أكثر قتامة، فيُرجى إطفاؤه لفترة أطول. بهذه الطريقة، يُمكننا ضبط سطوع LED حسب احتياجاتنا.

بشكل عام، تعتمد آلية تحقيق السطوع لشاشات العرض LED الخارجية على مبدأ إصدار الضوء ومبدأ العرض وتقنية تعديل السطوع في LED للعمل معًا.

من خلال هذه التقنيات، يمكننا جعل شاشة العرض LED تعرض صورًا واضحة ومشرقة في بيئات مختلفة.

3. ما هي الاستراتيجيات لتحقيق التوازن بين السطوع العالي للغاية واستهلاك الطاقة المنخفض؟

1) تقنية الإضاءة الذكية

تقنية الإضاءة الذكية تُشبه مُعدّل إضاءة ذكيًا، حيث يُضبط سطوع كل بكسل وفقًا للمحتوى المعروض. على سبيل المثال، إذا كانت هناك شمس ساطعة في الصورة، فسيزيد سطوعها.

إذا كانت ليلة مظلمة، فسيُظلم ذلك الجزء. بهذه الطريقة، يتم ضمان جودة الصورة وتوفير الطاقة.

عند تشغيل مقاطع الفيديو، تُضفي تقنية الإضاءة الذكية سلاسةً وواقعيةً على الصورة، دون هدر كبير للطاقة. كما يُمكن ضبط سطوع المحتوى عند عرض الصور الثابتة أو النصوص، مما يُوفر الطاقة.

بفضل تقنية الإضاءة الذكية، يمكن تقليل استهلاك الطاقة لشاشات LED بشكل كبير، مما يوفر أكثر من 30% من الكهرباء وهو صديق للبيئة تمامًا.

2) استشعار الإضاءة المحيطة وضبط السطوع تلقائيًا

يعمل مستشعر الإضاءة المحيطة كجهاز كشف صغير، يراقب باستمرار تغيرات الإضاءة المحيطة. بمجرد تركيبه، يمكن لشاشة LED ضبط سطوعها تلقائيًا وفقًا للإضاءة المحيطة، مما يحمي العينين ويوفر الطاقة.

تقنية ضبط السطوع التلقائي هي ضبط سطوع الشاشة تلقائيًا بناءً على إشارة مستشعر الإضاءة المحيطة. عندما تكون أشعة الشمس قوية نهارًا، يخفت سطوعها قليلًا، وعندما يكون الضوء خافتًا ليلًا، يزداد سطوعها قليلًا، وهي تقنية ذكية جدًا.

هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لظروف الإضاءة المختلفة. سواءً في الليل أو النهار، تُضفي على الشاشة مظهرًا مريحًا، كما تُوفر أكثر من 20% من الكهرباء.

3) اختيار رقائق LED الفعالة والموفرة للطاقة

رقائق LED جيدة وأخرى رديئة، وتختلف كفاءتها الضوئية. تتميز الرقائق الجيدة بكفاءة ضوئية عالية وتستهلك طاقة أقل مع نفس درجة السطوع.

رقائق LED المصنوعة من نتريد الغاليوم هي تقنية جديدة تتميز بكفاءة إضاءة عالية جدًا وعمر افتراضي طويل. في المستقبل، سيزداد انتشار هذا النوع من الرقائق بالتأكيد، مما يجعل شاشات LED أكثر سطوعًا وتوفيرًا للطاقة.

اختيار رقاقة LED المناسبة يُحسّن كفاءة الشاشة في استهلاك الطاقة. استخدام رقاقات موفرة للطاقة يُقلل استهلاك الطاقة بشكل كبير.

4). مزود الطاقة التصميم وتحسين وضع إمداد الطاقة

تطبيق إمدادات الطاقة التبديلية عالية الكفاءة وتكنولوجيا التصحيح المتزامن:

تُعدّ تقنية إمداد الطاقة التبديلي عالي الكفاءة وتقنية التصحيح المتزامن بمثابة خبراء في توفير الطاقة، حيث تُحسّن كفاءة إمداد الطاقة وتُقلل من هدر الطاقة.

  • ضرورة وتأثير توفير الطاقة لمصدر طاقة منفصل لأنوية الأنابيب الحمراء والخضراء والزرقاء:

تتطلب أنابيب شاشات LED ذات الألوان الأحمر والأخضر والأزرق جهدًا وتيارات مختلفة. يُشبه توفير مصدر طاقة منفصل تخصيص نظام غذائي مناسب لها، مما يجعلها تعمل بسلاسة أكبر ويوفر طاقة أكبر.

  • إمكانات تكنولوجيا إدارة الطاقة في تحسين كفاءة الطاقة لشاشات العرض LED:

إن تقنية إدارة الطاقة تشبه مدبرة منزل ذكية، فهي تراقب وتعدل دائمًا خرج مصدر الطاقة حتى تتمكن شاشة العرض LED من العمل في الحالة الأكثر ملاءمة وتوفير المزيد من الطاقة.

5) التصميم المعقول لـ مساحة وحدة الصورة و دقة

دقّة البكسل ودقّتها مترابطتان. كلما صغرت دقّة البكسل وزادت، زادت وضوح الصورة، لكن استهلاك الطاقة سيكون أعلى قليلاً.

يعتمد اختيار دقة البكسل وتباعدها على الحالة. على سبيل المثال، للوحة إعلانات كبيرة تُرى من مسافة بعيدة، يمكن أن تكون دقة البكسل أكبر، ولا يشترط أن تكون عالية جدًا، أما لشاشة عرض داخلية تُرى من مسافة قريبة، فيجب اختيار دقة عالية وتباعد بكسل صغير.

تختلف اختلافات المناسبات في دقة وتباعد البكسل. بالنسبة للوحات الإعلانية الخارجية، يُفضّل اختيار تباعد بكسل أكبر ودقة متوسطة؛ أما بالنسبة لشاشات المؤتمرات الداخلية، فيُفضّل اختيار تباعد بكسل أصغر ودقة عالية لجعل الصورة أكثر دقة.

6) تقنيات أخرى لتوفير الطاقة

  • أهمية وطرق تطبيق تكنولوجيا الإدارة الحرارية:

تُولّد شاشات عرض LED حرارةً أثناء التشغيل، ويجب تبديدها في الوقت المناسب، وإلا سيؤثر ذلك على أدائها وعمرها الافتراضي، ويستهلك الكهرباء أيضًا. لذلك، تُستخدم مشعات حرارية ومراوح لتبديد الحرارة.

  • مفهوم وسيناريوهات تطبيق وضع السكون الذكي:

وضع السكون الذكي يشبه وضع الكسل. عندما لا يكون هناك ما يعرض على الشاشة، يُخفت أو يُطفئ بعض الأضواء تلقائيًا لتوفير الكهرباء. هذا الوضع مناسب بشكل خاص للشاشات التي تعمل لفترة طويلة ولكن محتواها لا يتغير كثيرًا، مثل اللوحات الإعلانية الخارجية.

  • دور تحسين التصميم البصري في تحسين استغلال الضوء:

إن تحسين التصميم البصري يشبه إعطاء شاشات العرض LED زوجًا من النظارات الجيدة، مما يسمح بتوجيه الضوء بدقة أكبر إلى عيون الجمهور، وتحسين استخدام الضوء، وتوفير المزيد من الكهرباء.

4. اتجاهات وتحديات التنمية المستقبلية

1) اتجاهات تطوير التكنولوجيا

1.1) اتجاه تطوير تقنية ضبط سطوع شاشة العرض LED وتقنية توفير الطاقة

  • التكيف الذكي والتكيفي:

في المستقبل، ستكون تقنية ضبط سطوع شاشات العرض LED أكثر ذكاءً ويمكنها ضبط السطوع تلقائيًا وفقًا لعوامل مثل الضوء المحيط ومسافة الجمهور ومحتوى العرض، مما يحقق أفضل تأثير بصري مع تقليل استهلاك الطاقة.

على سبيل المثال، من خلال دمج أجهزة الاستشعار والخوارزميات الذكية، يمكن لشاشات LED ضبط السطوع والتباين تلقائيًا وفقًا للبيانات في الوقت الفعلي لضمان صور واضحة وتوفير الطاقة.

تكنولوجيا توفير الطاقة عالية الكفاءة: مع التقدم المستمر في مواد أشباه الموصلات وتكنولوجيا التعبئة والتغليف، سيتم تحسين الكفاءة الضوئية لشرائح LED نفسها بشكل أكبر، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة.

وفي الوقت نفسه، ستستمر عمليات تحسين التقنيات الطرفية مثل إدارة الطاقة ودوائر التشغيل المتكاملة لتحسين كفاءة الطاقة بشكل عام.

على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام وحدات الطاقة ذات كفاءة التحويل العالية ودوائر التشغيل الذكية إلى تقليل استهلاك الطاقة بشكل فعال وإطالة عمر المعدات.

2) التحديات التي تواجهها

2.1). الصعوبات التقنية ومشاكل التكلفة التي قد تواجهها عملية تحقيق التوازن بين السطوع الفائق واستهلاك الطاقة المنخفض

  • الصعوبات الفنية:

على الرغم من الإمكانات الهائلة للتقنيات الناشئة، مثل مصابيح LED الدقيقة ومصابيح LED ذات النقاط الكمومية، إلا أنها لا تزال تواجه بعض التحديات التقنية. على سبيل المثال، لم تنضج بعد تقنية نقل الكتلة وإصلاح مصابيح LED الدقيقة، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الإنتاج والإنتاجية.

لا يزال استقرار وعمر مواد النقاط الكمومية بحاجة إلى مزيد من البحث. بالإضافة إلى ذلك، فيما يتعلق بضبط السطوع، تُعدّ كيفية تحقيق تحكم أكثر دقة وذكاءً في السطوع مشكلة تقنية.

  • قضايا التكلفة:

غالبًا ما يتطلب البحث والتطوير وتطبيق التقنيات الناشئة الكثير من المال والوقت. على سبيل المثال، تُعدّ معدات إنتاج مصابيح micro-LED ومصابيح النقاط الكمومية LED باهظة الثمن، كما أن تكلفة المواد الخام مرتفعة، مما يؤدي إلى ارتفاع أسعار المنتجات. وهذا يحدّ من انتشار هذه التقنيات في السوق.

2.2). استراتيجيات واقتراحات للتحديات

  • تعزيز البحث والتطوير التكنولوجي:

لمواجهة الصعوبات التقنية، من الضروري زيادة الاستثمار في البحث والتطوير وتشجيع الابتكار التكنولوجي. على سبيل المثال، من خلال تحسين عمليات الإنتاج والمعدات، وتحسين كفاءة نقل الكتلة وإصلاح مصابيح LED الدقيقة، وتطوير مواد جديدة للنقاط الكمومية لتحسين استقرارها وعمرها الافتراضي.

وفي الوقت نفسه، تعزيز التعاون بين التخصصات المختلفة، ودمج وتطبيق التقنيات من مجالات متعددة مثل الفيزياء والكيمياء والهندسة الإلكترونية، وتعزيز الاختراقات في تكنولوجيا شاشات العرض LED.

  • تعزيز عملية التوحيد القياسي:

ومن أجل خفض عتبة تطبيق التكنولوجيات الناشئة وتكلفتها، فمن الضروري تعزيز صياغة المعايير ذات الصلة وتنفيذها.

على سبيل المثال، صياغة معايير الإنتاج وطرق الاختبار ومواصفات التطبيق لمصابيح micro-LED ومصابيح النقطة الكمومية LED، وتعزيز التبادلات الفنية والتعاون داخل الصناعة.

ومن شأن هذا أن يساعد على خفض تكاليف الإنتاج، وتحسين أداء المنتج وموثوقيته، وتعزيز التطبيق الواسع النطاق للتقنيات الناشئة.

خاتمة

يستكشف هذا المقال بعمق التحديات والفرص التي تواجه شاشات LED الخارجية في تحقيق التوازن بين السطوع العالي للغاية وانخفاض استهلاك الطاقة.

ومن خلال تقديم آلية تحقيق السطوع واستراتيجية التوازن، فإننا نقدم أساسًا نظريًا ومسارًا عمليًا لحل هذه المشكلة.

وتظهر حالات التطبيق العملي فعالية هذه الاستراتيجيات، التي لا تعمل على تحسين تأثير العرض فحسب، بل تعمل أيضًا على خفض تكاليف التشغيل وتعزيز حماية البيئة والتنمية المستدامة.

أخيرًا، إذا كنت تريد معرفة المزيد عن شاشات LED، يرجى الحصول على اتصال معنا.

اترك تعليقا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. البرتغالية الإلزامية مشار إليها بـ *

احصل بسرعة على سعر مشروعك

احصل على السعر الآن

لنبدأ قصتنا الآن!

يحصل السعر الجديد لعام 2025 لشاشة LED الآن