Идея этой статьи была подсказана
профессором В. Авдеевым, гуру
по источникам питания.
Как обычно описывается светодиодный экран? Информация, хранящаяся в компьютере, преобразуется и, в виде последовательности импульсов, поступает на светодиоды экрана, формируя заданное изображение. Это информационный подход.
Но есть и другой подход - энергетический. Экран питается от напряжения 220 вольт, 50 герц. Потребляемая мощность зависит от размера экрана и обычно составляет несколько киловатт. Входное переменное напряжение преобразуется в блоках питания в низковольтное постоянное и далее, через драйвера постоянного тока, подается на светодиоды.
Остановимся на энергетическом подходе подробнее. В качестве примера рассмотрим уличный экран яркостью 8 ККд/м2 и размером 1152 х 768 пикселей с шагом 5 мм, выполненный на СМТ светодиодах 3 в 1 - CLV6A-FKB фирмы Cree (см. статью "Энергетика светодиодного пикселя. Часть 1. Электричество" и статью "Энергетика светодиодного пикселя. Часть 2. Свет").
Мощность светодиодной панели
Для того, чтобы получить яркость экрана 8 ККд/м2, сила света пикселя по белому цвету должна составлять 0,2 Кд. Последующие вычисления удобно представить в виде таблицы:
Коэффициент ШИМ определяется соотношением требуемой отбалансированной силы света к паспортной (20 ма). По этим же коэффициентам считается и мощность светодиода.
В нашем случае мощность рассеивания светодиода примерно 12 мвт. Типовая светодиодная панель 320х160 мм содержит 64 х 32 = 2К светодиодов, суммарная мощность которых, при засветке белым полем яркостью 8 ККд/м2, составит примерно 24 вт.
Стандартное питание панели составляет 5 в. Для задания требуемого тока через каждый кристалл светодиода используются драйвера постоянного тока При токе 20 ма на красном кристалле падает 2,0 в, на зеленом и синем - по 3,2 в. Куда девается остальное напряжение? Оно падает на драйверах. В итоге общая мощность панели с драйверами составит 45 вт (собственным потреблением драйверов пренебрегаем).
Мощность кабинета
Светодиодные панели в количестве 3х6=18 штук собираются в кабинет. К ним добавляется корпус, контроллер, блоки питания и вентиляторы.18 панелей при полной засветке возьмут мощность немногим больше 800 вт. КПД блока питания 5в 40 а составляет 85 - 90%. Для кабинета потребуется 4 таких блока суммарной мощностью 800 вт (без запаса по мощности). В итоге потребление кабинета составит 1000 вт (включая два вентилятора).
Мощность экрана
Экран с информационной емкостью 1152 х 768 5-мм пикселей состоит из 24 кабинетов. Следовательно, потребляемая экраном мощность (при полной засветке белым цветом!) составит 24 Квт. Как правило, такие экраны питаются по 4-проводной схеме звезды 3 х 220 в 50 гц, с равномерным распределением мощности по фазам, во избежания их перекоса.
К сожалению, большинство производителей занижают потребляемую мощность, экономя тем самым на блоках питания. Отчасти этому есть объяснение - экраны никогда не работают постоянно с белым полем, реальное потребление экрана редко превышает 50% от максимального.
Мы хорошо знаем, откуда берется электричество - из розетки. Теперь мы знаем, куда оно девается (по крайней мере, в светодиодных экранах). Для закрепления рассмотрим диаграмму распределения энергии по экрану (аналогичную рассмотренной для светодиода в статье "Энергетическая и световая эффективность светодиодов").
Введем понятие тотальной эффективности светодиодного экрана Et, как отношение выходной световой мощности к входной. В данном случае Et будет равна 2,5%.
К сожалению, эта диаграмма не внушает оптимизма: из 24 киловатт до нас в виде света доходит всего 0,6 киловатта или 2,5%. Но, с другой стороны, здесь можно увидеть необъятные возможности совершенствования систем отображения информации.