10W LCD scherm deel 1: Anatomie van een scherm

Door mux op donderdag 31 mei 2012 20:13 - Reacties (22)
Categorie: 10W LCD-scherm, Views: 7.078

Looking for the English version?

In deze blogserie over het energieverbruik van monitoren:
Deel 1 (je bent hier) - Deel 2 (Ideale monitor)


Mijn passie ligt bij elektrische efficiëntie: de beste prestaties uit elektronica halen met zo min mogelijk energie. Om dit te bereiken wil ik precies weten welke componenten bijdragen aan het verbruik van een apparaat. Als je weet dat onderdeel A, B en C van bijvoorbeeld een rekenmachine X, Y en Z Watt gebruiken, kun je de grootverbruikers als eerste aanpakken. Dit is wat ik heb gedaan met Fikki3 en dat ging best goed. Maar, nu mijn computers zo weinig gebruiken, blijkt het scherm een grote boosdoener te zijn. In de komende weken ga ik proberen om een monitor te tweaken tot hij minder dan 10 Watt gebruikt, maar daarvoor moeten we dus eerst weten hoe dat verbruik tot stand komt.



We gaan het probleem van de monitor van vier kanten, in vier blogposts, aanpakken. Als eerste (deze post) kijken we naar de onderdelen van een scherm om zo de relevante terminologie en het globale ontwerp van moderne monitors te begrijpen. In deel twee zoeken we de ideale monitor (qua energieverbruik dan) door middel van de theorie achter verschillende beeldschermtechnologieën. Deel drie zal meer literatuuronderzoek zijn: hoeveel gebruiken moderne monitors en hoe hangt dat af van de helderheid, schermgrootte, paneeltype en andere factoren? Welke schermen zijn het best, welke het slechtst en hoe kies je het zuinigste scherm? Tenslotte, in deel vier, kijken we naar de elektrische kant van het verhaal: hoe verdeelt een doorsnee monitor zijn stroom en hoe verwacht ik dit te verbeteren?
Dit allemaal natuurlijk vanuit een efficiëntie-oogpunt, de beeldkwaliteit en andere factoren laat ik voorlopig buiten beschouwing.
0. Index
1. De anatomie van een LCD-scherm
Computermonitors lijken tegenwoordig allemaal op elkaar. Er is wat variatie in onderdelen, maar het basisschema is hetzelfde gebleven sinds de overschakeling van beeldbuizen naar TFT. De enige uitzondering hier is OLED, één van de eerste technologieën die actieve pixels gebruikt (naast plasma, wat eigenlijk nooit gebruikt wordt voor computerschermen).
Het basisschema bestaat uit een backlight, die zorgt voor een exact gelijk verlichte achtergrond. Dit licht gaat door een paneel, waar het in kleine vierkantjes ('pixels') wordt gedimd en door kleurfilters gaat, waardoor er een klein puntje in één kleur overblijft ('subpixel'). De dichtheid van deze lichtpuntjes is zo groot en de puntjes zo klein, dat onze ogen ze niet van elkaar kunnen onderscheiden: zo kunnen we allerlei verschillende kleuren en vormen waarnemen op het scherm.

1.1 Het paneel
Het onderdeel dat het licht filtert en afzwakt in de subpixels noemen we het paneel. Het dimmen kan theoretisch op verschillende manieren gebeuren. Je zou er bijvoorbeeld piepkleine lamelletjes in kunnen zetten en die met een piëzoelektrisch element draaien. Dit principe, het blokkeren van licht door er iets voor te zetten dat licht tegenhoudt, noemen we diafragmering. Hoewel dit nog nooit (commercieel) is toegepast, is het relevant om genoemd te hebben, zoals we later zullen zien. Er zijn veel meer manieren om licht te dimmen in een scherm, maar in deze blogpost houden we het bij de meestgebruikte: polarisatiemodulatie. Polarisatiemodulatie wordt gebruikt in alle LCD-schermen (liquid crystal display - vloeibare kristallen scherm) en dus in vrijwel alle computermonitors.

De polarisatie van licht kun je je als volgt voorstellen: we doen net alsof lichtgolven tweedimensionale dingen zijn, die zich door onze 3D-wereld bewegen. Dit doen ze in een bepaalde richting, maar om die richting heen kunnen ze roteren. Deze rotatie noemen we de polarisatiehoek. Nu bestaat er zoiets als een polarisatiefilter, dat licht doorlaat met een bepaalde polarisatiehoek en andere lichtgolven, met andere polarisatiehoeken, blokkeert.
Wanneer we twee polarisatiefilters voor elkaar plaatsen, kunnen we wat leuks doen. Als we ze zo orienteren dat ze allebei licht doorlaten met een polarisatiehoek van bijvoorbeeld 90°, gaat licht met die polarisatie er netjes doorheen. Maar als we één van deze filters een stukje draaien ten opzichte van de ander, tot bijvoorbeeld 180°, wordt het licht dat door het eerste filter komt, tegengehouden door het tweede. In principe wordt dan dus alle licht geblokkeerd.

Een belangrijk stuk trivia over polarisatiefilters is dat ze niet helemaal precies zijn: ons eerste filter in het vorige voorbeeld zal niet alleen licht met een polarisatiehoek van 90° doorlaten, maar bijvoorbeeld licht met polarisatiehoeken van 86° tot 94°. Als we nu het tweede filter zo roteren, dat het filtert op bijvoorbeeld 96° (92°-100°) is er een kleine overlap, waar licht doorheen kan komen. Niet net zoveel als wanneer ze perfect parallel zouden staan, maar nog steeds wel wat. Zie je al waar we heengaan?

Nu, dit is ongeveer, maar niet helemaal, hoe LCD-schermen werken. LCD-schermen hebben geen draaiende polarisatiefilters. In plaats daarvan hebben ze twee polarisatiefilters achter elkaar op aparte glazen platen. Deze filters staan onder een hoek van 90 graden. Tussen de filters in zitten vloeibare kristallen, een stof met een bijzondere eigenschap: het kan de polarisatie van licht 'buigen'. In een monitor raakt dus het licht dat uit de backlight komt eerst het achterste polarisatiefilter, daarna gaat het door de vloeibare kristallen, waar de polarisatie 'gebogen' wordt voordat het door het voorste polarisatiefilter gaat. En ja, je hebt het al geraden, juist de vloeibare kristallen kunnen we aansturen door er een spanning over te zetten, waardoor we kunnen beinvloeden hoe de polarisatie wordt verandert en daardoor hoeveel licht er door het tweede polarisatiefilter wordt tegengehouden.

Maar waarom doe ik hier zoveel moeite om je dit uit te leggen als er op wikipedia een veel betere uitleg staat? Nou, ik heb hier een paar dingen genoemd die een grote invloed hebben op de efficiëntie. Laten we beginnen met het hele idee van polarisatie: we kunnen veilig aannemen dat de backlight in een monitor licht maakt met alle mogelijke polarisatiehoeken, echter wordt zelfs met een volledig witte achtergrond (dus waarbij het paneel zo veel mogelijk licht doorlaat) het licht nog steeds gefilterd op polarisatie. Veel licht komt niet eens door het achterste filter. Hoe veel licht hiermee verloren gaat bespreek ik in het volgende deel van deze serie.

Het volgende punt is dat de kristallen tussen de twee glasplaten ook een deel van het licht tegenhouden. Hier is wel grote vooruitgang mee geboekt sinds het begin van het LCD-tijdperk, maar nog steeds gaat hier een significant deel van het licht mee verloren.

Tenslotte kun je bedenken dat alle subpixels apart aangestuurd moeten worden om hun kleuren weer te geven. Dat betekent dat er veel bedrading en transistors op het scherm zitten, eigenlijk zelfs naast elke pixel. Als we inzoomen op een scherm zien we dit:

Pixels op een TN+film-paneel van dichtbij bekeken

Het grootste deel van het 'zwarte' wat om alle subpixels heen zit, is bedrading. Verder zit in elke subpixel een hoekje waar een transistor zit. Gelukkig hebben grote monitors met grote pixels (lage pixeldichtheid of pixels per inch (PPI)) weinig last van dit lichtverlies. Er wordt dan maar 10-20% van de subpixeloppervlakte geblokkeerd. Daarentegen wordt bij kleinere schermen met hogere pixeldichtheid (denk bijvoorbeeld aan het schermpje van je smartphone) soms wel de helft van de pixel ingenomen door bedrading en dus de helft van het beschikbare licht geblokkeerd. Schermtechnologie heeft hier wel grote vooruitgang in gemaakt: oudere VA- en IPS-panelen hadden veel grotere transistors en andere onderdelen nodig die het licht tegenhielden. In het algemeen kun je zeggen dat TN-panelen het meest doorzichtig zijn, terwijl VA- en IPS nog steeds wat in te halen hebben (hoewel recentere modellen daarvan ook al een stuk verbeterd zijn).

1.2 De backlight
De backlight is de lichtbron van de monitor. Het licht wat hij uitzendt moet altijd wit licht zijn, omdat het door de subpixels gefilterd wordt naar de aparte kleuren (rood, groen en blauw).
Dit witte licht wordt gewoonlijk gemaakt door een set van CCFLs of leds. CCFLs zijn fluorescentielampen en leds hoef ik niet uit te leggen. Jammer genoeg zijn dit allebei punt- of lijnlichtbronnen, terwijl we eigenlijk juist een grotere oppervlakte (de achterkant van het paneel) gelijkmatig willen verlichten. Om dit mogelijk te maken worden diffusie- en reflectielagen ingebouwd.

http://www.jarods.com/sanyo/D2.jpg

Helaas is deze diffusie ook niet perfect. Ik heb jammer genoeg geen efficiëntiedata over de diffusors, maar een zeker percentage van het licht gaat verloren bij deze bewerking.

De backlight moet altijd even fel zijn als de lichtste pixel op je scherm. Maar in een heleboel monitors staat de backlight eigenlijk altijd maximaal, ook als het hele scherm zwart weergeeft. Dit is een hele grote inherente factor in de efficiëntie van LCD-schermen.

Een andere, voor de hand liggende, energieverbruiker is de lichtbron zelf. Hoeveel licht een lichtbron produceert, meten we in lumen (lm) en hoeveel licht er per watt electriciteit geproduceerd wordt, is wat we verlichtingseffectiviteit (lighting efficacy) noemen en meten in lumen per watt (lm/W). Gemiddeld halen CCFLs een verlichtingseffectiviteit van 60-80 lm/W en leds kunnen een beetje meer, typisch rond de 100 lm/W met uitschieters tot 160 lm/W.
Merk hierbij op dat dit getal geen direct verband heeft met de elektrische efficiëntie (hoeveel lichtenergie en warmte er gemaakt wordt per eenheid elektrische energie).

1.3 De voeding
Een monitor werkt op bepaalde spanningen die niet zomaar uit je stopcontact komen en dus moet er een voeding in de monitor komen. Eigenlijk zijn er zelfs meerdere stappen nodig om de benodigde verschillende spanningen te produceren. Zoals jullie weten is het niet makkelijk om een voeding te vinden met een efficiëntie van meer dan 80% en dus is net als in eigenlijk alle elektrische apparaten de spanningsconversie een van de grootste bronnen van verlies.
Hoe de spanning in LCD-monitors wordt omgezet en verdeeld is aardig uniform: hoewel er geen universele standaard is, zijn er maar weinig schermen die afwijken van het volgende schema:

Power flow diagram of an LCD screen

Dit plaatje geldt voor zowel CCFL als voor led-monitors. 230 Volt, uit het stopcontact, wordt omgezet in een gelijkspanning (de 'bus'spanning), meestal tussen de 12V en 24V. CCFL monitors zitten daarbij vaak wat hoger, led-monitors gebruiken vaak 12V of 19V, omdat dat het mogelijk maakt om standaard externe adapters te gebruiken. Dit maakt het mogelijk dunnere schermen te maken, omdat je een onderdeel dat anders in de behuizing zou zitten kwijt bent.

Vervolgens wordt de stroom opgesplitst: een deel van de busspanning wordt omgezet in een geschikte spanning voor de backlight (36-80V voor led, 300+V voor CCFL), een ander deel wordt omgezet naar 5V en 3,3V voor de microelektronica. 5V is ook nodig voor de elektronica van bijna alle LCD-panelen. Maar daar houdt het nog niet mee op: op het paneel zelf wordt de 5V nog weer omgezet voor de LVDS-ontvanger (meestal 1.8V of 2.7V) en voor de paneelaansturing (meestal 16V).

Er zijn natuurlijk een paar variaties op dit schema. Oudere ontwerpen converteerden de 230V vaak tegelijk naar busspanning én 5V naast elkaar, ook degene met externe adapters (die hadden vaak de 4-pinsadapres die je nog steeds kunt vinden op externe harde schijfbehuizingen). Waarom zouden ze dat doen? Nu, zoals je weet over de conversie-efficiëntie: 80% en hoger is best goed, terwijl alles onder de 65-70% verschrikkelijk slecht is. Als je een paar converters in serie plaatst - je zet eerst 230V om in 19V, dan 19V naar 5V en vervolgens 5V naar 16V - vermenigvuldigen die verliezen zich. Als al die omzettingen met 80% efficiëntie zouden gebeuren zou je na de laatste stap 0,8 x 0,8 x 0,8 x 0,8 = 51,2%! Dat is echt afschuwelijk! In de powerelektronica wil je deze series aan omzettingen ('cascades') zo klein mogelijk houden. Maar zoals we in deel 4 zullen zien, blijven zulke cascades voorkomen, zelfs in moderne 'efficiënt' led-schermen.

Maargoed, we moeten niet te lang blijven hangen bij mijn favoriete onderwerp! We moeten nog meer bespreken!

1.4 De micro-elektronica
De micro-elektronica (dat wil zeggen de elektronica betrokken bij de signaalverwerking) in LCD-schermen kun je gewoonlijk verdelen in twee functies: de ontvanger van het videosignaal en de paneelaansturing. De ontvanger was vroeger opgebouwd uit allerlei verschillende chips, die allemaal een aparte functie hadden: eentje voor het ontvangen van digitale video, eentje voor analoge video, een processor voor digitale video (voor kleurcorrectie, schaalveranderingen etc.) en een LVDS (low voltage differential signaling)-chip om de videodata uiteindelijk naar het paneel te sturen. Tegenwoordig zijn al deze functies normaal gesproken geintegreerd in één grote chip achter de videopoort.

Het andere deel van de microelektronica is zoals gezegd de paneelaansturing. Gewoonlijk is integratie dé oplossing in de elektronica, maar omdat de paneel- en de monitorfabrieken nog heel verschillende bedrijven zijn, zijn er nog geen geheel geïntegreerde paneel+video input-chips.
Op de paneelaansturing vind je over het algemeen een LVDS-ontvangerchip, een kleine DC-DC-converter die 16V maakt voor de pixeltransistors en een heleboel zogenaamde lijndrivers die helderheidssignalen naar alle verschillende subpixeltransistors sturen.

Nu komen we bij het leukste deel: wat gebruikt er energie en waarom? Twee boosdoeners hier. De eerste, de video-ontvangerchip op de input en de LVDS-ontvanger op het paneel zijn chips die op zich niet veel energie nodig hebben, maar vaak gevoed worden door lineaire voedingen. Ook hebben ze raar genoeg vaak heel slecht powermanagement: ze lopen altijd op maximale spanning en frequentie, ook als ze beeld weergeven dat helemaal niet vraagt om zulke hoge spanningen of frequenties. Maar over het geheel bezien zijn ze niet de grootste verspillers.

De grootste boosdoener is de combinatie tussen DC-DC-converters en paneelaansturings. Voor de meeste paneeltechnologieën geldt dat als je 0V op een pixel zet het beeld wit is en als je de spanning verhoogt wordt hij zwart. Een zwarte pixel kost dus meer energie dan een witte pixel en de meeste, zo niet alle LCD-schermen gebruiken dus meer energie om een zwart beeld weer te geven dan om een volledig wit scherm te maken. Interessant hè?

Hier zijn twee redenen voor. Aan de ene kant loopt er een beetje stroom door de vloeibare kristallen zelf, dus de pixels 'gebruiken' zelf al energie. Maar het zijn eigenlijk de transformators en de lijnaansturingschips die energie vreten alsof het niets is (relatief). De aansturingschips moeten elke seconde informatie sturen naar heel, heel veel pixels en lopen dus ook intern op een hoge frequentie. Dit wordt nog eens verergerd door een techniek die Response Time Compensation heet (hier beschreven), die de benodigde werkfrequentie voor lijndrivers met een factor 3 à 4 verhoogt.
De lijndrivers werken niet alleen op een hoge frequentie, ze doen het ook nog eens met een aardig hoge uitgangsspanning (ongeveer 16V), waarbij ze energieverkwistende transistors gebruiken. Allemaal omdat in bijvoorbeeld een HD-monitor zo'n 6 miljoen subpixels 120 keer per seconde ververst moeten worden.

Als we naar een rekenmachine kijken, heeft die maar een paar pixels en een hele lage ververssnelheid en dat is precies de reden waarom ze zo lang doen met een batterij: er zijn maar een paar tientallen nanowatt voor nodig om zo'n display te voorzien. Een modern 24-inch scherm gebruikt soms al 5-10 W voor het verversen van het scherm, zonder dat er maar één enkele pixel verandert. Jouw scherm bijvoorbeeld, terwijl je dit leest!
Vergeleken met de minder-dan-één-watt voor de video-ontvanger is dat best veel!

2. Zijsprong: OLED en andere 'active pixel' technieken
Op die manier licht door allerlei hindernissen sturen lijkt geen echt efficiente manier van kleuren maken. De voor de hand liggende methode om dat anders te doen is natuurlijk pixels ontwerpen die zelf licht geven. Dit principe noemen we de 'active pixel' technieken. Plasmaschermen zijn het eerste wijdverbreide voorbeeld hiervan, OLED (en in het bijzonder Samsungs AMOLED) is wat interessanter in het kader van ruimte- en energiebesparingen.

Het is duidelijk dat je met pixels die zelf licht geven geen backlight of diffuser meer nodig hebt. Dat scheelt natuurlijk aardig in zowel energie als in de grootte van het scherm. Je houdt alleen het 'paneel' over. Ook zijn er geen polarisatiefilters, geen kleurfilters en geen transmissieverliezen. Dat moet veel efficienter zijn dan traditionele LCD-monitors, toch?

Fout! Dit soort contra-intuitieve dingen vind ik geweldig! Plasmaschermen hebben een fundamenteel gruwelijk inefficiente lichtbron. Ook hebben ze interessant genoeg nog steeds kleurfilters nodig. Dat is zo fout in het kader van energiemanagement en als lichtbron dat we ze vanaf nu niet meer zullen noemen.

OLED-schermen zijn daarentegen wél sexy ontworpen. Je hebt echt alleen een paneel nodig. Elke subpixel is een kleine aparte led die aangezet kan worden met verschillende helderheid om een rode/groene/blauwe lichtkleur af te geven en samen met naastgelegen leds elke kleur weer te geven. Er zijn natuurlijk nog steeds bedrading en transistors nodig, maar deze keer zitten ze achter de lichtbron, dus in dat opzicht vormen ze een minder groot probleem. Echter, ze zijn lang niet efficiënt, omdat ze nog fundamentele problemen hebben.

Dat is terug te voeren op twee dingen: de eerste oorzaak is dat dit geen gewone witte leds zijn. Gekleurde leds in het algemeen, maar OLEDs in het bijzonder hebben een erbarmelijke verlichtingseffectiviteit. Dit komt gedeeltelijk omdat het in een scherm belangrijker is om de exacte kleur weer te geven dan om een goede effectiviteit te hebben. Ten tweede worden de pixels in een huidig OLED-scherm als ze niet op 100% helderheid werken gedimd door niet-zo-zuinige lineaire circuits, in plaats van met schakelende converters of PWM-methoden. Dit betekent bijvoorbeeld dat een pixel die maar half-fel brandt meer dan de helft van zijn maximale verbruik verbruikt.

Alles gecombineerd zitten we op ongeveer de helft van de verlichtingseffectiviteit van een conventioneel LCD-scherm, terwijl we net geconcludeerd hadden dat dié al zo inefficient waren. Dit is echt een gemiste kans.

Theoretisch kan OLED wél zuiniger worden dan LCD. LCD is namelijk beperkt door het gebruik van de polarisatie- en kleurfilters waar OLED ruimte heeft om te verbeteren in de pixel-effectiviteit en nieuwere ontwerpen ook PWM kunnen gebruiken om de pixels te dimmen om de andere tekortkoming op te lossen. Als je dit combineert met de mogelijkheid om superdunne schermen te kunnen maken kon dit wel eens de toekomst van de monitor zijn.
Met die laatste stelling ben ik het niet 100% eens, maar je zult nog een paar weken moeten wachten op deel 4 van deze serie om te ontdekken waarom. Hihi.

3. Conclusie van deel 1
In dit deel hebben we de onderdelen van LCD- en OLED-schermen besproken - vanuit het efficiëntiekader. Je kunt dit deel beschouwen als een teaser: als je dit hebt kunnen volgen kun je waarschijnlijk voorspellen wat ik ga doen om het energieverbruik te verbeteren. De theoretische mogelijkheden liggen er in elk geval. Maar zoals je weet is deze blog meer dan een reeks gedachten experimenten, we willen harde cijfers! Wetenschap!

Dat is precies wat het volgende deel ons zal brengen. In deel 2 wil ik in de wiskunde achter LCD-schermen duiken en de vraag proberen te beantwoorden: is het theoretisch mogelijk een LCD-scherm te maken (van een beetje een redelijke maat, dus 20+ inch) dat minder dan 10W verbruikt?

En kan het ook met minder dan 1 W?

Tot dan!

Met dank aan mijn vriendin, Devilly, Infant, pientertje, sebastius, Snowmiss en TheMOD voor het proeflezen



https://www.paypalobjects.com/nl_NL/NL/i/btn/btn_donateCC_LG.gifGeen PayPal? Stuur een DM of een e-mail e-mailadres

Volgende: 10W LCD scherm deel 2: Het ideale scherm 06-'12 10W LCD scherm deel 2: Het ideale scherm
Volgende: 10W LCD screen part 1: Anatomy of an LCD 05-'12 10W LCD screen part 1: Anatomy of an LCD

Reacties


Door Tweakers user Darkstone, donderdag 31 mei 2012 20:24

Ik weet ook nog wat leuk kijkvoer over dit onderwerp: http://www.youtube.com/watch?v=jiejNAUwcQ8

Door Tweakers user SanderL, donderdag 31 mei 2012 20:36

Een zwarte pixel kost dus meer energie dan een witte pixel.
Really? :X
Maar wat met dan met zaken zoals http://www.blackle.com/? Die zijn dan eigenlijk net niet goed bezig?

Door Tweakers user mux, donderdag 31 mei 2012 20:39

PixelShooter schreef op donderdag 31 mei 2012 @ 20:36:
Really? :X
Maar wat met dan met zaken zoals http://www.blackle.com/? Die zijn dan eigenlijk net niet goed bezig?
Die zijn nog van het CRT-tijdperk. Een CRT verbruikt een stuk minder als het scherm zwart is, net als een plasma-scherm. Maar de meeste LCD-technieken verbruiken het meeste als ze een zwart beeld weergeven.

Door Tweakers user Camulos, donderdag 31 mei 2012 20:44

Lang verhaal ^^ maar erg boeiend + informatief!

Kijk uit naar de volgende delen (en natuurlijk of je een dergelijke monitor kun h4xx0ren :P )

Door Tweakers user wouterhehe, donderdag 31 mei 2012 21:20

Erg interessante blog. Ik ben benieuwd naar de rest! Heb trouwens ook een kleine donatie gedaan! :)
mux schreef op donderdag 31 mei 2012 @ 20:39:
[...]


Die zijn nog van het CRT-tijdperk. Een CRT verbruikt een stuk minder als het scherm zwart is, net als een plasma-scherm. Maar de meeste LCD-technieken verbruiken het meeste als ze een zwart beeld weergeven.
Als ik bij hun about pagina kijk zie ik dat ze een artikel uit 2002 hebben staan. In dat artikel (Robberson et al., 2002, Linkje) zie ik op pagina 19, tabel 8 wel staan dat bij hun test het weergeven van een zwart scherm minder energie kost dan het weergeven van een wit scherm. Heeft Robberson et al het gewoon fout of kan dit toch waar zijn want het is direct in tegenspraak met de bewering die jij maakt dat zwart juist meer energie kost.

[Reactie gewijzigd op donderdag 31 mei 2012 21:20]


Door Tweakers user Damic, donderdag 31 mei 2012 21:35

Dit word nog interessant, volgens mij gaat ie een voeding bouwen met al de spanningen naast elkaar :D

Door Tweakers user mux, donderdag 31 mei 2012 22:04

wouterhehe schreef op donderdag 31 mei 2012 @ 21:20:
Als ik bij hun about pagina kijk zie ik dat ze een artikel uit 2002 hebben staan. In dat artikel (Robberson et al., 2002, Linkje) zie ik op pagina 19, tabel 8 wel staan dat bij hun test het weergeven van een zwart scherm minder energie kost dan het weergeven van een wit scherm. Heeft Robberson et al het gewoon fout of kan dit toch waar zijn want het is direct in tegenspraak met de bewering die jij maakt dat zwart juist meer energie kost.
Yep, ik zie inderdaad dat ze dat hebben gemeten. Gezien ze heel beperkt zijn met het bespreken van hun meetmethode, de modellen LCDs die ze hebben gekozen niet volledig beschreven zijn en in de tabel maar 4 LCD-modellen van de 15 hebben staan, kan ik niet zeggen hoe dit is gebeurd. Het kan zijn dat die specifieke modellen VA-monitoren waren, die i.t.t. TN en IPS in hun ruststand juist licht doorlaten. Die hebben de omgekeerde karakteristiek. Het kan ook een meetfout of tabelfout zijn, je verwacht intuïtief dat een wit scherm meer verbruikt dan een zwart scherm. Wie weet!

Als praktijkvoorbeeld van een TN-scherm (en sorry, dit is eigenlijk onderdeel van een volgend blogdeel, maar ik heb de meter nu toch eraan hangen): Het scherm waar ik nu voor zit, een LG W2286L, verbruikt 14.4W bij een volledig wit scherm en 16.3W bij een volledig zwart scherm. Dat is ongeveer het soort verschillen dat je kunt verwachten.

Door Tweakers user skabouter, vrijdag 1 juni 2012 07:56

mijn scherm meet 0W met zwart scherm (tip: stekker er uit :+)

Door Tweakers user Darkasantion, vrijdag 1 juni 2012 11:25

skabouter schreef op vrijdag 01 juni 2012 @ 07:56:
mijn scherm meet 0W met zwart scherm (tip: stekker er uit :+)
Kunt er ook 0W van maken met wit scherm(tip: scherm wit verfen :+ )

Door Pixeltje, vrijdag 1 juni 2012 11:37

Goed verhaal weer Mux, ben erg benieuwd naar hoever je kunt komen met de energieconsumptie van je scherm..

Door Tweakers user naftebakje, vrijdag 1 juni 2012 12:42

Ik mis nog een interessant detail bij je refectie en diffusielagen (filters/folies): ook hiermee kan je je efficiëntie verhogen! Naast het verlies omdat de folies niet 100% lichtdoorlatend zijn, heb je ook de mate waarin ze het licht goed vooruit richten.
Je panel heeft een bepaalde kijkhoek (waarbuiten de lichtopbrengst, contrast en kleuren op niets meer lijken), alle licht wat buiten de nuttige kijkhoek valt is verloren (deels in de panel, deels omdat je er niet naar kijkt.

Als je nu filters toevoegt die het licht zo richten dat het meer recht vooruit gaat, heb je meer licht uit je scherm bij dezelfde lichtbron (of evenveel licht met een zwakkere, dus minder verbruikende, lichtbron). "Probleem" is dat deze filters relatief duur zijn, en deze extra werk en risico's inhouden bij productie, waardoor je ze nagenoeg nooit terug zal vinden in een consumentenscherm (maar wel in erg dure schermen voor specifieke toepassingen, bijvoorbeeld die in direct (woestijn)zonlicht goed leesbaar blijven).

Door Tweakers user mux, vrijdag 1 juni 2012 12:55

Je verklapt deel 2! Komende maandag kun je daar alles over lezen ;)

Door Tweakers user naftebakje, vrijdag 1 juni 2012 15:06

mux schreef op vrijdag 01 juni 2012 @ 12:55:
Je verklapt deel 2! Komende maandag kun je daar alles over lezen ;)
Sorry, noem me maar een vakidioot O-)
Impressive dat je ook daar al mee bezig bent, je gaat echt wel lekker diep in alle aspecten, super om te volgen.

Door Tweakers user marcop23, vrijdag 1 juni 2012 16:41

1.3 De voeding

Een monitor werkt op bepaalde voltages
Moet dat niet 'spanningen' zijn? O-)

Door Tweakers user mux, vrijdag 1 juni 2012 17:40

marcop23 schreef op vrijdag 01 juni 2012 @ 16:41:
[...]


Moet dat niet 'spanningen' zijn? O-)
Dat staat er toch ook :z wel even F5

[Reactie gewijzigd op vrijdag 1 juni 2012 17:40]


Door Tweakers user Raling, vrijdag 1 juni 2012 20:22

Heel interessant om te lezen, maar toch vraag ik mij iets af: waarom zou jij dit wel kunnen maar de fabrikanten niet?
Bij je pc ging/gaat het om de keus van de componenten en de kunst van het weglaten. Maar uit een monitor, die maar 1 taak heeft, lijkt het mij lastig dingen weg te laten.

Door Tweakers user mux, vrijdag 1 juni 2012 21:25

Als je echt geïnteresseerd bent in die vraag zal ik mijn best doen om dat in het laatste deel van deze blogserie te beantwoorden. De crux van dat verhaal is (maar ik kan hier veel kwantitatiever op ingaan): ontwerpbeslissingen zijn nooit 100% gericht op één facet (in dit geval: energiebesparing).

Door Tweakers user Raling, vrijdag 1 juni 2012 22:36

Je bedoelt: het kost de fabrikanten gewoonweg teveel moeite? Of zijn er nogal wat concessies die je moet doen om het zo zuinig te maken?

Jij schrijft erover alsof je het allemaal in een halfuurtje uitgevogeld hebt. Niet echt realistisch, laten we er een dag van maken. Dan vraag ik mij nogsteeds af waarom een fabrikant die 8 extra manuren er niet in steekt.

Door Tweakers user mux, vrijdag 1 juni 2012 22:42

8 manuren? Hmm, misschien is m'n schrijfstijl dan toch iets te joviaal ;)

Ik zal er op een later tijdstip nog eens op ingaan, met een praktijkvoorbeeld. Nu heb ik het even druk met het voorbereiden van het volgende deel :)

Door Tweakers user Raling, zaterdag 2 juni 2012 00:00

Bij wijze van spreken dan ;)
Ik hoorlees het dan wel!

Door Tweakers user naftebakje, maandag 4 juni 2012 12:13

Raling schreef op vrijdag 01 juni 2012 @ 22:36:
Je bedoelt: het kost de fabrikanten gewoonweg teveel moeite? Of zijn er nogal wat concessies die je moet doen om het zo zuinig te maken?

Jij schrijft erover alsof je het allemaal in een halfuurtje uitgevogeld hebt. Niet echt realistisch, laten we er een dag van maken. Dan vraag ik mij nogsteeds af waarom een fabrikant die 8 extra manuren er niet in steekt.
Heel simpel: je maakt 1000000 units van een bepaald type (we spreken over massaproductie). Dan kost je ontwikkeling nagenoeg niets (uit te smeren over al die units). Dat is dan ook de kwestie niet.
Probleem is als het wat zuiniger maken 0.5€ materiaal kost per unit. Dan daag ik je uit om mee te komen beslissen met het management: 500000€ winst in de pocket (vette bonus) of net ietsje zuiniger.

In de commerciële markt is kost per unit de main factor, alles wat je daar kan besparen maakt direct groot verschil uit. En heel vaak zijn die kleine verbeteringen die kosten opdrijven niet te marketen. Je koopt toch ook geen 17" scherm van 250€ als je er een van 230€ naast ziet staan die er hetzelfde uitziet.

Door Tweakers user mux, maandag 4 juni 2012 12:58

Kosten zijn een grote factor, maar de kostenstructuur is een stuk complexer dan alleen de daadwerkelijke componentkosten.

Als je componenten kunt sourcen binnen je eigen bedrijf is dat altijd voordeliger dan iets bij de concurrent moeten kopen. Een flink deel van de kosten van de iPhone komt doordat ze extern moeten inkopen en daardoor per definitie een price premium op de componenten moeten betalen.

Wat je dus ziet is dat werkelijk elk nieuwe product van een bedrijf dezelfde componenten en meestal zelfs grote delen van dezelfde circuits gebruikt als ze in hun eerdere producten hebben gebruikt. Lichtend voorbeeld hierin is de beruchte BenQ backlight-inverter die een gigantisch aandeel van de 17" en 19"-monitoren in de eerste helft van het vorige decennium heeft geplaagd. Dat ontwerp is vrijwel zonder aanpassingen gekopiëerd en gekopiëerd, om er later achter te komen dat ze allemaal op dezelfde manier prematuur stuk gingen. Hetzelfde geldt voor alle andere consumentenelektronica.

Het feit dat er betere manieren zijn om iets te doen wil niet zeggen dat ze worden geïmplementeerd, vaker om marketing- of bedrijfstechnische redenen dan iets anders. En zodra er technische redenen zijn, wordt meestal het gewicht gelegd op prestaties (kleurechtheid bijvoorbeeld) of connectiviteit (DP begint er langzaam in te komen bij monitoren) in plaats van zuinigheid.

Dat wil niet zeggen dat er lui wordt ge-engineerd, zeker niet. Meestal zitten merk-monitoren, zelfs de cheapo LG monitoren waar ik nu mee klooi, heel goed in elkaar en hebben ze de juiste ontwerpbeslissingen gemaakt voor het doel dat ze voor ogen hadden. Maar dat doel is niet zuinigheid.

Om te kunnen reageren moet je ingelogd zijn. Via deze link kun je inloggen als je al geregistreerd bent. Indien je nog geen account hebt kun je er hier één aanmaken.