一种LED屏能耗控制方法与流程

一种led屏能耗控制方法
技术领域
1.本发明涉及led能耗管理技术领域，尤其涉及一种led屏能耗控制方法。


背景技术：

2.led屏是一种以单色或多色led模块拼装，通过点亮led点阵中多个发光点，形成文字和符号以显示相关信息的装置。
3.户外led点阵显示屏是成熟技术，广泛应用于安防、交通和户外广告领域。为保证led屏的可视面积和在户外环境下可辩识信息的亮度，常使用有线电源连接，所以不考虑能耗问题，常见的便携式led灯板，以路边摊的广告灯牌、演唱会的手举灯牌为主，通常显示面积较小，采用低亮度led模块，由纽扣电池或干电池供电。
4.现有的led点阵显示装置，大多通过一块或多块控制电路板进行显示内容、位置、亮度的控制。相关的内容、位置、亮度参数，通常通过上位机软件进行预设置和更改，并保存在控制板的存储器中。在装置启动后，控制板读取保存的参数，并执行相关显示。其工作时的耗电功率与显示内容需要点亮的发光点数量、发光点的颜色、亮度等相关，发光点的亮度可以从0%到100%之间进行设置和更改。
5.以红绿蓝rgb三色点阵光源的全彩led装置为例，假设其规则为长n个发光点，宽m个发光点，则其一共有n*m个彩色发光点。每个彩色发光点由rgb 3个单色点阵光源组成，则该装置一共3*n*m个单色点阵光源。
6.每个彩色发光点的最大能耗（通常为白色，亮度100%）为w=wr+wg+wb。
7.当彩色发光点根据用户定义的颜色进行显示时，装置的控制电路板会根据定义的颜色按混色原理分解为rgb三色0%到100%之间不同的亮度，然后分别控制wr、wg、wb的能耗值，最终完成混色配色。
8.对单色led装置而言，假设其规则为长n个发光点，宽m个发光点，则其一共有n*m个发光点。每个发光点由1个单色点阵光源组成，则该装置一共n*m个单色点阵光源。
9.每个发光点的最大能耗（单色，亮度100%）为w，不需要混色配色。
10.在屏幕上，有显示内容的地方，控制板会点亮发光点，而无显示内容和无背景色的地方，发光点不点亮，所以不同的显示内容、字体大小会出现设置了相同亮度，设备的实时功耗也是不同的。例如相同字体下“一”需要点亮的发光点比“二”更少，所以显示“一”的功耗更少。同理，相同文字，黑体可能功耗比细体大，32号字体比16号字体功耗大，与使用最大功耗进行耗能预测控制相比，存在更精细化计算并动态调节功耗的空间。
11.目前现有动态调节功耗的方法包括安装环境光感应器和手动调节，而这两种方式均只能通过led灯板的整体亮度进行耗能的感性管理，无法针对特定的显示内容、特定的工作时长要求、特定的电池供电能力进行灵活的精细化管理，也无法根据当前剩余的供电能力，进行灵活的显示模式变化以提高续航能力。


技术实现要素：

12.为解决led点阵显示屏不具备能耗管理模式而导致led点阵显示屏无法针对特定的显示内容、特定的工作时长要求、特定的电池供电能力进行灵活的精细化管理，以及无法根据当前剩余的供电能力，进行灵活的显示模式变化以提高续航能力的问题。
13.本发明提出一种led屏能耗控制方法本发明通过以下技术方案实现：一种led屏能耗控制方法，，包括以下步骤：s1、确定led点阵屏的单发光点中每个单色发光源在100%亮度时的工作功率；s2、确定led点阵屏接入的充电电池剩余电能；s3、根据预期续航时间以及所述充电电池剩余电能计算得出led点阵屏满足续航能力的每小时最大耗能；s4、根据显示内容计算当前显示模式下led点阵屏所有点亮的发光源的每小时总耗能；s5、对比每小时最大耗能和每小时总耗能，当每小时总耗能大于每小时最大耗能时，led点阵屏更新显示模式，led点阵屏更新显示模式时选择能满足续航时间的功耗最大的模式；s6、当led点阵屏所有模式都不能满足续航时间时，向用户传递电量不足的信息。
14.进一步的，所述s1 中的单发光点包括全彩led点阵屏的rgb三个单色发光源和单色led点阵屏的一个单色发光源，所述单色发光源的工作功率包括红色功率、绿色功率和蓝色功率，所述功率为对应颜色的led单色光源100%亮度时的平均功率。
15.进一步的，所述s2中的充电电池剩余电能通过开路电压法和库伦计算法得到。
16.进一步的，所述s3中的预期续航时间为动态变化时间，所述的预期续航时间由预设初始时间减去动态工作时间得到。
17.进一步的，所述s4包括以下子步骤：s401、获取当前显示模式下led点阵屏发光源的参数，所述参数包括led点阵、颜色和亮度，根据所述参数构建每个发光源的参数组，所述参数组包括红色亮度百分比、绿色亮度百分比、蓝色亮度百分比；s402、根据s1中获取的红色功率、绿色功率和蓝色功率以及s401中获取的红色亮度百分比、绿色亮度百分比、蓝色亮度百分，求和计算出当前显示模式下的每小时总耗能。
18.进一步的，所述s5中led点阵屏更新显示模式后通过s401-s402计算得出的每小时总耗能不大于每小时最大耗能时，即充电电池剩余电能在更新后的显示模式下可支撑预期续航时间，可触发显示模式的降级，所述显示模式具备多个，按照预先设定的优先级进行显示模式选择。
19.进一步的，所述s5中led点阵屏充电增长电量后，通过s401-s402计算得到充电电池剩余电能可支撑优先级高的显示模式时，即优先级高的显示模式计算得出的每小时总耗能不大于每小时最大耗能时，可触发显示模式的升级或回复原始显示模式。
20.进一步的，所述显示模式包括：模式一：采用相同尺寸，但点阵更小的字体；模式二：采用相同尺寸，但功耗更小的颜色；
模式三：去除非空的底色、底纹、边框的装饰性显示，仅显示核心文字信息；模式四：采用尺寸更小，从而点阵更小的字体；模式五：减少字数；模式六：降低亮度到可接受的最低阈值。
21.进一步的，所述显示模式可根据需要自定义最佳显示模式。
22.本发明的有益效果：（1） 本发明提出的一种led屏能耗控制方法在led显示装备移动供电出现以标准模式显示无法满足特定的续航时间的情况时，可对能耗的精细化管理，保障续航时间的延长，避免配置的电池过大过重影响设备的移动能力，同时也避免了续航时间过短带来影响用户使用的问题。
23.（2） 本发明提出的一种led屏能耗控制方法通过预定义的显示模式的切换，以牺牲当前模式中最不重要的细节的方式，提供当前电能支持的最佳显示效果，充分保障led设备工作时提供最佳可视化效果。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提出的一种led屏能耗控制方法的流程框图；图2为本发明实施例提出的一种led屏能耗控制方法的终端设备示意图；图3为本发明实施例提出的一种led屏能耗控制方法的可读存储介质示意图。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
27.实施例1本实施例提出一种led屏能耗控制方法的具体实施方式。
28.参考图1，一种led屏能耗控制方法包括：1、掌握单色发光源参数，通过产品参数和生产实验，精确掌握单发光点中的每个单色发光源（全彩led为rgb三个单色发光源，单色led为一个单色发光源）的100%亮度时的工作功率。
29.采集方式包括直接使用采购的发光点说明书上的各单色发光源的额定功率参数。在实际使用时，也可在实验室中轮流点亮某一个单色发光源，然后用万用表检测其电压、电流，判断相应基础功率，在配置led控制板时，通过上位机将数据发送保存为led控制板嵌入式系统固件的参数；还包括在led点阵屏中加入电流检测模块，定期进入自检模式，快速地进行单色发光源电流检测，配合额定电压计算实时功率，以适应led老化变化，然后将获知的功率信息动态保存为led控制板嵌入式系统固件的参数，并作为之后变化管理的依据。
30.在led控制板上应有红色功率，绿色功率，蓝色功率这样一组参数，其中功率指的是，对应颜色的led单色光源100%亮度时的平均功率。
31.2、掌握接入led点阵屏的充电电池的剩余电能，使用电池板向led控制板报告监控情况，所述的电池板为电池电量监测计即自动监控电池电量的ic，电池电量监测计至少需要测量电池电压、电池组温度和电流的方法、一颗微处理器、以及一种现有的电池电量监测计算法，各充电电池生产厂家均能提供。基本用于检测电池电量的技术是开路电压法和库仑计数算法。
32.3、计算每小时最大耗能，根据业务系统的预期续航时间，led控制板进行计算，得出为了满足续航能力的每小时最大耗能，其中预期续航时间，是指根据led屏幕应用的具体场景，在led控制板的固件中或上位机控制软件中，根据需求预设初始值并实时动态计算剩余值的续航时间。不局限于任何业务系统，只需要有能力通过各种有线、无线数据接口包括但不限于wifi、lan、蓝牙、串口、并口、usb、zigbee等与led控制板通信进行预设或者在线控制即可。如一个移动应用场景，一开始的预期工作时间是8个小时，则在已经工作了4个小时后，预期的续航时间还有4个小时。
33.4、led控制板定期对当前显示模式进行分析计算，根据显示内容的字体映射的字符点阵和颜色，计算当前显示模式下整个屏幕所有需要被点亮的发光源的每小时总耗能。如果＞，则电池电量不够支撑续航时间，此时自动更新为新的显示模式。
34.上述功能基于led控制板固件中的系统软件逻辑实现，其主要目的是当电池供电能力不足以让led设备以标准模式进行工作时，设备以维持目标续航能力为导向，积极切换为满足工作时长的所有工作模式中的最佳模式。
35.所述系统实现的工作流程如下：（1）系统通过显示缓存获知当前显示的led点阵、颜色、亮度等参数，可以视作led屏幕上对每个led像素点都有一个红色亮度百分比，绿色亮度百分比，蓝色亮度百分比的参数组。
36.（2）系统应能对每个像素点，根据第一步获得的红色功率，绿色功率，蓝色功率参数信息，求总和计算出当前的功率总和。
37.（3）根据（2）获得的和预期续航时间，计算，如果，则电池电量不够支撑续航时间，此时触发(4)。
38.（4）新的显示模式在（5）中定义，其计算方式与（1）（2）（3）相同，但工作方式是在led点阵屏的内存中进行模拟计算，当新的显示模式计算出的，即剩余电池电量在新模式下足以够支撑续航时间，此时即可触发新的显示模式的降级，当有多个新的显示模式均可满足时，按预先设定的优先级进行选择，默认的优先级为参考实施例2。
39.（5）如果设备工作期间充电带来电量增长，在led点阵屏内存中进行模拟计算足以
支撑优先级更高的显示模式时，即优先级更高的显示模式计算出的，此时即可触发显示模式的升级。当有多个新的显示模式均可满足续航需求时，选择预先设定的最高优先级，默认的优先级参考实施例2，或恢复默认显示模式。
40.5、确认切换显示模式时，选择能满足续航时间的最佳显示模式，默认为选择能满足续航时间的功耗最大的模式。
41.6、如当前所有模式都不能满足续航时间，应通过指令等方式在软件平台上提醒用户电量不够的问题。
42.实施例2本实施例在实施例1的基础上提出一种led屏能耗控制方法的显示模式优先级。
43.模式一：采用相同尺寸，但点阵更小的字体，例如从粗体变为细体；模式二：采用相同尺寸，但功耗更小的颜色，例如从复合色白色（红+绿+蓝）变为单色红色，例如从发光更耗电的红色变为发光更省电的绿色；模式三：去除非空的底色、底纹、边框的装饰性显示，仅显示核心文字信息；模式四：采用尺寸更小，从而点阵更小的字体，例如从32号字体变为24号字体。
44.模式五：减少字数，例如从20个字精简为10个字。去除非空的底色、底纹、边框的装饰性显示，仅显示核心文字信息。
45.模式六：降低亮度到实用可接受的最低门槛，仅当其他模式不能满足时使用。
46.说明：同时充分考虑到led显示设备的可用性，相关模式均提供用户可设置的阈值。
47.显示模式的优先级由模式一递进至模式六。
48.实施例3如图2，本实施例提出一种led屏能耗控制方法的终端设备，终端设备200包括至少一个存储器210、至少一个处理器220以及连接不同平台系统的总线230。
49.存储器210可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(ram)211和/或高速缓存存储器212，还可以进一步包括只读存储器(rom)213。
50.其中，存储器210还存储有计算机程序，计算机程序可以被处理器220执行，使得处理器220执行本技术实施例中上述任一项一种led屏能耗控制方法，其具体实现方式与上述实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。存储器210还可以包括具有一组(至少一个)程序模块215的程序/实用工具214，这样的程序模块包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
51.相应的，处理器220可以执行上述计算机程序，以及可以执行程序/实用工具214。
52.总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
53.终端设备200也可以与一个或多个外部设备240例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信，还可与一个或者多个能够与该终端设备200交互的设备通信，和/或与使得该终端设备200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)
通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口250进行。并且，终端设备200还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器260可以通过总线230与终端设备200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合终端设备200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
54.实施例3如图3，本实施例提出一种led屏能耗控制方法的可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，该指令被处理器执行时实现上述任一一种led屏能耗控制方法。其具体实现方式与上述实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
55.图3示出了本实施例提供的用于实现上述方法的程序产品300，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品300不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。程序产品300可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
56.计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
57.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种led屏能耗控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、确定led点阵屏的单发光点中每个单色发光源在100%亮度时的工作功率；s2、确定led点阵屏接入的充电电池剩余电能；s3、根据预期续航时间以及所述充电电池剩余电能计算得出led点阵屏满足续航能力的每小时最大耗能；s4、根据显示内容计算当前显示模式下led点阵屏所有点亮的发光源的每小时总耗能；s5、对比每小时最大耗能和每小时总耗能，当每小时总耗能大于每小时最大耗能时，led点阵屏更新显示模式，led点阵屏更新显示模式时选择能满足续航时间的功耗最大的模式；s6、当led点阵屏所有模式都不能满足续航时间时，向用户传递电量不足的信息。2.根据权利要求1所述的一种led屏能耗控制方法，其特征在于，所述s1 中的单发光点包括全彩led点阵屏的rgb三个单色发光源和单色led点阵屏的一个单色发光源，所述单色发光源的工作功率包括红色功率、绿色功率和蓝色功率，所述功率为对应颜色的led单色光源100%亮度时的平均功率。3.根据权利要求1所述的一种led屏能耗控制方法，其特征在于，所述s2中的充电电池剩余电能通过开路电压法和库伦计算法得到。4.根据权利要求1所述的一种led屏能耗控制方法，其特征在于，所述s3中的预期续航时间为动态变化时间，所述的预期续航时间由预设初始时间减去动态工作时间得到。5.根据权利要求1所述的一种led屏能耗控制方法，其特征在于，所述s4包括以下子步骤：s401、获取当前显示模式下led点阵屏发光源的参数，所述参数包括led点阵、颜色和亮度，根据所述参数构建每个发光源的参数组，所述参数组包括红色亮度百分比、绿色亮度百分比、蓝色亮度百分比；s402、根据s1中获取的红色功率、绿色功率和蓝色功率以及s401中获取的红色亮度百分比、绿色亮度百分比、蓝色亮度百分，求和计算出当前显示模式下的每小时总耗能。6.根据权利要求1所述的一种led屏能耗控制方法，其特征在于，所述s5中led点阵屏更新显示模式后通过s401-s402计算得出的每小时总耗能不大于每小时最大耗能时，即充电电池剩余电能在更新后的显示模式下可支撑预期续航时间，可触发显示模式的降级，所述显示模式具备多个，按照预先设定的优先级进行显示模式选择。7.根据权利要求1所述的一种led屏能耗控制方法，其特征在于，所述s5中led点阵屏充电增长电量后，通过s401-s402计算得到充电电池剩余电能可支撑优先级高的显示模式时，即优先级高的显示模式计算得出的每小时总耗能不大于每小时最大耗能时，可触发显示模式的升级或回复原始显示模式。8.根据权利要求1所述的一种led屏能耗控制方法，其特征在于，所述显示模式包括：模式一：采用相同尺寸，但点阵更小的字体；模式二：采用相同尺寸，但功耗更小的颜色；模式三：去除非空的底色、底纹、边框的装饰性显示，仅显示核心文字信息；模式四：采用尺寸更小，从而点阵更小的字体；模式五：减少字数；
模式六：降低亮度到可接受的最低阈值。9.根据权利要求1所述的一种led屏能耗控制方法，其特征在于，所述显示模式可根据需要自定义最佳显示模式。

技术总结
本发明涉及本发明涉及LED能耗管理技术领域，尤其涉及一种LED屏能耗控制方法，包括确定LED点阵屏的单发光点中每个单色发光源在100%亮度时的工作功率；确定LED点阵屏接入的充电电池剩余电能；根据预期续航时间以及所述充电电池剩余电能计算得出LED点阵屏满足续航能力的每小时最大耗能；根据显示内容计算当前显示模式下LED点阵屏所有点亮的发光源的每小时总耗能，本发明在LED显示装备移动供电出现以标准模式显示无法满足特定的续航时间的情况时，可对能耗的精细化管理，保障续航时间的延长，避免配置的电池过大过重影响设备的移动能力，同时也避免了续航时间过短带来影响用户使用的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：关戍
受保护的技术使用者：成都源码数据科技有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/8/14