كيف تقارن شاشة OLED مع LCD من حيث استهلاك الطاقة؟

كيف تدفع تقنية شاشة OLED استخدام الطاقة المعتمد على المحتوى

تحذف البكسلات المنبعثة ذاتيًا الحاجة إلى إضاءة خلفية—مما يُعد ميزة كفاءة جوهرية

تتطلب شاشات LCD إضاءة خلفية مستمرة تستهلك حوالي 70 إلى 90 بالمئة من إجمالي طاقتها بغض النظر عن المحتوى المعروض على الشاشة. أما شاشات OLED فتعمل بشكل مختلف، حيث يُنتج كل بكسل ضوءه الخاص ويمكنه أن ينطفئ تمامًا عند الحاجة، مما يؤدي إلى مناطق سوداء حقيقية. وهذا يعني أنه لم يعد هناك هدر للطاقة من الإضاءة الخلفية، ما يقلل استهلاك الطاقة بنحو النصف عند استخدام الوضع الداكن أو مشاهدة مقاطع فيديو تحتوي على الكثير من الحركة. الطريقة التي تعمل بها تقنية OLED رائعة أيضًا. بدلاً من حجب الضوء فقط كما تفعل شاشات LCD، فإن البكسلات الفردية تنطفئ ببساطة، مما يسمح بتحقيق درجات سوداء أعمق بكثير مما يمكن لأي لوحة LCD تحقيقه. هذا النوع من الكفاءة يجعل تقنية OLED مميزة من حيث جودة الصورة وتوفير الكهرباء.

متوسط مستوى الصورة (APL) باعتباره العامل الرئيسي في تحديد استهلاك شاشة OLED للطاقة

كمية الطاقة التي تستهلكها شاشات OLED مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بما يُعرف بمستوى الصورة المتوسط، أو ما يُعرف اختصارًا بـ APL. وبشكل أساسي، يقيس هذا المؤشر مدى سطوع الصورة الإجمالية المعروضة على الشاشة فعليًا. فكل بكسل صغير يعمل بجهد أكبر عندما يحتاج إلى إصدار ضوء أكثر سطوعًا، وبالتالي عند رؤيتنا لشاشة بيضاء بالكامل عند 100% APL، فإن كل عنصر من عناصر الشاشة يعمل بكامل طاقته. تشير الدراسات إلى أن الانتقال من 20% APL إلى 60% APL يمكن أن يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة بنسبة تقارب 40%. إن الاستخدامات اليومية مثل تطبيقات جداول البيانات أو المستندات ذات الخلفيات البيضاء تستهلك عمر البطارية بشكل أسرع بكثير مقارنةً بالمحتوى الداكن مثل الصور الملتقطة ليلاً أو الأفلام المصورة في ظروف إضاءة منخفضة. وبما أن مستوى APL يلعب دورًا كبيرًا في كيفية إدارة شاشات OLED للطاقة، فإن الشركات المصنعة تأخذ هذه الأرقام بعين الاعتبار عند تحسين أجهزتها، كما يراعي مطورو التطبيقات مستوى APL أثناء تصميم واجهات المستخدم للمساعدة في الحفاظ على عمر بطارية الأجهزة.

القيود والاستثناءات: اختلال توازن البكسلات البيضاء، التقدم في العمر، واختيارات تصميم واجهة المستخدم

تأتي فوائد الكفاءة لتقنية OLED مع بعض القيود الواقعية على أرض الواقع. تركز ترتيبات بكسل RGBW على دون-بكسلات بيضاء لزيادة مستويات السطوع، مما يستهلك في الحقيقة طاقة أكثر عند عرض المحتوى الذي يحتوي على مناطق بيضاء كثيرة. مع تقدم الألواح في العمر، تبدأ الحاجة إلى طاقة إضافية تتراوح بين 15 و25 بالمئة فقط للحفاظ على نفس مستوى السطوع كما في حالتها الجديدة. يجب على المصممين الذين يعملون مع هذه الشاشات اتخاذ قرارات صعبة بين الكفاءة والجودة. بينما توفر العناصر السوداء في واجهة المستخدم الطاقة، إلا أنها قد تسبب أحيانًا تلك الشوائب اللونية المزعجة أثناء انتقالات الشاشة لأن أجزاء مختلفة من الشاشة تستجيب بسرعات مختلفة قليلاً. باختصار، تعتمد وفورات طاقة OLED بشكل كبير على كيفية استخدامها عمليًا. إن النظر فقط إلى أرقام الأداء القصوى لا يعكس القصة الكاملة حول استهلاك الطاقة الفعلي في المواقف اليومية.

لماذا يبقى استهلاك طاقة LCD مستقلًا إلى حد كبير عن المحتوى

هيمنة الإضاءة الخلفية الثابتة: كيف يتم استهلاك حوالي 70–90٪ من طاقة شاشات LCD بغض النظر عن الصورة

تعتمد شاشات LCD على هذه الإضاءة الخلفية ذات السطوع الثابت، والتي تكون عادةً في حدود 20 إلى 150 واط لكل متر مربع، وتستمر في العمل بغض النظر عمّا يُعرض على الشاشة، حتى لو كان العرض أسود بالكامل. لا تقوم الجزئية البلورية السائلة بإنتاج الضوء نفسه، بل فقط تتحكم في كمية الضوء المارة من خلالها، وبالتالي فإن معظم الطاقة تذهب إلى الإضاءة الخلفية على أي حال. فتُستخدم حوالي 70 إلى 90 بالمئة من الكهرباء المستهلكة لإمداد تلك الهالة الخلفية بالطاقة. والنتيجة هي أن كمية الطاقة المستهلكة لا تتغير بشكل كبير سواء كان المستخدم ينظر إلى خلايا جدول بيانات مضيئة بشكل ساطع أو يشاهد مشهدًا في فيلم مظلم تمامًا. أما شاشات OLED فتعمل بشكل مختلف. فاستهلاكها للطاقة يتغير فعليًا حسب ما يظهر على الشاشة، مما يجعلها مختلفة جدًا عن تقنية LCD التقليدية من حيث الكفاءة.

تحسينات التعتيم المحلي وتقنية ميني-ليد — مكاسب متواضعة، وليست تحوّلات جذرية

تساعد تقنية LED الصغيرة (Mini LED) جنبًا إلى جنب مع التعتيم المحلي في تحسين كفاءة شاشات LCD من خلال تقليل إضاءة الخلفية في الأجزاء المظلمة من الصورة. ومع ذلك، فإن هذه التحسينات لا تغيّر الطريقة الأساسية التي تعمل بها لوحات LCD. فحتى عند النظر إلى النماذج الأكثر تكلفة، نجد أنها عادة ما تصل إلى حد أقصى يقارب 1000 منطقة تعتيم. وهذا يعني أن أجزاء كبيرة من الشاشة تُضاء دفعة واحدة بدلاً من التحكم فيها بشكل فردي. وعند ظهور عنصر ساطع جدًا على الشاشة، نلاحظ تأثيرًا يُعرف بـ"التوهج" (blooming)، حيث تصبح المنطقة المحيطة أكثر إشراقًا كتعويض. كما أن نظام الإضاءة الخلفية نفسه يستهلك حوالي 30 واط لكل متر مربع بغض النظر عن مدى انخفاض الإعداد. وإجمالاً، تؤدي هذه التحسينات إلى خفض استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 15 و25 بالمئة عند مشاهدة محتوى يحتوي على فروق تباين كبيرة بين المناطق المضيئة والمظلمة. وهي وفورات مفيدة بالتأكيد، لكنها لا يمكن أن تضاهي ما تقوم به شاشات OLED بشكل طبيعي، حيث يتحكم كل بكسل في إخراج الضوء الخاص به بناءً على ما يتم عرضه فعليًا على الشاشة.

كفاءة شاشة أوليد في الممارسة: السيناريوهات التي تتقدم فيها أو تتأخر فيها

التطبيقات في الوضع الداكن وتدفق الفيديو: استهلاك طاقة أقل بنسبة تصل إلى 50٪ مقارنةً بشاشات LCD

تُبرز شاشات OLED أدائها الأفضل عندما تكون الصورة بسيطة من الناحية البصرية. فكر في إعدادات البرمجة ذات الخلفيات الداكنة، أو التطبيقات التي تتحول كلها إلى اللون الأسود ليلاً، أو تلك الأفلام التي تحتوي على أشرطة سوداء كبيرة حول الشاشة. تعتمد هذه التقنية على إيقاف تشغيل أقسام كاملة من البكسل حيث لا يحدث شيء، وبالتالي لا يتم هدر الطاقة في إضاءة مساحات فارغة. ويمكن أن تصل التوفيرات في الطاقة إلى نحو النصف مقارنةً بشاشات LCD التقليدية التي تظل مضيئة بغض النظر عن المحتوى المعروض. بالنسبة للمستخدمين الذين يعتمدون كثيرًا على بث الفيديوهات، فإن هذا الفرق يكون ملموسًا. خذ على سبيل المثال مشهدًا من مسلسل Stranger Things حيث يكون كل شيء أسود داكنًا باستثناء بعض الظلال المرعبة التي تتحرك عبر الشاشة. سيستهلك نفس المشهد حوالي ثلثي الطاقة أقل على شاشة OLED مقارنةً بما تستهلكه لوحة LCD عند عرض نفس المحتوى تمامًا.

الأحمال ذات السطوع العالي ومعدل البيكسل المرتفع (APL) (مثل جداول البيانات ومكالمات الفيديو): تضييق الفجوة أو عكسها

عند التعامل مع المحتوى عالي متوسط مستوى البكسل (APL)، تميل لوحات OLED إلى إظهار نقاط ضعفها مقارنة بتقنيات العرض الأخرى. فكّر في خلفيات جداول البيانات البيضاء التي لا تنتهي، أو مكالمات Zoom بكامل الشاشة حيث يضيء كل بكسل تقريبًا في آنٍ واحد، مما يؤدي بطبيعة الحال إلى زيادة استهلاك الطاقة. وفقًا لأحدث الاختبارات من DisplayMate في عام 2023، يمكن أن تستهلك شاشات OLED ما بين 15 إلى 30 بالمئة أكثر من الكهرباء مقارنة بشاشات LCD المماثلة في الحجم عند التشغيل بأقصى سطوع. وقد حققت بعض التحسينات الأحدث مثل تقنية LTPO تحسنًا من خلال تقليل هدر الطاقة الناتج عن معدل التحديث الزائد، ولكن حتى مع هذه التطورات، تحتفظ شاشات LCD بتفوقها في معظم مهام المكتب التي تتطلب سطوع شاشة ثابتة لفترات طويلة.

الأسئلة الشائعة

ما هي الميزة الأساسية لشاشات OLED مقارنة بشاشات LCD؟

تُعد شاشات OLED منبعثة ذاتيًا، مما يعني أن كل بكسل يُنتج ضوءه الخاص ويمكنه الإطفاء التام للحصول على ألوان سوداء أعمق واستهلاك أكثر كفاءة للطاقة. على النقيض من ذلك، تتطلب شاشات LCD إضاءة خلفية مستمرة تستهلك طاقة كبيرة بغض النظر عن محتوى الصورة.

كيف تؤثر نسبة السطوع المتوسط للصورة (APL) على استهلاك طاقة شاشات OLED؟

تقاس نسبة السطوع المتوسط للصورة (APL) من خلال السطوع الكلي للصورة المعروضة على الشاشة. فكلما زادت هذه النسبة (مثلاً في الخلفيات البيضاء)، زاد استهلاك الطاقة لأن كل بكسل فرعي يعمل بجهد أكبر لإصدار ضوء أكثر سطوعًا. وعلى العكس، فإن انخفاض نسبة APL يؤدي إلى استهلاك طاقة أقل.

لماذا قد تستهلك شاشات OLED طاقة أكثر في بعض الحالات؟

يمكن أن تستهلك شاشات OLED طاقة أكثر في المواقف التي تتطلب نسبة APL عالية، مثل الخلفيات البيضاء بالكامل أو مكالمات الفيديو بشاشة كاملة، لأن عددًا أكبر من البكسلات يكون عند أقصى سطوع، ما يزيد الاستهلاك الكلي للطاقة.

ما هي القيود المرتبطة بتقنية OLED؟

تواجه شاشات OLED تحديات مثل عدم توازن البكسلات الفرعية البيضاء، والتقدم في العمر الذي يزيد من متطلبات الطاقة، واحتمال حدوث تشويش في الألوان، خاصةً في عناصر الواجهة السوداء. يمكن أن تؤثر هذه العوامل على الكفاءة وجودة الصورة.

كيف تؤثر تقنيتا mini-LED والتعتيم المحلي على كفاءة شاشات LCD؟

تحسّن تقنيتا mini-LED والتعتيم المحلي كفاءة شاشات LCD عن طريق تقليل الإضاءة الخلفية في المناطق الداكنة من الشاشة، لكنهما لا تغيران طريقة عملها الأساسية. وبينما توفر هاتان التقنيتان وفورات في استهلاك الطاقة، إلا أنهما ما زالتا دون الكفاءة المتأصلة في شاشات OLED.