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एलईडी जंबोट्रॉन अर्धचालक तकनीक का उपयोग करके काम करते हैं, जहां बिजली इलेक्ट्रॉनों को इतना उत्तेजित करती है कि वे प्रकाश उत्पन्न करते हैं। ये आधुनिक स्क्रीन अपनी ऊर्जा का लगभग 90% वास्तविक दृश्यमान प्रकाश में परिवर्तित कर देते हैं, जो पुरानी CRT या प्रोजेक्टर प्रणालियों की तुलना में बहुत बेहतर है जो केवल लगभग 20% की ही ऊर्जा का उपयोग कर पाते थे। इस सुधरी दक्षता का मुख्य कारण? प्रत्यक्ष इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंस। स्क्रीन पर प्रत्येक छोटा पिक्सेल स्वयं प्रकाश उत्पन्न करता है, बैकलाइट्स, रंग फ़िल्टर या ऊर्जा को बहुत अधिक खींचने वाली जटिल प्रसार परतों जैसे ऊर्जा गहन घटकों की आवश्यकता के बिना। इस सब के कारण, एलईडी जंबोट्रॉन पारंपरिक प्रदर्शन विकल्पों की तुलना में आमतौर पर 40 से 60 प्रतिशत कम बिजली की खपत करते हैं और बहुत कम ऊष्मा उत्पन्न करते हैं। इससे वे बड़े बाहरी सेटअप के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बन जाते हैं जहां तापमान प्रबंधन एक प्रमुख चिंता का विषय बन जाता है।
वास्तविक दुनिया की ऊर्जा मांग को तीन परस्पर आश्रित तकनीकी मापदंड निर्धारित करते हैं:
आधुनिक जाइग्रोमेट्रॉन नियंत्रण प्रणालियों में अब आंतरिक प्रोसेसर और पर्यावरणीय सेंसर लगे होते हैं, जो ऊर्जा की बर्बादी को कम करने में मदद करते हैं। परिवेश प्रकाश सेंसर वास्तव में काफी स्मार्ट तरीके से काम करते हैं, जो बाहर की रोशनी के आधार पर स्क्रीन की चमक को समायोजित करते हैं। जहां इन बड़ी स्क्रीनों को स्टेडियम में लगातार चलाया जाता है, वहां इससे दिन के समय लगभग 30% बिजली की बचत होती है। इसके अलावा PWM तकनीक भी है, जो उपयोग में न आ रहे पिक्सेल्स को बंद कर देती है और हर एक मिलियनवें सेकंड में बिजली के प्रवाह को समायोजित करती है। परीक्षणों से पता चला है कि उद्योग के मानकों की तुलना में इससे अतिरिक्त 22 से 35% तक बचत होती है। लेकिन इन प्रणालियों को वास्तव में प्रभावी बनाता है उनका खेल घड़ी के संकेत पढ़ने और स्क्रीन पर क्या दिखाया जा रहा है, उसका विश्लेषण करने की क्षमता। रीप्ले या हाफटाइम ब्रेक के दौरान, वे बिजली की आपूर्ति कम कर देते हैं, क्योंकि जब लोग चौथाई के बीच में बस बातचीत कर रहे होते हैं, तो अधिकतम चमक की कोई आवश्यकता नहीं होती।
एलईडी विशाल स्क्रीन पुराने सीआरटी मॉनिटर या प्रोजेक्शन सिस्टम की तुलना में प्रति वर्ग मीटर लगभग 60 से 70 प्रतिशत कम बिजली का उपयोग करते हैं, जिनका उपयोग लोग पुराने समय में करते थे। संख्याओं पर एक नजर डालें: पारंपरिक डिस्प्ले को दृश्यमान होने के लिए अकेले प्रति वर्ग मीटर 800 से 1,200 वाट की आवश्यकता होती है, जबकि आज के एलईडी संस्करण को 8,000 निट्स की चमक उत्सर्जित करते समय भी केवल 300 से 500 वाट प्रति वर्ग मीटर की आवश्यकता होती है। यह क्या संभव बनाता है? खैर, एलईडी प्रकाश को सभी दिशाओं में नहीं, बल्कि विशिष्ट दिशाओं में उत्सर्जित करते हैं, इसलिए ऊर्जा का काफी कम अपव्यय होता है। उन्हें उन पुरानी तकनीक की तरह परेशान करने वाले ऑप्टिकल नुकसान का भी सामना नहीं करना पड़ता है। इसके अलावा, उनका ताप प्रबंधन ज्यादातर निष्क्रिय होता है, जिसका अर्थ है कि अतिरिक्त बिजली खपत करने वाली महंगी ठंडक प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती। पुराने डिस्प्ले में स्थायी रूप से अत्यधिक गर्म होने और प्रकाश के अपव्यय की समस्या थी, जो वैसे भी स्क्रीन सतह तक नहीं पहुंच पाता था।
| मीट्रिक | सीआरटी/प्रोजेक्शन सिस्टम | आधुनिक एलईडी जंबोट्रॉन |
|---|---|---|
| औसत बिजली का खपत | 900 वाट/मी² | 400 वाट/मी² |
| चमक दक्षता | 1.2 निट्स/वाट | 20 निट्स/वाट |
| गर्मी का अपव्यय | सक्रिय शीतलन आवश्यक है | निष्क्रिय/हल्का शीतलन |
ऊर्जा स्टार की वार्षिक 2023 बेंचमार्किंग रिपोर्ट के अनुसार, प्रति 50 मी² प्रदर्शन के लिए स्टेडियम ऊर्जा भार में प्रति वर्ष 22,000 किलोवाट-घंटे से अधिक की कमी आती है।
एलईडी विशाल स्क्रीनें पुरानी तकनीक की तुलना में पाँच वर्षों में स्टेडियमों की चलती लागत को लगभग 40 से 60 प्रतिशत तक कम कर देती हैं। 100 वर्ग मीटर की स्थापना को उदाहरण के रूप में लें—यह केवल बिजली के बिलों पर लगभग चौहत्तर हजार डॉलर की बचत कर सकती है, जब हम गणना करें तो प्रति किलोवाट घंटे बारह सेंट और प्रतिदिन बारह घंटे के उपयोग को मानते हुए, पिछले वर्ष पोनेमॉन इंस्टीट्यूट के अनुसंधान के अनुसार। रखरखाव के पहलू से यहाँ और भी अधिक मूल्य जुड़ता है। एलईडी डिस्प्ले को बदलने से पहले लगभग 100,000 घंटे तक चलते हैं और शायद ही कभी खराब होते हैं। पुरानी प्रक्षेपण प्रणालियाँ अलग कहानी कहती हैं—उन्हें हर साल हजारों डॉलर की नई लैंप आवश्यकता होती है, साथ ही नियमित समायोजन और अतिरिक्त ठंडक खर्च भी। अधिकांश स्टेडियम प्रबंधक स्विच करने के ढाई वर्ष के भीतर अपना धन वापस पा लेते हैं और प्रति वर्ष लगभग 38 टन तक कार्बन फुटप्रिंट भी कम कर देते हैं।
सालों तक देखी जाने वाली पारंपरिक पैकेजिंग परतों को हटाकर, चिप-ऑन-बोर्ड (COB) तकनीक और मिनी-एलईडी सेटअप सीधे सब्सट्रेट सतह पर माइक्रो-डायोड रखते हैं। इस बदलाव से तापीय प्रतिरोध में लगभग 40% की कमी आती है, जिसका अर्थ है कि निर्माता छोटे स्थान में अधिक पिक्सेल लगा सकते हैं जबकि प्रदर्शन बनाए रख सकते हैं। 200 माइक्रोमीटर से कम माप वाले मिनी-एलईडी के साथ इन प्रणालियों को जोड़ने से भी वास्तविक सुधार होता है। परीक्षणों से पता चलता है कि UL 60065 सुरक्षा जाँच के दौरान सामान्य SMD डिज़ाइन की तुलना में बिजली की खपत में 22% से 35% तक की कमी आती है। डायोड की नजदीकी व्यवस्था धारा रिसाव की समस्याओं को रोकने और उष्णता उत्पादन को नियंत्रित रखने में भी मदद करती है। नतीजतन, डिस्प्ले 8,000 निट चमक के उस प्रभावशाली स्तर को बनाए रख सकते हैं, लेकिन समय के साथ संचालन की लागत काफी कम होती है।
आज की बड़ी स्क्रीनें अपनी बिजली की खपत को पहले से कहीं अधिक स्मार्ट तरीके से प्रबंधित करने के लिए वास्तविक समय के पर्यावरणीय डेटा पर निर्भर करती हैं। ये DBS एल्गोरिदम मूल रूप से स्क्रीन पर चलती हुई छवियों की जटिलता को देखते हैं और फिर चमक के स्तर को 1,500 से 10,000 निट्स तक कहीं भी समायोजित कर देते हैं। इससे स्थिर चीज़ों के पुनः प्रदर्शन के समय लगभग 18 प्रतिशत ऊर्जा की बर्बादी कम हो जाती है। जब इन शानदार क्वार्ट्ज-संवर्धित प्रकाश सेंसरों के साथ संयोजित किया जाता है, तो पूरी प्रणाली बाहर की रोशनी के आधार पर स्वयं को समायोजित कर लेती है। इसलिए जब सूरज की रोशनी सीधे स्क्रीन पर पड़ती है, तो यह आउटपुट को लगभग 30% तक कम कर देती है, फिर भी सब कुछ स्पष्ट रूप से दिखाई देता रहता है। और जो सबसे महत्वपूर्ण है, वह यह है कि ये प्रणाली रात के समय स्क्रीनों को अत्यधिक चमकदार होने से रोकती हैं। आखिरकार, अत्यधिक चमक कंपनियों को अपने बिजली बिलों पर अक्सर सामान्य से दोगुना तक अतिरिक्त खर्च कराती है।
नवीनतम 16-बिट प्रोसेसिंग इंजन निर्माताओं को प्रकाश आउटपुट और समय संबंधी मापदंडों के प्रबंधन के मामले में बहुत बेहतर नियंत्रण प्रदान करते हैं। ये चिप्स वास्तव में प्रत्येक रंग चैनल के लिए लगभग 65 हजार विभिन्न चमक स्तरों का समर्थन करते हैं, जो पुराने 8-बिट प्रणालियों में मिलने वाले मानक 256 से कहीं अधिक है। व्यावहारिक रूप से इसका क्या अर्थ है? खैर, यह अनावश्यक रंग सुधारों के कारण बिजली के अपव्यय को लगभग 12 प्रतिशत तक कम कर देता है। और इसका एक अन्य लाभ भी है। PWM तकनीक को इतना सुधारा गया है कि वह यह समायोजित कर सकता है कि प्रदर्शित छवि के आधार पर पल्स कितनी बार होते हैं। यह स्मार्ट समायोजन निष्क्रिय अवधि के दौरान लगभग 20% तक बिजली की खपत को कम कर देता है, बिना छवियों की स्पष्टता को प्रभावित किए या फ्रेम्स के बीच कोई देरी पैदा किए।
पुराने जमाने में, जब स्क्रीन 240Hz पर चलती थीं, तो जंबो डिस्प्ले लगभग 15 से 20% अधिक बिजली का उपयोग करते थे। हालाँकि VRR तकनीक के साथ चीज़ें बदल गईं। यह नया दृष्टिकोण रिफ्रेश दर और स्क्रीन पर वास्तविक सामग्री के बीच के संबंध को तोड़ देता है, इसलिए डिस्प्ले जब कोई गतिविधि नहीं होती, तो बस 60Hz पर आराम कर सकते हैं। कुछ वास्तविक दुनिया के परीक्षणों में पाया गया कि VRR के साथ ये 4K विशाल स्क्रीन सामान्य 60Hz मॉडल की तुलना में अधिकतम रिफ्रेश दर पर केवल लगभग 3 से 5% अतिरिक्त बिजली की आवश्यकता होती है। इससे यह पुराना विचार लगभग खत्म हो जाता है कि उच्च रिफ्रेश दर का अर्थ है ऊर्जा खपत में घातीय वृद्धि। फिर भी ध्यान देने योग्य बात यह है कि उन अत्यधिक 480Hz से अधिक सेटिंग्स कई बार बड़े आकार के डिस्प्ले के लिए वास्तव में कुशल नहीं होतीं। उन्हें उन विशेष परिस्थितियों के लिए सुरक्षित रखना बेहतर है जहाँ वे वास्तव में अर्थ रखते हैं, बजाय उन्हें हमेशा के लिए चलाने के।
जंबोट्रॉन तकनीक में नवीनतम उन्नति ने बिजली के उपयोग में सीधी वृद्धि से चमक के स्तर को अलग करने में सफलता प्राप्त की है। यद्यपि 8,000 निट्स की रेटिंग वाले स्क्रीन 4,000 निट्स वाले संस्करणों की तुलना में लगभग दोगुने चमकदार दिखाई देते हैं, वास्तव में उन्हें बिजली की मात्रा में दोगुना करने के बजाय केवल लगभग 50 से 70 प्रतिशत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है। इंजीनियर ड्राइवर सर्किट के भीतर स्थानीय वोल्टेज नियंत्रण, कम प्रतिरोध उत्पन्न करने वाले छोटे सेमीकंडक्टर और स्क्रीन की आवश्यकतानुसार सटीक रूप से अपना आउटपुट समायोजित करने वाली पावर सप्लाई जैसी कई विधियों का उपयोग करके यह कार्य करते हैं। उनकी आस्तीन में एक और चाल ज़ोनल डिमिंग है जो स्क्रीन के गहरे हिस्सों को मूल रूप से बिजली की खपत बंद कर देती है, बिना समग्र चित्र गुणवत्ता को खराब किए या चमकदार क्षेत्रों में महत्वपूर्ण विवरण खोए। उद्योग आंकड़ों को देखने से एक दिलचस्प बात भी पता चलती है। सबसे अच्छे वर्तमान बाहरी मॉडल अब पिछले पांच वर्षों की तुलना में प्रति वाट लगभग 32 प्रतिशत अधिक प्रकाश उत्पन्न करते हैं, जो यह साबित करता है कि वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में ये नवाचार वास्तव में अंतर बनाते हैं।
जब पैनल बहुत अधिक गर्म हो जाते हैं, तो वे बिना किसी के ध्यान में आए ऊर्जा बचत को कम करने लगते हैं। उदाहरण के लिए, यदि तापमान 10 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, तो बिजली की खपत में 12% से 18% तक की वृद्धि हो जाती है। इन पैनलों को सीधी धूप में रख देने पर स्थिति तेजी से बिगड़ जाती है। सतह का तापमान अक्सर 60 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, जिससे एलईडी के लिए समस्याएं उत्पन्न हो जाती हैं क्योंकि वे कम कुशल हो जाते हैं। इसका अर्थ है कि दृश्यता बनाए रखने के लिए अधिक चमक की आवश्यकता होती है, लेकिन इसकी एक कीमत भी होती है क्योंकि उच्च ताप पर फॉस्फर तेजी से क्षरण करते हैं। नियंत्रण प्रोसेसर भी थर्मल थ्रॉटलिंग तंत्र के कारण धीमे हो जाते हैं। अच्छी खबर यह है? हाल ही में निष्क्रिय शीतलन समाधानों ने काफी प्रगति की है। वायु गति के साथ बेहतर तरीके से काम करने वाले विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए हीट सिंक, गर्म होने पर अवस्था बदलने वाली सामग्री और अवरक्त प्रकाश को परावर्तित करने के लिए इंजीनियर की गई सतहों जैसी चीजें पारंपरिक बलपूर्वक वायु विधियों की तुलना में शीतलन लागत में लगभग 25% से 35% तक की कमी करती हैं। शुरूआत से ही थर्मल प्रबंधन को सही तरीके से करना केवल बिजली बिल पर पैसे बचाने के बारे में नहीं है। यह वास्तव में समय के साथ सिस्टम के अच्छे प्रदर्शन को बनाए रखता है, इसके बजाय कि उन्हें धीरे-धीरे प्रभावशीलता खोने दिया जाए, जिससे वादा की गई ऊर्जा बचत पूरी तरह से समाप्त हो जाए।
2023 में एटीएंडटी स्टेडियम में एलईडी अपग्रेड ने वास्तव में यह दर्शाया है कि बड़े स्थानों को अधिक ऊर्जा-कुशल बनाने के मामले में क्या संभव है। बिजली की खपत में लगभग 30 प्रतिशत की कमी आई, फिर भी वे 8,000 निट्स पर पर्याप्त चमक बनाए रखने में सफल रहे, ताकि लोग सूरज की रोशनी वाली दोपहर में भी स्क्रीन स्पष्ट रूप से देख सकें। यह उसी बात के अनुरूप है जो कई विशेषज्ञ पहले से कह रहे थे: बेहतर पिक्सेल स्पेसिंग, सुधरी हुई ऊष्मा नियंत्रण प्रणाली और स्मार्ट नियंत्रण तकनीक के साथ मिलकर स्टेडियम की बिजली की आवश्यकता को 25 से 40 प्रतिशत तक कम किया जा सकता है बिना किसी गुणवत्ता की हानि के। अब पूरी प्रणाली खेल के घड़ी के साथ स्वचालित रूप से काम करती है, जब भी टाइमआउट या हाफटाइम ब्रेक होता है, पैनलों को स्वचालित रूप से धीमा कर दिया जाता है। वे ग्रिड पर मांग कम होने के समय के दौरान ग्राफिक्स को पहले से ही तैयार कर लेते हैं, जिससे ऊर्जा के अपव्यय में कमी आती है और आयोजनों के दौरान समग्र बिजली की खपत के प्रारूप को सुचारु बनाने में मदद मिलती है।
स्टेडियम ऑपरेटर साक्ष्य-समर्थित रणनीतियों के माध्यम से ROI और स्थिरता को अधिकतम करते हैं:
पूरक संचालन प्रोटोकॉल—जिसमें रात्रि बंदी और आंशिक उपयोग वाली घटनाओं के दौरान मॉड्यूलर पैनल निष्क्रियकरण शामिल है—एनएफएल और कॉलेजिएट स्थलों में कई मामलों में वार्षिक ऊर्जा लागत में औसतन 22% की कमी दर्ज की गई है।
एलईडी जंबोट्रॉन अधिक ऊर्जा-दक्ष होते हैं क्योंकि वे अपनी ऊर्जा का लगभग 90% दृश्यमान प्रकाश में परिवर्तित कर देते हैं, जबकि सीआरटी जैसी पुरानी तकनीकें केवल लगभग 20% को ही प्रकाश में बदल पाती थीं। एलईडी स्क्रीन में सीधा इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंस अतिरिक्त ऊर्जा खपत वाले घटकों की आवश्यकता को कम कर देता है, जिससे कम ऊष्मा उत्पन्न होती है और ऊर्जा की खपत कम होती है।
पिक्सेल पिच पिक्सेल घनत्व को निर्धारित करके बिजली के उपयोग को प्रभावित करता है — जितनी तंग दूरी होगी, बिजली की खपत उतनी ही अधिक होगी। उच्च रिफ्रेश दर ऊर्जा के उपयोग में वृद्धि कर सकती है, लेकिन वीआरआर प्रोटोकॉल रिफ्रेश दर को गतिशील रूप से समायोजित करके इसकी भरपाई करने में मदद करते हैं। निट आउटपुट, जो चमक से संबंधित है, बिजली की खपत को भी प्रभावित करता है; हालाँकि, उन्नत तकनीकें इस वृद्धि की भरपाई कर सकती हैं।
चिप-ऑन-बोर्ड (COB) और मिनी-एलईडी एकीकरण, गतिशील चमक स्केलिंग और 16-बिट प्रोसेसिंग इंजन जैसी एलईडी जाइंट स्क्रीन तकनीक में हाल की प्रगति से बिजली की खपत में महत्वपूर्ण कमी आई है। ये तकनीकें प्रकाश उत्पादन को अनुकूलित करती हैं, बिजली का अधिक प्रभावी ढंग से प्रबंधन करती हैं और समग्र दक्षता में सुधार करती हैं।
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