平板電視開機(jī)功耗評價(jià)技術(shù)淺析

何鸝潁

(北京出入境檢驗(yàn)檢疫局 北京 100023)

1 前言

隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化運(yùn)動的發(fā)展以及中國加入WTO，世界電子電器制造業(yè)加快向中國轉(zhuǎn)移，目前我國電視機(jī)、DVD視盤機(jī)等出口均居全球首位，我國已成為世界上最大的電子電器生產(chǎn)國。但是由于我國音視頻產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)落后于發(fā)達(dá)國家，導(dǎo)致出口曾蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失，已成為國內(nèi)企業(yè)出口的新的技術(shù)壁壘。

目前我國對平板電視開機(jī)功耗的研究和歐美標(biāo)準(zhǔn)還存在不少差異，本文對歐美平板電視開機(jī)功耗相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)法規(guī)進(jìn)行簡介，并對平板電視開機(jī)功耗評價(jià)技術(shù)進(jìn)行分析。

2 平板電視開機(jī)功耗評價(jià)技術(shù)淺析

(1)國內(nèi)外對平板電視節(jié)能研究現(xiàn)狀

以美國、日本、歐盟為代表的發(fā)達(dá)國家在提高能源效率方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，其節(jié)能理論與技術(shù)研究一直處于世界前列，已制定并實(shí)施了多項(xiàng)先進(jìn)的能效法案，如2009年歐盟委員會公布了《確立能源相關(guān)產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)要求的框架》(2009/125/EC)(簡稱ErP指令)，并于2009年11月20日起正式實(shí)施，取代EuP指令。美國能源之星也公布了新版本Program Requirements for Televisions Eligibility Criteria Version 5.1。

國內(nèi)外對平板電視節(jié)能研究最具代表性的是歐盟委員會ErP指令和美國能源之星。其中待機(jī)能耗為各發(fā)達(dá)國家能耗標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)測試參數(shù)。國際能源署早已推出了待機(jī)能耗降到1W以下的“1W計(jì)劃”。歐美、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家也都加入這一計(jì)劃，先后制定產(chǎn)品待機(jī)能耗標(biāo)準(zhǔn)，限定待機(jī)能耗指標(biāo)。

1)有關(guān)指令

歐盟現(xiàn)行有關(guān)電視能效的主要有ErP指令2009/125/EC中指令項(xiàng)目Commission Regulation(EC)No 642/2009 of 22 July 2009。此指令項(xiàng)目有如下技術(shù)要求［1］。

①開機(jī)功耗

可視熒屏面積為A(單位dm2)的電視機(jī)或電視監(jiān)視器，其開機(jī)功耗限定值見表1。

表1 歐盟ErP指令2009/125/EC中規(guī)定的電視機(jī)或電視監(jiān)視器開機(jī)功耗限定值

②待機(jī)/關(guān)機(jī)功耗

(a)從2010年7月7日

a)關(guān)機(jī)功耗

所有關(guān)機(jī)模式下的功耗不得超過1.0W。

b)待機(jī)功耗

只有待機(jī)模式的電視在待機(jī)模式下的功耗不得超過1.0 W;除待機(jī)模式外，還有信息顯示模式的，其組合待機(jī)+功耗信息顯示模式功耗不得超2.0W或者只有信息顯示模式的電視機(jī)，其信息顯示模式功耗不得超過2.0W。

(b)從2011年8月20日

a)關(guān)機(jī)功耗

所有關(guān)機(jī)模式下的功耗不得超過0.30 W，除非電視機(jī)有一非常明顯的開關(guān)，此開關(guān)關(guān)閉時，電視機(jī)的功耗不超過 0.01 Watts，這樣的電視機(jī)在所有其它的關(guān)機(jī)模式下的功耗不得超過0.50 W。

b)待機(jī)功耗

只有待機(jī)模式的電視在待機(jī)模式下的功耗不得超過0.5 W;除待機(jī)模式外，還有信息顯示模式的，其組合待機(jī)+功耗信息顯示模式功耗不得超過2.0 W.或者只有信息顯示模式的電視機(jī)，其信息顯示模式功耗不得超過1 W。

c)自動電源關(guān)閉功能

電視機(jī)必須提供以下功能：

(i)如果連續(xù)4h沒有任何人對電視機(jī)進(jìn)行任何操作，電視機(jī)要自動轉(zhuǎn)化為待機(jī)模式，或關(guān)閉模式，或者功耗不超過在待機(jī)模式，或關(guān)閉模式下功耗限定值的任何模式;

(ii)自動關(guān)機(jī)前，電視機(jī)要給出告警信息，此功能必須為缺省設(shè)置。

2)美國能源之星能效限定值(以平板電視為例)［2，3］

①開機(jī)功率限定值

能源之星對于電視機(jī)的開機(jī)功率的要求詳見表2，可視熒屏面積為A。

表2 能源之星對于電視機(jī)的開機(jī)功耗限定值

②待機(jī)功率限定值

待機(jī)功率限定值為1.0 W，且該最低功耗待機(jī)狀態(tài)應(yīng)為銷售時的默認(rèn)待機(jī)狀態(tài)。

③關(guān)機(jī)功耗限定值見表3

表3 能源之星對于電視機(jī)的關(guān)機(jī)功耗限定值

3)國內(nèi)研究現(xiàn)狀

1998年1月1日《中華人民共和國節(jié)約能源法》頒布實(shí)施，中國正式開始實(shí)施節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證制度，只有通過節(jié)能認(rèn)證，企業(yè)才可有資格進(jìn)入政府采購目錄。

2004年8月13日，國家發(fā)改委和國家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布《能源效率標(biāo)識管理辦法》，2005年3月1日能效標(biāo)識制度開始在我國施行。至今為止，國家相關(guān)部門先后發(fā)布了7批，共23類產(chǎn)品實(shí)施能源標(biāo)識，涉及家用電器、工業(yè)設(shè)備、照明設(shè)備以及辦公設(shè)備等眾多領(lǐng)域，平板電視列入第七批能效標(biāo)識產(chǎn)品名單。

我國現(xiàn)行的能效標(biāo)準(zhǔn)都屬于現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)，能效指標(biāo)通常以目前大多數(shù)制造商正在生產(chǎn)的產(chǎn)品的能效水平為參考，以淘汰5% －10%的低效產(chǎn)品為原則，與絕大多數(shù)發(fā)達(dá)國家普遍采用的能效標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定水平相比明顯偏低。我國與發(fā)達(dá)國家的能效檢測技術(shù)及能效評價(jià)體系相比也存在一些差距。2010年12月1日正式實(shí)施的平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)GB 24850－2010《平板電視能效限定值及能效等級》［5］并未對平板電視的開機(jī)功耗限值直接作出規(guī)定。而歐盟針對能耗產(chǎn)品頒布的ErP指令2009/125/EC［1］和美國能源之星［2，3］，明確對平板電視的開機(jī)功耗限值作出規(guī)定。

(2)對我國與歐美平板電視開機(jī)功耗研究的評價(jià)

歐盟ErP指令2009/125/EC中指令項(xiàng)目Commission Regulation(EC)No 642/2009 of 22 July 2009與美國能源之星這兩個評價(jià)體系對均沒有區(qū)分電視的顯示方式，籠統(tǒng)地將陰極射線管(CRT)、液晶(LCD)、等離子(PDP)甚至背投影(DLP、LCoS)等各種不同顯示方式的電視機(jī)一并作為體系的評價(jià)對象，對平板電視開機(jī)功耗也沒有區(qū)分液晶(LCD，LED)、等離子(PDP)等不同顯示方式的平板電視。開機(jī)狀態(tài)能耗建立在能耗(W)和顯示面積(inch2/cm2)基礎(chǔ)上，并且考慮到電視分辨力的不同對開機(jī)狀態(tài)能耗的影響，在規(guī)范中給出了不同的限定值。開機(jī)功耗均采用 IEC62087－2008《音、視頻及相關(guān)設(shè)備功耗測量方法》中規(guī)定的方法進(jìn)行測試，用“標(biāo)準(zhǔn)模式”的功耗作為評價(jià)參數(shù)，“標(biāo)準(zhǔn)模式”被定義為由廠家預(yù)置的、提供給用戶作為家庭環(huán)境使用的模式。但實(shí)際上評價(jià)體系并沒有對“標(biāo)準(zhǔn)模式”的設(shè)置進(jìn)行規(guī)定，而電視機(jī)的功能和工作狀態(tài)設(shè)置對功耗的影響非常大，“標(biāo)準(zhǔn)模式”的測試結(jié)果只能說明被測樣機(jī)在某一種特定工作狀態(tài)下的能耗，因此將這個結(jié)果作為可以進(jìn)行比較的評價(jià)參數(shù)顯然不合理。目前美國和歐盟等國家和地區(qū)已經(jīng)意識到這一問題，紛紛在評價(jià)體系中增加了關(guān)于亮度輸出的規(guī)定。其中歐盟要求家庭模式下的亮度不得低于產(chǎn)品最大亮度的65%，美國加州補(bǔ)貼計(jì)劃要求家庭模式下的亮度不得低于產(chǎn)品最大亮度的75%。

相比于歐美，我國平板電視能效標(biāo)準(zhǔn)GB 24850－2010標(biāo)準(zhǔn)與評價(jià)制度更為公正嚴(yán)謹(jǐn)，與國際上現(xiàn)行的電視機(jī)能效評價(jià)體系相比，我國標(biāo)準(zhǔn)平板電視能耗評價(jià)體系規(guī)定如下：

1)平板電視能效等級分為3級，如下表4所示，各級平板電視能效指數(shù)應(yīng)不小于表1的規(guī)定值(按照GB/T 8170相關(guān)條款的規(guī)定進(jìn)行修約值比較)。

表4 平板電視能效等級

2)平板電視能源效率標(biāo)識實(shí)施規(guī)則于2011年3月1日開始實(shí)施，能效限定值將硬性規(guī)定作為平板電視出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目之一，包括了平板電視能效限定值(即達(dá)到三級能效或以上)和待機(jī)能耗限定值這兩項(xiàng)，不符合這兩項(xiàng)要求的產(chǎn)品均不允許出廠，每一臺合格出廠的電視都要貼上對應(yīng)的能效等級標(biāo)識，標(biāo)注每臺平板電視產(chǎn)品的能效指數(shù)和被動待機(jī)功率，這樣可清晰、直觀地比較不同型號產(chǎn)品的能源利用效率。

3)能效等級是根據(jù)產(chǎn)品的能效指數(shù)來界定的，能效指數(shù)，是指平板電視在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測試程序下，產(chǎn)品能源效率測試值與基準(zhǔn)值之比，是一個比值。平板電視能效指數(shù)的計(jì)算公式如下：

而產(chǎn)品能源效率測試值，就是在規(guī)定測試程序下，平板電視屏幕的實(shí)際發(fā)光強(qiáng)度與平板電視能耗(即開機(jī)狀態(tài)與信號處理能耗之差)的比值，單位為坎德拉每瓦(cd/W)。

平板電視能源效率的計(jì)算公式如下：

式中：Eff即平板電視能源效率;Pk為開機(jī)功率;Ps為信號處理功率，使用YPBPR分量接口輸入時，PS取6W;使用模擬射頻接口輸入時，PS取10W;使用數(shù)字射頻接口輸入時，PS取17W。L為屏幕平均亮度;S為屏幕有效發(fā)光面積。公式的右邊，(L×S)可以看成為屏幕發(fā)光總量，單位為坎德拉(cd);(Pk－Ps)可以看成為有用發(fā)光功耗，單位為瓦(W)。

GB 24850－2010標(biāo)準(zhǔn)提出用包含亮度和開機(jī)功率，信號處理功率因素的“能效指數(shù)”作為評價(jià)參數(shù)，直觀地反映出平板電視的電光轉(zhuǎn)換效率。

4)GB 24850－2010標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品范圍包含液晶和等離子兩種顯示方式的平板電視。標(biāo)準(zhǔn)充分考慮液晶電視和等離子電視各自的技術(shù)特點(diǎn)，區(qū)別對待兩種完全不同的技術(shù)體系，本著尊重差異、公平對待的原則，在統(tǒng)一測試方法的前提下，分別評定液晶電視和等離子電視能效指數(shù)。

5)GB 24850－2010標(biāo)準(zhǔn)對被測樣機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行了明確規(guī)定。工作狀態(tài)的調(diào)整采用目前業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的平板電視測試標(biāo)準(zhǔn)SJ/T11348－2006《數(shù)字電視平板顯示器測量方法》中的規(guī)定。通過調(diào)整亮度和對比度，將顯示屏或顯示器件調(diào)整到可以準(zhǔn)確表現(xiàn)灰階層次的狀態(tài)(并且這種狀態(tài)是相對唯一的)，即正常工作狀態(tài)。該設(shè)置也與我國平板電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，確保能效測試與性能測試狀態(tài)相同，充分體現(xiàn)在不喪失性能的基礎(chǔ)上提高能源效率的原則。同時，對測試狀態(tài)的明確規(guī)定可以保證將每個平板電視產(chǎn)品的能源效率放在一個公開、公平的平臺上進(jìn)行比較，直觀地反映產(chǎn)品在節(jié)能方面的技術(shù)水平。

6)為防止采用過度提高亮度的方法來提高能效指數(shù)的問題，標(biāo)準(zhǔn)在引入亮度參數(shù)的同時，也明確提出對測量狀態(tài)輸出亮度進(jìn)行限制。如果測量狀態(tài)的亮度高于350cd/m2，應(yīng)調(diào)節(jié)背光設(shè)定(對于沒有獨(dú)立背光設(shè)定的平板電視，包括液晶電視和等離子電視，應(yīng)調(diào)節(jié)亮度設(shè)定)，使L0(即中心點(diǎn)亮度)等于350±10cd/m2再按標(biāo)準(zhǔn)步驟繼續(xù)測量。亮度限制可以引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)在保證合理亮度輸出的前提下，降低消耗功率，提高能源利用率。

7)在GB 24850－2010標(biāo)準(zhǔn)中，液晶電視和等離子電視的基準(zhǔn)值是有所區(qū)別的。液晶電視能源效率基準(zhǔn)值，統(tǒng)一為1.10cd/W。

等離子電視能源效率基準(zhǔn)值，則按照屏幕物理分辨率細(xì)分為全高清及以上、未達(dá)到全高清兩種情況來設(shè)定，前者為0.320cd/W，后者為0.450cd/W。

通過上面數(shù)據(jù)對比可以看到，同樣一級能效等級的情況下，液晶的實(shí)際能源效率要求比等離子的更高。換言之，即使等離子的實(shí)際功耗比液晶大，其能效等級也有可能比液晶高。

3 小結(jié)

從上面內(nèi)容可以看出，我國和歐美都對平板電視開機(jī)功耗有強(qiáng)制要求，美國能源之星對平板電視開機(jī)功耗的限定值與評價(jià)值只與可視熒屏面積有關(guān)，歐盟ErP指令與可視熒屏面積及分辨率有關(guān)，歐美兩種評價(jià)方法優(yōu)點(diǎn)為開機(jī)功耗限定值計(jì)算簡單，非常直觀，一般老百姓均可掌握并可以判斷是否滿足要求，缺點(diǎn)是沒有區(qū)別不同的技術(shù)體系與顯示方式的平板電視，因而公正性與科學(xué)性大打折扣。

我國24850－2010《平板電視能效限定值及能效等級》按液晶電視和等離子電視2種平板電視技術(shù)模式給定限制值與評價(jià)值，而且可充分體現(xiàn)在不喪失性能的基礎(chǔ)上提高能源效率的原則。保證將每個平板電視產(chǎn)品的能源效率放在一個公開、公平的平臺上進(jìn)行比較，直觀地反映產(chǎn)品在節(jié)能方面的技術(shù)水平。較歐美更加科學(xué)與公正，缺點(diǎn)是開機(jī)功耗指標(biāo)隱含在能源效率與能效指數(shù)這2個評價(jià)參數(shù)中，沒有單獨(dú)指標(biāo)考核，老百姓比較難于掌握，只有專業(yè)人士才會測量與計(jì)算。

［1］(歐盟)ErP Directive 2009/125/EC，Commission Regulation(EC)No 642/2009 of 22 July 2009，Official Journal of the European Union，L 191 ，23/07/2009 P.0042-0052.

［2］(美國)ENERGY STAR Program Requirements for Televisions Eligibility Criteria Version 5.1，U.S.EPA(Environmental Protection Agency)＆U.S.DOE(Department of Energy)，Effective May 1，2012.

［3］(美國)ENERGY STAR Program Requirements for Televisions Eligibility Criteria Version 4.1，U.S.EPA(Environmental Protection Agency)＆U.S.DOE(Department of Energy) ，Effective May 1，2010.

［4］GB 24850－2010平板電視能效限定值及能效等級［S］.