投影機能效標準實施效果及修訂建議

謝于迪

（北京泰瑞特檢測技術(shù)服務(wù)有限責任公司，北京 100015）

1 投影機能效標準實施情況

《投影機能效限定值及能效等級》（GB 32028—2015）標準于2015 年9 月18 日發(fā)布，于2016 年10月1 日正式實施。該標準是投影機行業(yè)的第一份強制性能效標準。所有在國內(nèi)生產(chǎn)、銷售的投影機產(chǎn)品都需要達到該標準規(guī)定的能效限定值要求及被動待機功率限定值要求，同時需加貼能效標識。

1.1 標準制定的思路和考量

在標準制定過程中，筆者作為標準主要起草人之一，在充分考慮當時投影機行業(yè)現(xiàn)實情況的基礎(chǔ)上，選取以投影為主要功能，以高壓汞燈或金屬鹵化物燈為光源的液晶顯示（LCD）和數(shù)字光學處理（Digital Light Processing，DLP）投影機作為該標準涵蓋的產(chǎn)品類別。

標準制定的主要數(shù)據(jù)收集時間在2012 年—2014 年。2014 年，中國投影機出貨量約為213 萬臺，在市場細分方面，全行業(yè)以商教市場為主，具有交互功能的智能投影機開始進入家用市場，但份額很小。在光源區(qū)分方面，高壓汞燈光源的LCD 投影機和DLP 投影機占據(jù)絕對優(yōu)勢，激光投影機和LED光源投影機也處于剛剛興起階段，光輸出較低，產(chǎn)品能效水平遠低于高壓汞投影機，市場份額也幾乎可以忽略不計。標準制定以覆蓋量大面廣產(chǎn)品為出發(fā)點，因此未將激光和LED 光源等固態(tài)光源投影機納入標準覆蓋范圍，但標準明確規(guī)定固態(tài)光源投影機和以硅基液晶（LCOS）為顯示器件的投影機等可參照執(zhí)行。

在標準制定范圍中，組織開展標準驗證工作，將LCD 和DLP、單燈和多燈產(chǎn)品、短焦和非短焦產(chǎn)品、不同色域覆蓋率產(chǎn)品進行了對比。經(jīng)試驗驗證，成像器件、燈泡數(shù)量、焦距長短都不是影響投影機能效高低的關(guān)鍵因素，僅色域覆蓋率高的產(chǎn)品帶來較多能耗，會造成光效的降低。為鼓勵高色域覆蓋率這一優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，標準中僅單為高色域覆蓋率產(chǎn)品特殊設(shè)定，降低光效要求。針對投影機使用場景的特殊性，確認投影機能效測試方法，包括測試序列的選擇和測試模式的選定等，屬投影機檢測領(lǐng)域首創(chuàng)。尊重投影機行業(yè)光輸出產(chǎn)品穩(wěn)定性不高的特點，參照IEC21118 標準，允許投影機光輸出達到標稱光輸出的80%即可開展測試，但測試結(jié)果以實測值進行計算。

1.2 標準實施的影響

在投影機能效領(lǐng)域國際標準缺失的情況下，中國投影機能效標準首次提出投影機能源效率概念，具備自主知識產(chǎn)權(quán)，為全球投影機能效標準提供了參考。標準自2015 年實施以來，影響了超過1 000 萬臺投影機產(chǎn)品的銷售。全行業(yè)能效水平與標準制定前相比有了顯著提升。標準同時推動了投影機節(jié)能新技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

2 投影機能效標準實施以來產(chǎn)業(yè)和技術(shù)變化情況

原投影機行業(yè)，因日本企業(yè)在液晶顯示技術(shù)方面，美國德州儀器公司在DMD 成像技術(shù)方面具有壟斷地位，臺灣企業(yè)擁有加工制造方面的先發(fā)優(yōu)勢，全國投影機市場以日系、臺系廠家為主，包括愛普生、日立、索尼、BenQ、Acer、松下等廠家占據(jù)絕對市場份額。

投影機能效標準實施后，恰逢投影機行業(yè)出現(xiàn)重大變革，固體光源技術(shù)取得重大進展，既有產(chǎn)品形態(tài)和市場結(jié)構(gòu)受到嚴重沖擊，此外，智能化、超高清等新技術(shù)也開始滲透進投影機行業(yè)。

2.1 固態(tài)光源投影機引發(fā)行業(yè)變革

首先是以LED 為光源的投影機進入家用領(lǐng)域，成為市場大幅增長的突破點。經(jīng)過多年的市場橫盤后，2017 年，全國投影機銷量同比增長突破25%，其中家用消費級投影機占出貨總量的的41.1%。LED 作為投影機的光源，必須達到高光效、高顯色性、高可靠性以及低成本幾大條件，才能實現(xiàn)商業(yè)銷售。在標準制定時，市面上的LED 投影機的光輸出僅能達到幾十流明，不滿足觀看需要，多基色熒光粉廣泛應(yīng)用[1]，封裝出光效率提高，結(jié)溫降低，在2016 年前后實現(xiàn)了幾百流明數(shù)量級光輸出投影機的產(chǎn)品化商業(yè)化[2]。恰逢社會生活方式的轉(zhuǎn)變，更多年輕人接受以便攜化的投影機為家庭娛樂中心的觀念，投影機家用市場逐漸打開。2018 年至2021年，LED 光源家用投影機出貨量分別達到227 萬臺、279 萬臺、300 萬臺和302 萬臺。

另外一個取得重大變革的是激光投影技術(shù)。激光本身方向性好、單色性好，但存在光線強相干性造成投影出射光在空間上形成散斑的問題[3]。在標準制定的2014 年，激光投影機的光輸出僅為幾百流明，與金屬鹵素燈光源投影機相比，能效差距較大。經(jīng)過多年的發(fā)展，光輸出大為提高。國內(nèi)研發(fā)企業(yè)采用藍色激光激發(fā)熒光的方式獲得紅光和綠光，大大減少了相干性[4]。激光投影市場保有量較以往有大幅增長，但成本仍然較高。2021 年，國內(nèi)市場激光投影機銷量約為50 萬臺。

2.2 新技術(shù)帶來性能持續(xù)改善

伴隨著顯示產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)的提升，投影機行業(yè)同步進入超高清化和智能化時代。搭載了智能化操作系統(tǒng)的投影機產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于家用領(lǐng)域。2021年，國內(nèi)智能投影機市場銷量約為360 萬臺。疫情影響造成兒童學生居家線上學習的增多，進一步刺激了智能投影機市場的擴展。超高清投影機固有分辨率達3 840×2 160，在顯示超高清信號時能獲得更細膩的觀看體驗，這對于投影機這樣的大屏幕顯示尤為重要。然而，目前固有分辨率1 920×1 080及以下的投影機產(chǎn)品仍占市場主流，超高清顯示器件（如液晶板、DMD）的成本是超高清未在投影機行業(yè)普及的決定因素。

2.3 投影機產(chǎn)業(yè)持續(xù)蓬勃發(fā)展

在家用投影機打開銷路和國家持續(xù)進行電教化改革雙重因素的共同推動下，我國的投影機市場規(guī)模增長迅速。據(jù)國際咨詢機構(gòu)IDC 預(yù)估，在2026年前銷量都能保持快速增長勢頭，復(fù)合增長率將超過17%。與2014 年投影機市場以日系、臺系企業(yè)占據(jù)絕對優(yōu)勢，大陸廠家份額不到10%的情況不同，2021 年，國內(nèi)市場居于前五的有4 家為國內(nèi)企業(yè)，其中領(lǐng)頭企業(yè)極米的市場份額超過20%。

3 投影機能效標準對產(chǎn)業(yè)提升和技術(shù)發(fā)展的作用

投影機領(lǐng)域的首個能效標準，實現(xiàn)了普及能效標識概念、淘汰能效水平落后產(chǎn)品、引導企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能產(chǎn)品的既定目標。

3.1 標準實施帶來的能效提升

標準正式實施近7 年后，投影機產(chǎn)品的能效水平有所提升。目前備案企業(yè)136 家，能效1 級型號占比7%，能效2 級型號占比已高達81%，能效3 級型號占比12%，能效2 級產(chǎn)品占主流。按類型來看，普通投影機占80%以上，高色域投影機占比較少。

在近三年針對投影機的產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查中，屢有發(fā)現(xiàn)投影機光效不合格的情況。2018 年，發(fā)現(xiàn)1 批次產(chǎn)品投影光效項目不合格。2019 年，成都極米科技股份有限公司因?qū)嶋H光輸出未達到標稱光輸出的80%，不能進行投影光效測試，被判定為不合格。2020 年，未發(fā)現(xiàn)不合格。投影機能效標準作為強制性國家標準，在監(jiān)督抽查中若被發(fā)現(xiàn)不合格，屬于較嚴重的質(zhì)量問題。

3.2 激光投影機、LED 投影機等也積極向能效標準靠攏

LED 投影機、激光投影機目前市場占有量較高，無需進行能效備案，因此投影光效水平的統(tǒng)計采用企業(yè)調(diào)研的方式開展。經(jīng)調(diào)研，不同企業(yè)反饋LED 投影機的光效差異較大，500 lm 投影機的能耗分布在40 ～74 W，按現(xiàn)行標準換算投影光效為6.8 ～12.5，且低光輸出產(chǎn)品投影光效略低于高光輸出產(chǎn)品。部分企業(yè)反饋現(xiàn)有產(chǎn)品難以達到現(xiàn)行標準投影光效二級（即節(jié)能評價值）的要求。激光投影機企業(yè)反饋，投影光效略高于高壓汞燈投影光效。

4 下一步標準修訂建議

下一步，建議投影機能效標準修訂，考慮以下幾個方面的因素：一是廣泛調(diào)研國際相近標準進展情況，二是充分考慮國內(nèi)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，三是尋求進一步通過能效標準的修訂帶動全社會節(jié)能。

從國際標準情況看，目前仍未有專門對投影機能效進行規(guī)定的國際標準。目前，國際上影響力最大的標準ISO_IEC_21118_2020 信息技術(shù)-辦公設(shè)備-投影機標準[5]，于2020 年發(fā)布實施，規(guī)定投影機檢測過程中需測定最大功耗、開機功耗及待機功耗，但未規(guī)定功耗上限。該標準規(guī)定的最大功耗是指在額定輸出電壓下的最大功率消耗。開機功耗的主要測試步驟如下：

（1）接通電源，連接測試設(shè)備；

（2）開機并調(diào)整輸入電壓和頻率；

（3）確認投影機操作正常，將所有可調(diào)設(shè)置都設(shè)置到工廠模式，對于可調(diào)光設(shè)備，設(shè)置為最亮模式進行測試，內(nèi)置揚聲器、無線連接、電視調(diào)諧器等應(yīng)設(shè)置在最低功率狀態(tài)下；

（4）使用遙控器或機身開關(guān)鍵將投影機設(shè)置到開機模式；

（5）使用100%全白色圖案和0%全黑色圖案，或輸入100%白色圖案的模擬信號，模擬信號電平應(yīng)為0.7 V±0.007 V（信號輸出電阻為75 Ω±0.75 Ω）；

（6）設(shè)置到合適的顯示模式，輸入信號與固有分辨力相同，且全屏顯示；

（7）測量前，留出足夠的預(yù)熱時間使設(shè)備的溫度和顯示趨于穩(wěn)定，一般不少于半小時；

（8）設(shè)置好功率計量程；

（9）等待功率計讀數(shù)穩(wěn)定，然后讀取以瓦特為單位的有效功耗值，如果讀數(shù)在3 min 內(nèi)保持不超過1%，則認為讀數(shù)穩(wěn)定。

待機功率是指在未連接外部設(shè)備時的待機功率，如果投影機具備功率開關(guān)鍵，則應(yīng)保持開關(guān)鍵打開，并非測量關(guān)機功率。歐盟的系列標準規(guī)定了待機最大功率值，一般不超過1 W。以上皆可作為能效標準制定的參考。

目前LED 投影機和激光投影機從技術(shù)發(fā)展程度和市場占有率情況看，都已滿足納入投影機能效標準的要求。主要難點是在標準制定過程中需要進行大量的數(shù)據(jù)摸底測試，以確定這兩種固態(tài)光源投影機的能效水平分布，進而確定正確的限值。另外，應(yīng)進行充分測試，理清高清、超高清、智能化等新技術(shù)對投影機能效的影響。

5 結(jié) 語

顯示技術(shù)的飛速進步，對能效標準的制定提出了更高的要求。能效標準既需要符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，又需要具有一定前瞻性。適時修訂投影機能效標準，是制造企業(yè)和檢測技術(shù)研究機構(gòu)未來一段時間的重要任務(wù)。