平板电视开机功耗评价技术浅析

何鹂颍

(北京出入境检验检疫局 北京 100023)

1 前言

随着世界经济一体化运动的发展以及中国加入WTO，世界电子电器制造业加快向中国转移，目前我国电视机、DVD视盘机等出口均居全球首位，我国已成为世界上最大的电子电器生产国。但是由于我国音视频产品节能技术落后于发达国家，导致出口曾蒙受巨大的经济损失，已成为国内企业出口的新的技术壁垒。

目前我国对平板电视开机功耗的研究和欧美标准还存在不少差异，本文对欧美平板电视开机功耗相关的标准及技术法规进行简介，并对平板电视开机功耗评价技术进行分析。

2 平板电视开机功耗评价技术浅析

(1)国内外对平板电视节能研究现状

以美国、日本、欧盟为代表的发达国家在提高能源效率方面有着丰富的经验，其节能理论与技术研究一直处于世界前列，已制定并实施了多项先进的能效法案，如2009年欧盟委员会公布了《确立能源相关产品生态设计要求的框架》(2009/125/EC)(简称ErP指令)，并于2009年11月20日起正式实施，取代EuP指令。美国能源之星也公布了新版本Program Requirements for Televisions Eligibility Criteria Version 5.1。

国内外对平板电视节能研究最具代表性的是欧盟委员会ErP指令和美国能源之星。其中待机能耗为各发达国家能耗标准的重点测试参数。国际能源署早已推出了待机能耗降到1W以下的“1W计划”。欧美、日本、澳大利亚等发达国家也都加入这一计划，先后制定产品待机能耗标准，限定待机能耗指标。

1)有关指令

欧盟现行有关电视能效的主要有ErP指令2009/125/EC中指令项目Commission Regulation(EC)No 642/2009 of 22 July 2009。此指令项目有如下技术要求［1］。

①开机功耗

可视荧屏面积为A(单位dm2)的电视机或电视监视器，其开机功耗限定值见表1。

表1 欧盟ErP指令2009/125/EC中规定的电视机或电视监视器开机功耗限定值

②待机/关机功耗

(a)从2010年7月7日

a)关机功耗

所有关机模式下的功耗不得超过1.0W。

b)待机功耗

只有待机模式的电视在待机模式下的功耗不得超过1.0 W;除待机模式外，还有信息显示模式的，其组合待机+功耗信息显示模式功耗不得超2.0W或者只有信息显示模式的电视机，其信息显示模式功耗不得超过2.0W。

(b)从2011年8月20日

a)关机功耗

所有关机模式下的功耗不得超过0.30 W，除非电视机有一非常明显的开关，此开关关闭时，电视机的功耗不超过 0.01 Watts，这样的电视机在所有其它的关机模式下的功耗不得超过0.50 W。

b)待机功耗

只有待机模式的电视在待机模式下的功耗不得超过0.5 W;除待机模式外，还有信息显示模式的，其组合待机+功耗信息显示模式功耗不得超过2.0 W.或者只有信息显示模式的电视机，其信息显示模式功耗不得超过1 W。

c)自动电源关闭功能

电视机必须提供以下功能：

(i)如果连续4h没有任何人对电视机进行任何操作，电视机要自动转化为待机模式，或关闭模式，或者功耗不超过在待机模式，或关闭模式下功耗限定值的任何模式;

(ii)自动关机前，电视机要给出告警信息，此功能必须为缺省设置。

2)美国能源之星能效限定值(以平板电视为例)［2，3］

①开机功率限定值

能源之星对于电视机的开机功率的要求详见表2，可视荧屏面积为A。

表2 能源之星对于电视机的开机功耗限定值

②待机功率限定值

待机功率限定值为1.0 W，且该最低功耗待机状态应为销售时的默认待机状态。

③关机功耗限定值见表3

表3 能源之星对于电视机的关机功耗限定值

3)国内研究现状

1998年1月1日《中华人民共和国节约能源法》颁布实施，中国正式开始实施节能产品认证制度，只有通过节能认证，企业才可有资格进入政府采购目录。

2004年8月13日，国家发改委和国家质检总局联合发布《能源效率标识管理办法》，2005年3月1日能效标识制度开始在我国施行。至今为止，国家相关部门先后发布了7批，共23类产品实施能源标识，涉及家用电器、工业设备、照明设备以及办公设备等众多领域，平板电视列入第七批能效标识产品名单。

我国现行的能效标准都属于现状标准，能效指标通常以目前大多数制造商正在生产的产品的能效水平为参考，以淘汰5% －10%的低效产品为原则，与绝大多数发达国家普遍采用的能效标准设定水平相比明显偏低。我国与发达国家的能效检测技术及能效评价体系相比也存在一些差距。2010年12月1日正式实施的平板电视能效标准GB 24850－2010《平板电视能效限定值及能效等级》［5］并未对平板电视的开机功耗限值直接作出规定。而欧盟针对能耗产品颁布的ErP指令2009/125/EC［1］和美国能源之星［2，3］，明确对平板电视的开机功耗限值作出规定。

(2)对我国与欧美平板电视开机功耗研究的评价

欧盟ErP指令2009/125/EC中指令项目Commission Regulation(EC)No 642/2009 of 22 July 2009与美国能源之星这两个评价体系对均没有区分电视的显示方式，笼统地将阴极射线管(CRT)、液晶(LCD)、等离子(PDP)甚至背投影(DLP、LCoS)等各种不同显示方式的电视机一并作为体系的评价对象，对平板电视开机功耗也没有区分液晶(LCD，LED)、等离子(PDP)等不同显示方式的平板电视。开机状态能耗建立在能耗(W)和显示面积(inch2/cm2)基础上，并且考虑到电视分辨力的不同对开机状态能耗的影响，在规范中给出了不同的限定值。开机功耗均采用 IEC62087－2008《音、视频及相关设备功耗测量方法》中规定的方法进行测试，用“标准模式”的功耗作为评价参数，“标准模式”被定义为由厂家预置的、提供给用户作为家庭环境使用的模式。但实际上评价体系并没有对“标准模式”的设置进行规定，而电视机的功能和工作状态设置对功耗的影响非常大，“标准模式”的测试结果只能说明被测样机在某一种特定工作状态下的能耗，因此将这个结果作为可以进行比较的评价参数显然不合理。目前美国和欧盟等国家和地区已经意识到这一问题，纷纷在评价体系中增加了关于亮度输出的规定。其中欧盟要求家庭模式下的亮度不得低于产品最大亮度的65%，美国加州补贴计划要求家庭模式下的亮度不得低于产品最大亮度的75%。

相比于欧美，我国平板电视能效标准GB 24850－2010标准与评价制度更为公正严谨，与国际上现行的电视机能效评价体系相比，我国标准平板电视能耗评价体系规定如下：

1)平板电视能效等级分为3级，如下表4所示，各级平板电视能效指数应不小于表1的规定值(按照GB/T 8170相关条款的规定进行修约值比较)。

表4 平板电视能效等级

2)平板电视能源效率标识实施规则于2011年3月1日开始实施，能效限定值将硬性规定作为平板电视出厂检验项目之一，包括了平板电视能效限定值(即达到三级能效或以上)和待机能耗限定值这两项，不符合这两项要求的产品均不允许出厂，每一台合格出厂的电视都要贴上对应的能效等级标识，标注每台平板电视产品的能效指数和被动待机功率，这样可清晰、直观地比较不同型号产品的能源利用效率。

3)能效等级是根据产品的能效指数来界定的，能效指数，是指平板电视在标准规定测试程序下，产品能源效率测试值与基准值之比，是一个比值。平板电视能效指数的计算公式如下：

而产品能源效率测试值，就是在规定测试程序下，平板电视屏幕的实际发光强度与平板电视能耗(即开机状态与信号处理能耗之差)的比值，单位为坎德拉每瓦(cd/W)。

平板电视能源效率的计算公式如下：

式中：Eff即平板电视能源效率;Pk为开机功率;Ps为信号处理功率，使用YPBPR分量接口输入时，PS取6W;使用模拟射频接口输入时，PS取10W;使用数字射频接口输入时，PS取17W。L为屏幕平均亮度;S为屏幕有效发光面积。公式的右边，(L×S)可以看成为屏幕发光总量，单位为坎德拉(cd);(Pk－Ps)可以看成为有用发光功耗，单位为瓦(W)。

GB 24850－2010标准提出用包含亮度和开机功率，信号处理功率因素的“能效指数”作为评价参数，直观地反映出平板电视的电光转换效率。

4)GB 24850－2010标准的产品范围包含液晶和等离子两种显示方式的平板电视。标准充分考虑液晶电视和等离子电视各自的技术特点，区别对待两种完全不同的技术体系，本着尊重差异、公平对待的原则，在统一测试方法的前提下，分别评定液晶电视和等离子电视能效指数。

5)GB 24850－2010标准对被测样机的工作状态进行了明确规定。工作状态的调整采用目前业内广泛应用的平板电视测试标准SJ/T11348－2006《数字电视平板显示器测量方法》中的规定。通过调整亮度和对比度，将显示屏或显示器件调整到可以准确表现灰阶层次的状态(并且这种状态是相对唯一的)，即正常工作状态。该设置也与我国平板电视行业标准协调一致，确保能效测试与性能测试状态相同，充分体现在不丧失性能的基础上提高能源效率的原则。同时，对测试状态的明确规定可以保证将每个平板电视产品的能源效率放在一个公开、公平的平台上进行比较，直观地反映产品在节能方面的技术水平。

6)为防止采用过度提高亮度的方法来提高能效指数的问题，标准在引入亮度参数的同时，也明确提出对测量状态输出亮度进行限制。如果测量状态的亮度高于350cd/m2，应调节背光设定(对于没有独立背光设定的平板电视，包括液晶电视和等离子电视，应调节亮度设定)，使L0(即中心点亮度)等于350±10cd/m2再按标准步骤继续测量。亮度限制可以引导产业在保证合理亮度输出的前提下，降低消耗功率，提高能源利用率。

7)在GB 24850－2010标准中，液晶电视和等离子电视的基准值是有所区别的。液晶电视能源效率基准值，统一为1.10cd/W。

等离子电视能源效率基准值，则按照屏幕物理分辨率细分为全高清及以上、未达到全高清两种情况来设定，前者为0.320cd/W，后者为0.450cd/W。

通过上面数据对比可以看到，同样一级能效等级的情况下，液晶的实际能源效率要求比等离子的更高。换言之，即使等离子的实际功耗比液晶大，其能效等级也有可能比液晶高。

3 小结

从上面内容可以看出，我国和欧美都对平板电视开机功耗有强制要求，美国能源之星对平板电视开机功耗的限定值与评价值只与可视荧屏面积有关，欧盟ErP指令与可视荧屏面积及分辨率有关，欧美两种评价方法优点为开机功耗限定值计算简单，非常直观，一般老百姓均可掌握并可以判断是否满足要求，缺点是没有区别不同的技术体系与显示方式的平板电视，因而公正性与科学性大打折扣。

我国24850－2010《平板电视能效限定值及能效等级》按液晶电视和等离子电视2种平板电视技术模式给定限制值与评价值，而且可充分体现在不丧失性能的基础上提高能源效率的原则。保证将每个平板电视产品的能源效率放在一个公开、公平的平台上进行比较，直观地反映产品在节能方面的技术水平。较欧美更加科学与公正，缺点是开机功耗指标隐含在能源效率与能效指数这2个评价参数中，没有单独指标考核，老百姓比较难于掌握，只有专业人士才会测量与计算。

［1］(欧盟)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］(美国)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］(美国)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平板电视能效限定值及能效等级［S］.