對(duì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)顯示器能效檢測(cè)的探討與問(wèn)題分析

摘 要：隨著信息時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)成為了人們工作、生活和學(xué)習(xí)必不可少的幫手。目前，我國(guó)是世界上計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，由于能源日益緊張，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能，逐漸成為人們的關(guān)注重點(diǎn)。本文以標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)顯示器為例（以下顯示器均為標(biāo)準(zhǔn)顯示器），首先介紹了能效等級(jí)方面的內(nèi)容，并著重探討了檢測(cè)的方法以及測(cè)試的注意事項(xiàng)，希望能夠起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；標(biāo)準(zhǔn)顯示器；能效登記；能耗

引言：雖然我國(guó)關(guān)于計(jì)算機(jī)顯示器的能耗制定和出臺(tái)了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也在一定程度上推進(jìn)了計(jì)算機(jī)顯示器的升級(jí)換代，但由于現(xiàn)在能效標(biāo)準(zhǔn)（GB 21520-2015）對(duì)產(chǎn)品的要求已經(jīng)有所提高，同時(shí)人們對(duì)于能源消耗的關(guān)注程度越來(lái)越重，所以對(duì)計(jì)算機(jī)顯示器能效檢測(cè)的探討具有十分積極的意義。

1.計(jì)算機(jī)顯示器能效等級(jí)簡(jiǎn)介

1.1測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

在對(duì)計(jì)算機(jī)顯示器能效等級(jí)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要遵循GB21520-2015中的相關(guān)指標(biāo)，主要涉及能源效率，睡眠狀態(tài)能耗和關(guān)閉狀態(tài)下的能耗。

能源效率指的是，顯示器屏幕的發(fā)光強(qiáng)度與顯示器能耗的比值。

睡眠狀態(tài)功率是指顯示器在睡眠狀態(tài)下的有功功率。

關(guān)閉狀態(tài)下的能耗指的是，顯示器的有功功率。這里需要介紹一下有功功率的計(jì)算公式：

瞬時(shí)電壓為u（t），瞬時(shí)電流為i（t），瞬時(shí)功率為p（t），而有功功率為P。

對(duì)于交流電，T為交流電的周期，對(duì)于直流電，T可取任意值。

對(duì)于正弦交流電，經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算可得：

上式中，U、I分別為正弦交流電的有效值，φ為電壓與電流信號(hào)的相位差。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)顯示器，1級(jí)能源效率為2.0cd/W；2級(jí)能源效率為1.5cd/W；3級(jí)能源效率為1.0cd/W，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)顯示器在任何一個(gè)能源效率等級(jí)下的睡眠功耗和關(guān)閉能耗都應(yīng)小于或等于0.5W。

1.2測(cè)試模型

針對(duì)計(jì)算機(jī)顯示器的檢測(cè)設(shè)備目前使用的是光學(xué)測(cè)量設(shè)備（亮度計(jì)），功率計(jì)（帶計(jì)數(shù)功能，或者用秒表代替計(jì)數(shù)功能），穩(wěn)壓源等，由于顯示器要測(cè)試顯示屏面積因此還需配備長(zhǎng)度測(cè)量工具，通過(guò)使用光學(xué)測(cè)量設(shè)備，測(cè)量發(fā)光強(qiáng)度，并且將發(fā)光強(qiáng)度與面積的乘積再與輸出功率的實(shí)際比值，來(lái)得出顯示器的能源效率，公式如下：

Eff=S×L/Pw

其中，Eff指的是能源效率，Pw指的是顯示器單位時(shí)間內(nèi)的能耗值，S指的是顯示器的面積，L指的是測(cè)量的顯示器的亮度。需要注意的是，這一公式不適用于那些具有觸控功能的顯示器。

2.計(jì)算機(jī)顯示器能效檢測(cè)的要點(diǎn)

2.1信號(hào)

在對(duì)顯示器能效進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要保證測(cè)試電源必須穩(wěn)定（電壓為220V（1±3%V），頻率為50（1±1%）Hz，總諧波失真小于等于3%），計(jì)算機(jī)顯示器在測(cè)試過(guò)程中，不能接入外部設(shè)備。由于計(jì)算機(jī)顯示器能效檢測(cè)的時(shí)間較長(zhǎng)，并且涉及內(nèi)容較多，所以不能忽略人為因素的干擾和影響，以測(cè)試信號(hào)為例，應(yīng)該選擇如圖1所示的白窗口信號(hào)（在此狀態(tài)下預(yù)熱30分鐘后才可進(jìn)行檢測(cè)），對(duì)顯示器的中心亮度進(jìn)行測(cè)試，而在確定和調(diào)整顯示器的對(duì)比度時(shí)，要使用8級(jí)灰度測(cè)試信號(hào)[1]如圖2。

2.2位置

光學(xué)測(cè)量裝置是顯示器能效檢測(cè)必不可少的工具，人們?cè)谑褂眠^(guò)程中對(duì)于裝置的精度格外重視，但是卻忽略了裝置與顯示器之間的距離對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。針對(duì)這種情況，需要在測(cè)試之前，根據(jù)裝置的特點(diǎn)合理調(diào)整距離，當(dāng)確定距離后，要對(duì)顯示器和裝置進(jìn)行固定，亮度計(jì)應(yīng)與顯示屏中心位置垂直，且距離測(cè)試點(diǎn)為1米，特別是測(cè)得的顯示器能效等級(jí)值屬于邊緣數(shù)值時(shí)，一定要增加測(cè)試次數(shù)，找出最準(zhǔn)確的結(jié)果。

2.3狀態(tài)

對(duì)于計(jì)算機(jī)顯示器而言，在測(cè)試前必須恢復(fù)出廠設(shè)置如果有環(huán)境光控制功能的，將顯示器的環(huán)境光控制功能關(guān)閉，如果不能關(guān)閉則需要在光感應(yīng)處給予不低于300lx的照度，然后輸入圖2測(cè)試信號(hào)，并且對(duì)比度和亮度都調(diào)至最大值，這時(shí)顯示器的亮度和對(duì)比度均為100%，如果第二排的100%和95%的兩個(gè)灰階正好能分辨，該狀態(tài)即為測(cè)試狀態(tài)，反之則調(diào)整對(duì)比度直到恰好分辨為止；若100%和95%灰度始終無(wú)法分辨則調(diào)整對(duì)比度至95%和90%恰好分辨，以此類推。如果90%和85%始終無(wú)法分辨，則將對(duì)比度調(diào)整至最低。在整個(gè)對(duì)比度的調(diào)整過(guò)程中，計(jì)算機(jī)顯示器的亮度應(yīng)該始終保持達(dá)到最大標(biāo)準(zhǔn)，也就是100%。

2.4時(shí)間

當(dāng)對(duì)計(jì)算機(jī)的顯示器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要事先進(jìn)行預(yù)熱，使得產(chǎn)品所有元器件達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，不能現(xiàn)場(chǎng)開啟顯示器里面進(jìn)行測(cè)試，以免影響結(jié)果的精度。正常情況下，計(jì)算機(jī)的預(yù)熱時(shí)間應(yīng)該至少半小時(shí)，當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間后，計(jì)算機(jī)顯示器的能源效率不會(huì)有較大的波動(dòng)，并且相對(duì)穩(wěn)定，在這種情況下測(cè)試對(duì)結(jié)果的影響將達(dá)到最低，整個(gè)功耗測(cè)試時(shí)間不小于為10分鐘。我們以某企業(yè)X型號(hào)計(jì)算機(jī)為例，測(cè)試了具體的功率、亮度和能效變化情況，可知預(yù)熱30分鐘以后顯示器幾乎達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2.5睡眠狀態(tài)功耗

睡眠狀態(tài)是指顯示器在不關(guān)閉情況下不顯示圖像。該狀態(tài)可由用戶選擇進(jìn)入，也可因無(wú)信號(hào)輸入一段時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)入。可通過(guò)連接設(shè)備或用戶操作進(jìn)入工作狀態(tài)。如果睡眠狀態(tài)具有功能無(wú)關(guān)的附加功能則需要關(guān)閉此功能，整個(gè)測(cè)試時(shí)間為10分鐘。

2.6關(guān)閉狀態(tài)能耗

這里的能耗指的是，顯示器完全關(guān)閉后的能耗，雖然相對(duì)簡(jiǎn)單，但是仍然不能掉以輕心。一方面，在測(cè)量能耗時(shí)，需要保持信號(hào)源與顯示器處于連接狀態(tài)，同時(shí)要注意有些顯示器是帶全極開關(guān)的，測(cè)試關(guān)閉狀態(tài)時(shí)可以在開關(guān)關(guān)閉狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)。另一方面，要注意測(cè)量的順序，務(wù)必按照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試順序進(jìn)行檢測(cè)，以確保測(cè)試值的準(zhǔn)確性，整個(gè)關(guān)閉狀態(tài)測(cè)試時(shí)間為10分鐘。

3，測(cè)試過(guò)程中常見問(wèn)題分析及解決方案

3.1能效指數(shù)不符合要求

與能效指數(shù)相關(guān)的有，顯示屏亮度，工作狀態(tài)功耗和顯示屏尺寸這3個(gè)因素，一旦出現(xiàn)能效指數(shù)不合格，就需要從顯示屏亮度和工作狀態(tài)功耗分析。企業(yè)可以按照顯示屏供應(yīng)商提供的規(guī)格書，調(diào)整顯示屏參數(shù)，保證在滿足標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試要求的情況下（8階灰度）做數(shù)據(jù)分析，找出亮度與功耗比值的最小值，來(lái)測(cè)試是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，如果符合則可以按此狀態(tài)進(jìn)行能效檢測(cè)，若不符合，再考慮對(duì)電源和顯示屏的調(diào)整，必要時(shí)要考慮更換電源或顯示屏型號(hào)規(guī)格。

3.2睡眠狀態(tài)不合格

此情況是目前不合格率產(chǎn)品中出現(xiàn)的較多的現(xiàn)象，主要如下：

（1）產(chǎn)品有遙控開關(guān)和全極開關(guān)同時(shí)存在的情況，顯示在全極開關(guān)未關(guān)閉狀態(tài)下，可以通過(guò)遙控器進(jìn)行開啟和關(guān)閉，其實(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)睡眠狀態(tài)的解釋，遙控器關(guān)閉顯示器狀態(tài)也是一種睡眠狀態(tài)，很多企業(yè)會(huì)誤認(rèn)為遙控器關(guān)閉也是關(guān)閉狀態(tài)，因此導(dǎo)致企業(yè)把一種高功耗狀態(tài)作為了睡眠狀態(tài)才導(dǎo)致檢測(cè)不合格，碰到此現(xiàn)象，試驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)企業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)告知，以確保檢測(cè)正確性。

（2）產(chǎn)品用適配器或內(nèi)置電源有各類指示燈或者發(fā)光二極管指示燈，雖然此指示燈功耗很小對(duì)于睡眠狀態(tài)要求值而言還是一個(gè)很大的功耗元器件，建議企業(yè)對(duì)此類元器件在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)為睡眠狀態(tài)下關(guān)閉。

3.3關(guān)閉狀態(tài)不合格

（1）無(wú)全極開關(guān)的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必設(shè)計(jì)為關(guān)閉狀態(tài)內(nèi)部電源全部切斷，對(duì)于電源板上的任何一個(gè)元器件都很容易造成功耗大于0.5W情況。

（2）使用的適配器或內(nèi)置電源有各類指示燈或者發(fā)光二極管指示燈，此類元器件在關(guān)閉狀態(tài)下建議全部關(guān)閉，以免造成不合格。

結(jié)論：綜上所述，整體而言，我國(guó)生產(chǎn)和使用的計(jì)算機(jī)顯示器，其中符合國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的顯示器占比約為80%，大多數(shù)的等級(jí)為1級(jí)，所以在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，不僅需要加大檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的力度，還要提高顯示器市場(chǎng)的門檻，從整體上提升節(jié)能水平。

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作者簡(jiǎn)介：

倪俊贇，籍貫：漢，職稱和學(xué)歷：工學(xué)士學(xué)位，研究方向或?qū)I(yè)：信息技術(shù)設(shè)備檢測(cè).