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服務有限責任公司，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 日發布，于2016 年10月1 日正式實施。該標準是投影機行業的第一份強制性能效標準。所有在國內生產、銷售的投影機產品都需要達到該標準規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現實情況的基礎上，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）和數字光學處理（Digital Light Processing，DLP）投影機作為該標準涵蓋的產品類別。

標準制定的主要數據收集時間在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。在光源區分方面，高壓汞燈光源的LCD 投影機和DLP 投影機占據絕對優勢，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品為出發點，因此未將激光和LED 光源等固態光源投影機納入標準覆蓋范圍，但標準明確規定固態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、單燈和多燈產品、短焦和非短焦產品、不同色域覆蓋率產品進行了對比。經試驗驗證，成像器件、燈泡數量、焦距長短都不是影響投影機能效高低的關鍵因素，僅色域覆蓋率高的產品帶來較多能耗，會造成光效的降低。為鼓勵高色域覆蓋率這一優質產品，標準中僅單為高色域覆蓋率產品特殊設定，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，屬投影機檢測領域首創。尊重投影機行業光輸出產品穩定性不高的特點，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，具備自主知識產權，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 萬臺投影機產品的銷售。全行業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能新技術的廣泛應用。

2 投影機能效標準實施以來產業和技術變化情況

原投影機行業，因日本企業在液晶顯示技術方面，美國德州儀器公司在DMD 成像技術方面具有壟斷地位，臺灣企業擁有加工制造方面的先發優勢，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、松下等廠家占據絕對市場份額。

投影機能效標準實施后，恰逢投影機行業出現重大變革，固體光源技術取得重大進展，既有產品形態和市場結構受到嚴重沖擊，此外，智能化、超高清等新技術也開始滲透進投影機行業。

2.1 固態光源投影機引發行業變革

首先是以LED 為光源的投影機進入家用領域，成為市場大幅增長的突破點。經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，才能實現商業銷售。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用[1]，封裝出光效率提高，結溫降低，在2016 年前后實現了幾百流明數量級光輸出投影機的產品化商業化[2]。恰逢社會生活方式的轉變，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。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。經過多年的發展，光輸出大為提高。國內研發企業采用藍色激光激發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，國內市場激光投影機銷量約為50 萬臺。

2.2 新技術帶來性能持續改善

伴隨著顯示產業整體技術的提升，投影機行業同步進入超高清化和智能化時代。搭載了智能化操作系統的投影機產品廣泛應用于家用領域。2021年，國內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普及的決定因素。

2.3 投影機產業持續蓬勃發展

在家用投影機打開銷路和國家持續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模增長迅速。據國際咨詢機構IDC 預估，在2026年前銷量都能保持快速增長勢頭，復合增長率將超過17%。與2014 年投影機市場以日系、臺系企業占據絕對優勢，大陸廠家份額不到10%的情況不同，2021 年，國內市場居于前五的有4 家為國內企業，其中領頭企業極米的市場份額超過20%。

3 投影機能效標準對產業提升和技術發展的作用

投影機領域的首個能效標準，實現了普及能效標識概念、淘汰能效水平落后產品、引導企業生產節能產品的既定目標。

3.1 標準實施帶來的能效提升

標準正式實施近7 年后，投影機產品的能效水平有所提升。目前備案企業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品質量國家監督抽查中，屢有發現投影機光效不合格的情況。2018 年，發現1 批次產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實際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，未發現不合格。投影機能效標準作為強制性國家標準，在監督抽查中若被發現不合格，屬于較嚴重的質量問題。

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計采用企業調研的方式開展。經調研，不同企業反饋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，按現行標準換算投影光效為6.8 ～12.5，且低光輸出產品投影光效略低于高光輸出產品。部分企業反饋現有產品難以達到現行標準投影光效二級（即節能評價值）的要求。激光投影機企業反饋，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：一是廣泛調研國際相近標準進展情況，二是充分考慮國內行業發展現狀，三是尋求進一步通過能效標準的修訂帶動全社會節能。

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-辦公設備-投影機標準[5]，于2020 年發布實施，規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，但未規定功耗上限。該標準規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，連接測試設備；

（2）開機并調整輸入電壓和頻率；

（3）確認投影機操作正常，將所有可調設置都設置到工廠模式，對于可調光設備，設置為最亮模式進行測試，內置揚聲器、無線連接、電視調諧器等應設置在最低功率狀態下；

（4）使用遙控器或機身開關鍵將投影機設置到開機模式；

（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，模擬信號電平應為0.7 V±0.007 V（信號輸出電阻為75 Ω±0.75 Ω）；

（6）設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，留出足夠的預熱時間使設備的溫度和顯示趨于穩定，一般不少于半小時；

（8）設置好功率計量程；

（9）等待功率計讀數穩定，然后讀取以瓦特為單位的有效功耗值，如果讀數在3 min 內保持不超過1%，則認為讀數穩定。

待機功率是指在未連接外部設備時的待機功率，如果投影機具備功率開關鍵，則應保持開關鍵打開，并非測量關機功率。歐盟的系列標準規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發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據摸底測試，以確定這兩種固態光源投影機的能效水平分布，進而確定正確的限值。另外，應進行充分測試，理清高清、超高清、智能化等新技術對投影機能效的影響。

5 結 語

顯示技術的飛速進步，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業發展情況，又需要具有一定前瞻性。適時修訂投影機能效標準，是制造企業和檢測技術研究機構未來一段時間的重要任務。