歐盟EuP／ErP指令電視機生態設計要求分析

彭莉 李志豪 朱軍 蔣建平

EuP指令并不是針對產品要求的指令，而只是一個框架指令。歐盟按照這一指令中的相關規定，制定進一步的有關產品要求的指令，稱作“實施措施（implementing measures）”。歐盟于2009年3月31日批準通過了電視機生態設計要求的實施措施草案，本文擬對該實施措施進行分析研究。

1 產生背景

電視機是重要的耗電消費類電子產品。隨著電視技術的不斷發展，CRT電視逐步被LCD、PDP等平板電視所取代，電視機尺寸越來越大，再加上數字處理、hi-fi等新功能，電視機的開機模式能耗隨之提高。通常電視機的開機能耗與其尺寸密切相關，如小尺寸（70cm）電視能耗在80～114W，中尺寸（114.4cm）在 195～328W，而大尺寸（134.6cm）電視在342～450W。大尺寸平板電視在給人們帶來更好視覺享受的同時，其高能耗也加重了消費者的負擔。平板電視銷量的持續走高、屏幕平均尺寸的增大、每個家庭擁有電視機數量的增加、每天使用時間的增加，使得近幾年來電視機的耗電量在整個家庭用能產品耗電量的比重不斷加大。

根據澳大利亞一項對家庭用能產品的能耗的研究，如果不采取任何措施（MEPS和能效標簽），澳大利亞電視機的能耗預計將從2008年的15PJ增加到2020年的45PJ，超過照明設備（25PJ）、電冰箱（24PJ）和信息技術設備（15PJ），居2020年澳大利亞家庭用能產品耗電量的首位。為此，歐盟、美國、澳大利亞、日本、中國紛紛加速制定措施降低電視機能耗，以遏制電視機能耗急劇增加的趨勢。

對于歐盟，2007年，歐共體內與電視機相關的電能消耗為60TWh（太瓦時），相當于24Mt（兆噸）二氧化碳的排放。如果不采取任何措施，預計到2020年其電能消耗會增至132TWh。為此，歐盟于2009年3月31日批準通過了電視機生態設計要求的實施措施草案，并于2009年5月5日發布WTO／TBT 通報（G／TBT／N／EEC／271）。2009年7月23日，歐盟委員會在其官方公報（OJ）第42～52頁公布了《委員會條例（EC）No 642／2009，就電視機生態設計要求，執行歐洲議會與理事會指令2005／32／EC》，該條例在OJ上公布的第20天開始正式生效。預計到2020年，將節約28TWh的電力消耗。

2 主要內容

本條例共有8個條款以及4個附件，對電視機的生態設計要求、測量方法、驗證程序等進行了詳細規定，適用于電視機及其監視器。生態設計要求主要包括開機能耗、待機／關機能耗、峰值亮度比、初始激活中的家庭模式以及制造商應提供的信息要求。

2.1 定義

開機模式指電視機連接于電源并且產生聲音和圖像的狀態。家庭模式指制造商建議的正常家庭使用的電視機配置。待機與關機模式的定義與待機與關機實施條例1275／2008相同，即待機模式包括重新激活和信息／狀態顯示兩種情況；關機模式指設備連接到主電源但不提供任何功能的狀態，包括僅提供關機模式指示，或僅提供保證歐盟EMC指令要求的功能的狀態。

2.2 開機能耗

電視機開機模式能耗不能超過表1所示的限值（W）：

表1 歐盟實施措施中對于電視機開機模式能耗的限值（W）

其中A指可視屏面積，單位為dm2（平方分米）。全高清（Full High Definition，FHD）分辨率指分辨率至少為1920×1080像素。

2.3 待機與關機能耗

本條例提出了比待機與關機實施條例1275／2008更為嚴格的要求。它將關機待機能耗要求的第二階段要求提前了一年多實施，同時要求一般情況下的關機能耗不超過0.3W，嚴于1275／2008中規定的0.5W。

（1）2010年1月7日起

a.關機能耗1W

b.待機能耗

僅提供重新激活功能1W；

提供信息或狀態顯示功能2W。

c.電視機在連接到主電源時，應具有關機和／或待機模式，和／或不超過關機和待機模式能耗要求的其他模式。

（2）從2011年8月20日開始

a.關機能耗

一般關機能耗0.3W；

對于帶有易視開關的電視機（當該開關打到關位置時，電視機的能耗不超過0.01W），關機能耗0.5W。

b.待機能耗

僅提供重新激活功能時，待機能耗0.5W；

提供信息或狀態顯示功能時，待機能耗1W。

c.電視機在連接到主電源時，應具有關機和／或待機模式，和／或不超過關機和待機模式能耗要求的其他模式；

d.自動斷電功能

電視機應提供以下功能：

開機模式在用戶最后相互作用和／或改變頻道后4h內，自動轉化為待機、關機或不超過其能耗要求的其他狀態；

電視機自動開機模式轉為適用狀態／模式前顯示警告信息，并且該功能設為缺省設置。

e.對于由顯示器、一個或多個調諧器／接收器以及作為單獨部件的可選的用于數據存儲和／或顯示附加功能（如DVD、HDD或VCR）組成的電視機，對于顯示器和單獨部件分別適用a～d的要求。

2.4 家庭模式

從2010年8月20日開始，初始激活時帶有初始設定菜單（forced menu）的電視機應在初始設定菜單中提供“家庭模式”。這里的初始設定菜單指制造商預先設定的一套電視設置，用戶必須在初始激活時選擇該特殊設置。如果用戶在初始激活時選擇了“家庭模式”以外的模式，應激活第二次選擇程序來確定該選擇。

2.5 峰值亮度比（peak luminance ratio）

從2010年8月20日開始：

對于不帶初始設定菜單的電視機，制造商交貨時電視機在開機狀態的峰值亮度不應小于電視機所提供最亮開機狀態的峰值亮度的65%；

對于帶有初始設定菜單的電視機，家庭模式狀態下的峰值亮度不應小于電視機所提供最亮開機狀態的峰值亮度的65%。

2.6 制造商應提供的信息

（1）在合格評定中的技術文件應包含以下內容：

a.測量的試驗參數

環境溫度；

測試電壓（V）和頻率（Hz）；

音頻視頻測試信號的輸入端口；

使用儀器的信息和文件，電氣檢測使用的裝置和電路。

b.開機模式

能耗值（W）：不超過10W 時精確到小數點1位數，超過10W精確到個位數；

代表典型廣播電視內容的動態廣播內容視頻信號的特性；

能耗達到穩定狀態的步驟順序；

概率論課程緊密聯系實踐的特點決定了在教學過程中開設實驗課的可行性,受到參考文獻[5]和[6]中遞進式教學方法的啟發,本文希望通過對概率輪課程中實驗課的設計,來輔助理論教學,將教學過程中難以理解的內容轉化為直觀的、易于理解的內容。學生通過簡單易學的數學軟件,自己設置參數并完成實驗,從而深刻領會概率論的基本思想,逐步提高實踐能力。

家庭模式的峰值亮度與最亮開機模式狀態下的峰值亮度之比（%）；

測量用調諧器相關特性的描述（電視監視器除外）。

c.對于每一個待機和／或關機模式

能耗值（W），精確到小數點2位數；

使用的測量方法；

模式的選擇和程序的描述；

電視機自動轉換模式時達到目標模式的事件序列。

d.自動斷電

從開機狀態到電視機自動轉換為待機、關機或其他不超過功耗要求的模式的持續時間。

e.有害物質

電視機含有汞的含量（X.Xmg）或鉛的存在。

（2）從2010年8月20日開始：

在公開網站上公布以下信息：

開機能耗值（W），不超過100W 精確到小數點1位數，超過100W精確到個位數；

待機和／或關機能耗值（W），精確到小數點2位數；

對于不帶初始設定菜單的電視，電視開機狀態下的峰值亮度與最亮開機狀態下峰值亮度的比率（%）；

對于帶初始設定菜單的電視，電視開機狀態下的峰值亮度與最亮開機狀態下峰值亮度的比率（%）；

電視機含有汞的含量（X.Xmg）或鉛的存在。

2.7 本條例與其他指令和法規的關系

產品生產階段和廢棄階段有害物質的控制應滿足RoHS指令（2002／95／EC）的要求；

廢棄物的回收要求應滿足WEEE指令（2002／96／EC）的要求；

因為電視機的技術可使電視機在更短的時間內達到待機和關機能耗要求，待機與關機實施條例1275／2008不再適用于電視機。

3 各國電視機要求比對分析

3.1 國際標準

有關電視機能耗測量的國際標準主要有：

待機能耗：IEC 62301：2005（第1 版）《家用電器——待機能耗的測量》；

開機能耗：IEC 62087：2008（第2版）《音視頻設備能耗的測量方法》。

各國對于電視機的能耗測量基本上都是基于以上兩份國際標準。

3.2 美國

（1）“能源之星”計劃

美國“能源之星”對于電視機的現行標準為3.0版本，該版標準已于2008年11月生效。

表2給出了3.0版標準對于第一階段電視機的開機能耗最大值：

表2 “能源之星”3.0版電視機標準規定的開機能耗的最大值（W）

此外，3.0版標準對帶有自動亮度控制的電視機的開機能耗、帶有外部電源的電視產品、待機狀態能耗、年耗電量以及提供給用戶的信息要求進行了規定。其中，待機能耗不大于1W，并且基于每天開機5h、待機19h的假定計算出估計的年耗電量（kWh）。

目前“能源之星”電視機新版標準的制定工作已于2009年初啟動，并于2009年7月20日發布了4.0和5.0版的最終標準草案。新版草案與現行3.0版的主要區別在于：

增加了開機模式能耗要求（見表3）；

增加了峰值亮度比要求，并在第4部分“測試方法”中增加了亮度測量要求；

增加了對于下載獲取模式（Download Acquisition Mode，DAM）的要求；

取消“顯示能源管理信號”（Display Power Management Signaling，DPMS）要求，但在5.0 版中要求帶有計算機功能的電視機對于VGA和DVI連接器應提供該信號；

開機模式能耗測量增加引用CEA-2037《電視機平均能耗的確定》標準。

表3 “能源之星”新版（4.0與5.0版）電視機標準草案規定的開機能耗的最大值（W）

值得一提的是，新版標準草案中對電視機的亮度提出了要求。電視機的能耗取決于內容和設置（比如亮度）。理想情況下，產品應在家庭中觀看的模式下進行測試，檢測其是否符合要求。如果制造商為了符合能耗要求而將“家庭模式”調為較低的亮度，消費者在使用過程中會將亮度由出廠設置（證明合格的模式）調高為更亮（更耗電）的模式。因此，有必要限制用來證明合格的“家庭模式”與最亮的“零售模式”亮度之間的差異。新版標準草案要求“家庭模式”或缺省出廠模式的峰值亮度與“零售模式”或最亮的可選預置模式的峰值亮度之比不小于65%，與歐盟的規定相同。

此外，新標準草案增加了對下載獲取模式（DAM）的要求。下載獲取模式為產品連接于電網電源，但不產生聲音或圖像，通過電子節目指南（electronic programming guide，EPG）使用的特定程序主動下載頻道目錄信息，監控緊急信息／通信，和／或其他通過互聯網協議的交流信息。該模式下的能耗通常大于休眠（待機）模式能耗，小于開機模式能耗。標準草案要求下載獲取模式下產品額外最大容許值為0.08kWh 每天（4.0 版）和0.02kWh每天（5.0版）。

（2）《加州電器效率法規》

2008年12月，CEC提交討論的有關電視機能效標準（修訂《加州電器效率法規》）的法規草案中，對電視機的開機能耗提出了最大限值要求，A為屏幕面積（平方英寸）：

第一階段（2011年1月1日生效）：Pmax＝0.20×A＋32；

第二階段（2013年1月1日生效）：Pmax＝0.12×A ＋25。

其中第一階段的開機能耗要求與電視機的“能源之星”3.0版標準高清電視在屏幕面積小于680inch時的要求相同。

3.3 澳大利亞

目前澳大利亞對電視機僅為自愿性能效標簽要求，將于2009年10月推出強制性最低能源性能標準（MEPS）和能效標簽。

澳洲對于電視機的最低能源性能標準（MEPS）要求如下（提案）：

（1）第一階段：到2009年10月1日

TVannual 127.75＋0.1825×A

其中TVannual為電視機年耗電量，單位為kWh；A為電視機可視屏面積，單位為cm2。

（2）第二階段：到2012年10月1日

TVannual 90.1＋0.1288×A

MEPS（3星級）＝81.8＋0.1186×A

MEPS（4星級）＝65.4＋0.0934×A

具體第二階段需要達到3星級還是4星級尚在討論。

3.4 日本

日本“領跑者”（Top Runner）計劃中的電視機標準，規定了每臺電視機每天工作4.5h和待機19.5h的能耗值（kW／h）的計算公式為：E＝A×S＋B，S為電視機尺寸（英寸），系數A和B 對于不同類型、縱橫比、分辨率、功能取不同的值。

3.5 中國

現行能效標準GB 12021.7—2005《彩色電視廣播接收機能效限定值及節能評價值》規定了CRT彩電的待機功率和能效指數（EEI）的限定值（準入值）和節能值。2009年3月后，待機功率不大于5W，節能評價值為1W；EEI小于等于1.0，節能值為0.75。其中EEI＝E／ER，E為標準測試條件下24h的實測耗電量，ER為24h耗電量的基準值，單位為 W·h。E和ER為在開機、主動待機、被動待機和關機四種狀態下功率（測量或基準）與處于該狀態時間的乘積之和。

目前我國正在制定針對平板電視（LCD和PDP）的能效標準。在2009年3月23日的標準草案中，能效指數EEI＝Eff／Effref，開機能耗限定值EEI＝0.6，節能評價值EEI＝1.0。對于LCD電視，Effref＝1.10Cd／W（坎德拉／瓦）；對于PDP電視，如果為全高清電視（分辨率至少為1920×1080 像素），Effref＝ 0.32Cd／W，否 則Effref＝0.45Cd／W。平板電視的能源效率Eff＝（L×S）／（Pk－Ps），決定于測量的開機能耗和平均亮度。其中Pk為開機狀態能耗（W），Ps為信號處理能耗（10／17W），L為屏幕平均亮度（Cd／m2），S 為屏幕有效發光面積（m）。不同于其他國家將開機能耗限值定義為與屏幕面積S的線性關系，我國能效標準引入了平均亮度的概念，并通過測量開機能耗和平均亮度來確定其能源效率Eff。此外，對于待機能耗，法規規定2012年1月1日之前，待機能耗不大于1W，2012年1月1日之后，待機能耗不大于0.5W。

3.6 小結

綜合上述，各國對電視機的能耗要求主要表現為開機能耗、待機／關機能耗限值以及峰值亮度比，下面從這三方面對各國的要求進行比對分析。

（1）開機能耗限值

表4總結了歐盟、美國“能源之星”、美國加州以及澳大利亞對于電視機開機能耗限值，其中A為可視屏幕面積（cm2）。顯然，美國能源之星3.0版在480線時的最大值與加州提案第二階段的最大值相同（表達式相同）。

表4 歐盟、美國和澳大利亞對于電視機開機能耗的最大限值（W）

從表4可以看出，在第一階段，澳洲的要求最為寬松，其次為歐盟，然后為美國能源之星（＞480線），美國加州的最為嚴格。到第二階段，最大限值的嚴格程度（從寬松到嚴格）仍為澳洲、歐盟、能源之星／加州，能源之星與加州的要求相同，但是澳洲與歐盟的差距變小了，且兩者與能源之星和加州的差距加大了。

（2）待機能耗限值

中國的平板標準草案與歐盟類似，較為嚴格，美國和澳大利亞皆使用國際上通行的1W目標。

（3）峰值亮度比

歐盟和美國“能源之星”皆規定為65%。