對標準計算機顯示器能效檢測的探討與問題分析

摘 要：隨著信息時代的到來，計算機成為了人們工作、生活和學習必不可少的幫手。目前，我國是世界上計算機的生產大國和消費大國，由于能源日益緊張，如何實現節能，逐漸成為人們的關注重點。本文以標準計算機顯示器為例（以下顯示器均為標準顯示器），首先介紹了能效等級方面的內容，并著重探討了檢測的方法以及測試的注意事項，希望能夠起到一定的參考作用。

關鍵詞：計算機；標準顯示器；能效登記；能耗

引言：雖然我國關于計算機顯示器的能耗制定和出臺了相應的技術標準，也在一定程度上推進了計算機顯示器的升級換代，但由于現在能效標準（GB 21520-2015）對產品的要求已經有所提高，同時人們對于能源消耗的關注程度越來越重，所以對計算機顯示器能效檢測的探討具有十分積極的意義。

1.計算機顯示器能效等級簡介

1.1測試標準

在對計算機顯示器能效等級進行測試時，需要遵循GB21520-2015中的相關指標，主要涉及能源效率，睡眠狀態能耗和關閉狀態下的能耗。

能源效率指的是，顯示器屏幕的發光強度與顯示器能耗的比值。

睡眠狀態功率是指顯示器在睡眠狀態下的有功功率。

關閉狀態下的能耗指的是，顯示器的有功功率。這里需要介紹一下有功功率的計算公式：

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

對于交流電，T為交流電的周期，對于直流電，T可取任意值。

對于正弦交流電，經過積分運算可得：

上式中，U、I分別為正弦交流電的有效值，φ為電壓與電流信號的相位差。

對于標準顯示器，1級能源效率為2.0cd/W；2級能源效率為1.5cd/W；3級能源效率為1.0cd/W，同時標準顯示器在任何一個能源效率等級下的睡眠功耗和關閉能耗都應小于或等于0.5W。

1.2測試模型

針對計算機顯示器的檢測設備目前使用的是光學測量設備（亮度計），功率計（帶計數功能，或者用秒表代替計數功能），穩壓源等，由于顯示器要測試顯示屏面積因此還需配備長度測量工具，通過使用光學測量設備，測量發光強度，并且將發光強度與面積的乘積再與輸出功率的實際比值，來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間內的能耗值，S指的是顯示器的面積，L指的是測量的顯示器的亮度。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.計算機顯示器能效檢測的要點

2.1信號

在對顯示器能效進行檢測時，需要保證測試電源必須穩定（電壓為220V（1±3%V），頻率為50（1±1%）Hz，總諧波失真小于等于3%），計算機顯示器在測試過程中，不能接入外部設備。由于計算機顯示器能效檢測的時間較長，并且涉及內容較多，所以不能忽略人為因素的干擾和影響，以測試信號為例，應該選擇如圖1所示的白窗口信號（在此狀態下預熱30分鐘后才可進行檢測），對顯示器的中心亮度進行測試，而在確定和調整顯示器的對比度時，要使用8級灰度測試信號[1]如圖2。

2.2位置

光學測量裝置是顯示器能效檢測必不可少的工具，人們在使用過程中對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測量結果的影響。針對這種情況，需要在測試之前，根據裝置的特點合理調整距離，當確定距離后，要對顯示器和裝置進行固定，亮度計應與顯示屏中心位置垂直，且距離測試點為1米，特別是測得的顯示器能效等級值屬于邊緣數值時，一定要增加測試次數，找出最準確的結果。

2.3狀態

對于計算機顯示器而言，在測試前必須恢復出廠設置如果有環境光控制功能的，將顯示器的環境光控制功能關閉，如果不能關閉則需要在光感應處給予不低于300lx的照度，然后輸入圖2測試信號，并且對比度和亮度都調至最大值，這時顯示器的亮度和對比度均為100%，如果第二排的100%和95%的兩個灰階正好能分辨，該狀態即為測試狀態，反之則調整對比度直到恰好分辨為止；若100%和95%灰度始終無法分辨則調整對比度至95%和90%恰好分辨，以此類推。如果90%和85%始終無法分辨，則將對比度調整至最低。在整個對比度的調整過程中，計算機顯示器的亮度應該始終保持達到最大標準，也就是100%。

2.4時間

當對計算機的顯示器進行測試時，需要事先進行預熱，使得產品所有元器件達到穩定狀態，不能現場開啟顯示器里面進行測試，以免影響結果的精度。正常情況下，計算機的預熱時間應該至少半小時，當運行一段時間后，計算機顯示器的能源效率不會有較大的波動，并且相對穩定，在這種情況下測試對結果的影響將達到最低，整個功耗測試時間不小于為10分鐘。我們以某企業X型號計算機為例，測試了具體的功率、亮度和能效變化情況，可知預熱30分鐘以后顯示器幾乎達到穩定狀態。

2.5睡眠狀態功耗

睡眠狀態是指顯示器在不關閉情況下不顯示圖像。該狀態可由用戶選擇進入，也可因無信號輸入一段時間后自動進入。可通過連接設備或用戶操作進入工作狀態。如果睡眠狀態具有功能無關的附加功能則需要關閉此功能，整個測試時間為10分鐘。

2.6關閉狀態能耗

這里的能耗指的是，顯示器完全關閉后的能耗，雖然相對簡單，但是仍然不能掉以輕心。一方面，在測量能耗時，需要保持信號源與顯示器處于連接狀態，同時要注意有些顯示器是帶全極開關的，測試關閉狀態時可以在開關關閉狀態下進行檢測。另一方面，要注意測量的順序，務必按照標準的測試順序進行檢測，以確保測試值的準確性，整個關閉狀態測試時間為10分鐘。

3，測試過程中常見問題分析及解決方案

3.1能效指數不符合要求

與能效指數相關的有，顯示屏亮度，工作狀態功耗和顯示屏尺寸這3個因素，一旦出現能效指數不合格，就需要從顯示屏亮度和工作狀態功耗分析。企業可以按照顯示屏供應商提供的規格書，調整顯示屏參數，保證在滿足標準測試要求的情況下（8階灰度）做數據分析，找出亮度與功耗比值的最小值，來測試是否滿足標準，如果符合則可以按此狀態進行能效檢測，若不符合，再考慮對電源和顯示屏的調整，必要時要考慮更換電源或顯示屏型號規格。

3.2睡眠狀態不合格

此情況是目前不合格率產品中出現的較多的現象，主要如下：

（1）產品有遙控開關和全極開關同時存在的情況，顯示在全極開關未關閉狀態下，可以通過遙控器進行開啟和關閉，其實按照標準對睡眠狀態的解釋，遙控器關閉顯示器狀態也是一種睡眠狀態，很多企業會誤認為遙控器關閉也是關閉狀態，因此導致企業把一種高功耗狀態作為了睡眠狀態才導致檢測不合格，碰到此現象，試驗人員應對企業進行指導告知，以確保檢測正確性。

（2）產品用適配器或內置電源有各類指示燈或者發光二極管指示燈，雖然此指示燈功耗很小對于睡眠狀態要求值而言還是一個很大的功耗元器件，建議企業對此類元器件在設計時應設計為睡眠狀態下關閉。

3.3關閉狀態不合格

（1）無全極開關的產品，在設計時務必設計為關閉狀態內部電源全部切斷，對于電源板上的任何一個元器件都很容易造成功耗大于0.5W情況。

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

結論：綜上所述，整體而言，我國生產和使用的計算機顯示器，其中符合國家節能標準的顯示器占比約為80%，大多數的等級為1級，所以在未來的發展過程中，不僅需要加大檢測技術應用的力度，還要提高顯示器市場的門檻，從整體上提升節能水平。

參考文獻：

[1]華明靜，黃林軼.GB 21520-201X顯示器能效新標準解讀與分析[J].電子產品可靠性與環境試驗，2016，32（03）：56-60.

[2]張金富.計算機顯示器能源效率標識的計量檢測與分析[J].機電技術，2018（06）：125-127.

作者簡介：

倪俊贇，籍貫：漢，職稱和學歷：工學士學位，研究方向或專業：信息技術設備檢測.