投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施效果及修訂建議

謝于迪

（北京泰瑞特檢測技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，北京 100015）

1 投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施情況

《投影機(jī)能效限定值及能效等級》（GB 32028—2015）標(biāo)準(zhǔn)于2015 年9 月18 日發(fā)布，于2016 年10月1 日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)是投影機(jī)行業(yè)的第一份強(qiáng)制性能效標(biāo)準(zhǔn)。所有在國內(nèi)生產(chǎn)、銷售的投影機(jī)產(chǎn)品都需要達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能效限定值要求及被動待機(jī)功率限定值要求，同時需加貼能效標(biāo)識。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)制定的思路和考量

在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，筆者作為標(biāo)準(zhǔn)主要起草人之一，在充分考慮當(dāng)時投影機(jī)行業(yè)現(xiàn)實(shí)情況的基礎(chǔ)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(shù)字光學(xué)處理（Digital Light Processing，DLP）投影機(jī)作為該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的產(chǎn)品類別。

標(biāo)準(zhǔn)制定的主要數(shù)據(jù)收集時間在2012 年—2014 年。2014 年，中國投影機(jī)出貨量約為213 萬臺，在市場細(xì)分方面，全行業(yè)以商教市場為主，具有交互功能的智能投影機(jī)開始進(jìn)入家用市場，但份額很小。在光源區(qū)分方面，高壓汞燈光源的LCD 投影機(jī)和DLP 投影機(jī)占據(jù)絕對優(yōu)勢，激光投影機(jī)和LED光源投影機(jī)也處于剛剛興起階段，光輸出較低，產(chǎn)品能效水平遠(yuǎn)低于高壓汞投影機(jī)，市場份額也幾乎可以忽略不計。標(biāo)準(zhǔn)制定以覆蓋量大面廣產(chǎn)品為出發(fā)點(diǎn)，因此未將激光和LED 光源等固態(tài)光源投影機(jī)納入標(biāo)準(zhǔn)覆蓋范圍，但標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定固態(tài)光源投影機(jī)和以硅基液晶（LCOS）為顯示器件的投影機(jī)等可參照執(zhí)行。

在標(biāo)準(zhǔn)制定范圍中，組織開展標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證工作，將LCD 和DLP、單燈和多燈產(chǎn)品、短焦和非短焦產(chǎn)品、不同色域覆蓋率產(chǎn)品進(jìn)行了對比。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，成像器件、燈泡數(shù)量、焦距長短都不是影響投影機(jī)能效高低的關(guān)鍵因素，僅色域覆蓋率高的產(chǎn)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(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)中僅單為高色域覆蓋率產(chǎn)品特殊設(shè)定，降低光效要求。針對投影機(jī)使用場景的特殊性，確認(rèn)投影機(jī)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(jī)檢測領(lǐng)域首創(chuàng)。尊重投影機(jī)行業(yè)光輸出產(chǎn)品穩(wěn)定性不高的特點(diǎn)，參照IEC21118 標(biāo)準(zhǔn)，允許投影機(jī)光輸出達(dá)到標(biāo)稱光輸出的80%即可開展測試，但測試結(jié)果以實(shí)測值進(jìn)行計算。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的影響

在投影機(jī)能效領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)缺失的情況下，中國投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)首次提出投影機(jī)能源效率概念，具備自主知識產(chǎn)權(quán)，為全球投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)提供了參考。標(biāo)準(zhǔn)自2015 年實(shí)施以來，影響了超過1 000 萬臺投影機(jī)產(chǎn)品的銷售。全行業(yè)能效水平與標(biāo)準(zhǔn)制定前相比有了顯著提升。標(biāo)準(zhǔn)同時推動了投影機(jī)節(jié)能新技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

2 投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來產(chǎn)業(yè)和技術(shù)變化情況

原投影機(jī)行業(yè)，因日本企業(yè)在液晶顯示技術(shù)方面，美國德州儀器公司在DMD 成像技術(shù)方面具有壟斷地位，臺灣企業(yè)擁有加工制造方面的先發(fā)優(yōu)勢，全國投影機(jī)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(jù)絕對市場份額。

投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，恰逢投影機(jī)行業(yè)出現(xiàn)重大變革，固體光源技術(shù)取得重大進(jìn)展，既有產(chǎn)品形態(tài)和市場結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重沖擊，此外，智能化、超高清等新技術(shù)也開始滲透進(jìn)投影機(jī)行業(yè)。

2.1 固態(tài)光源投影機(jī)引發(fā)行業(yè)變革

首先是以LED 為光源的投影機(jī)進(jìn)入家用領(lǐng)域，成為市場大幅增長的突破點(diǎn)。經(jīng)過多年的市場橫盤后，2017 年，全國投影機(jī)銷量同比增長突破25%，其中家用消費(fèi)級投影機(jī)占出貨總量的的41.1%。LED 作為投影機(jī)的光源，必須達(dá)到高光效、高顯色性、高可靠性以及低成本幾大條件，才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)銷售。在標(biāo)準(zhǔn)制定時，市面上的LED 投影機(jī)的光輸出僅能達(dá)到幾十流明，不滿足觀看需要，多基色熒光粉廣泛應(yīng)用[1]，封裝出光效率提高，結(jié)溫降低，在2016 年前后實(shí)現(xiàn)了幾百流明數(shù)量級光輸出投影機(jī)的產(chǎn)品化商業(yè)化[2]。恰逢社會生活方式的轉(zhuǎn)變，更多年輕人接受以便攜化的投影機(jī)為家庭娛樂中心的觀念，投影機(jī)家用市場逐漸打開。2018 年至2021年，LED 光源家用投影機(jī)出貨量分別達(dá)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(shù)。激光本身方向性好、單色性好，但存在光線強(qiáng)相干性造成投影出射光在空間上形成散斑的問題[3]。在標(biāo)準(zhǔn)制定的2014 年，激光投影機(jī)的光輸出僅為幾百流明，與金屬鹵素?zé)艄庠赐队皺C(jī)相比，能效差距較大。經(jīng)過多年的發(fā)展，光輸出大為提高。國內(nèi)研發(fā)企業(yè)采用藍(lán)色激光激發(fā)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(nèi)市場激光投影機(jī)銷量約為50 萬臺。

2.2 新技術(shù)帶來性能持續(xù)改善

伴隨著顯示產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)的提升，投影機(jī)行業(yè)同步進(jìn)入超高清化和智能化時代。搭載了智能化操作系統(tǒng)的投影機(jī)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于家用領(lǐng)域。2021年，國內(nèi)智能投影機(jī)市場銷量約為360 萬臺。疫情影響造成兒童學(xué)生居家線上學(xué)習(xí)的增多，進(jìn)一步刺激了智能投影機(jī)市場的擴(kuò)展。超高清投影機(jī)固有分辨率達(dá)3 840×2 160，在顯示超高清信號時能獲得更細(xì)膩的觀看體驗(yàn)，這對于投影機(jī)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(jī)產(chǎn)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(jī)行業(yè)普及的決定因素。

2.3 投影機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)蓬勃發(fā)展

在家用投影機(jī)打開銷路和國家持續(xù)進(jìn)行電教化改革雙重因素的共同推動下，我國的投影機(jī)市場規(guī)模增長迅速。據(jù)國際咨詢機(jī)構(gòu)IDC 預(yù)估，在2026年前銷量都能保持快速增長勢頭，復(fù)合增長率將超過17%。與2014 年投影機(jī)市場以日系、臺系企業(yè)占據(jù)絕對優(yōu)勢，大陸廠家份額不到10%的情況不同，2021 年，國內(nèi)市場居于前五的有4 家為國內(nèi)企業(yè)，其中領(lǐng)頭企業(yè)極米的市場份額超過20%。

3 投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)業(yè)提升和技術(shù)發(fā)展的作用

投影機(jī)領(lǐng)域的首個能效標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了普及能效標(biāo)識概念、淘汰能效水平落后產(chǎn)品、引導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能產(chǎn)品的既定目標(biāo)。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施帶來的能效提升

標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施近7 年后，投影機(jī)產(chǎn)品的能效水平有所提升。目前備案企業(yè)136 家，能效1 級型號占比7%，能效2 級型號占比已高達(dá)81%，能效3 級型號占比12%，能效2 級產(chǎn)品占主流。按類型來看，普通投影機(jī)占80%以上，高色域投影機(jī)占比較少。

在近三年針對投影機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查中，屢有發(fā)現(xiàn)投影機(jī)光效不合格的情況。2018 年，發(fā)現(xiàn)1 批次產(chǎn)品投影光效項(xiàng)目不合格。2019 年，成都極米科技股份有限公司因?qū)嶋H光輸出未達(dá)到標(biāo)稱光輸出的80%，不能進(jìn)行投影光效測試，被判定為不合格。2020 年，未發(fā)現(xiàn)不合格。投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，在監(jiān)督抽查中若被發(fā)現(xiàn)不合格，屬于較嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

3.2 激光投影機(jī)、LED 投影機(jī)等也積極向能效標(biāo)準(zhǔn)靠攏

LED 投影機(jī)、激光投影機(jī)目前市場占有量較高，無需進(jìn)行能效備案，因此投影光效水平的統(tǒng)計采用企業(yè)調(diào)研的方式開展。經(jīng)調(diào)研，不同企業(yè)反饋LED 投影機(jī)的光效差異較大，500 lm 投影機(jī)的能耗分布在40 ～74 W，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)換算投影光效為6.8 ～12.5，且低光輸出產(chǎn)品投影光效略低于高光輸出產(chǎn)品。部分企業(yè)反饋現(xiàn)有產(chǎn)品難以達(dá)到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)投影光效二級（即節(jié)能評價值）的要求。激光投影機(jī)企業(yè)反饋，投影光效略高于高壓汞燈投影光效。

4 下一步標(biāo)準(zhǔn)修訂建議

下一步，建議投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)修訂，考慮以下幾個方面的因素：一是廣泛調(diào)研國際相近標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展情況，二是充分考慮國內(nèi)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，三是尋求進(jìn)一步通過能效標(biāo)準(zhǔn)的修訂帶動全社會節(jié)能。

從國際標(biāo)準(zhǔn)情況看，目前仍未有專門對投影機(jī)能效進(jìn)行規(guī)定的國際標(biāo)準(zhǔn)。目前，國際上影響力最大的標(biāo)準(zhǔn)ISO_IEC_21118_2020 信息技術(shù)-辦公設(shè)備-投影機(jī)標(biāo)準(zhǔn)[5]，于2020 年發(fā)布實(shí)施，規(guī)定投影機(jī)檢測過程中需測定最大功耗、開機(jī)功耗及待機(jī)功耗，但未規(guī)定功耗上限。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(jī)功耗的主要測試步驟如下：

（1）接通電源，連接測試設(shè)備；

（2）開機(jī)并調(diào)整輸入電壓和頻率；

（3）確認(rèn)投影機(jī)操作正常，將所有可調(diào)設(shè)置都設(shè)置到工廠模式，對于可調(diào)光設(shè)備，設(shè)置為最亮模式進(jìn)行測試，內(nèi)置揚(yáng)聲器、無線連接、電視調(diào)諧器等應(yīng)設(shè)置在最低功率狀態(tài)下；

（4）使用遙控器或機(jī)身開關(guān)鍵將投影機(jī)設(shè)置到開機(jī)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(yīng)為0.7 V±0.007 V（信號輸出電阻為75 Ω±0.75 Ω）；

（6）設(shè)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(yù)熱時間使設(shè)備的溫度和顯示趨于穩(wěn)定，一般不少于半小時；

（8）設(shè)置好功率計量程；

（9）等待功率計讀數(shù)穩(wěn)定，然后讀取以瓦特為單位的有效功耗值，如果讀數(shù)在3 min 內(nèi)保持不超過1%，則認(rèn)為讀數(shù)穩(wěn)定。

待機(jī)功率是指在未連接外部設(shè)備時的待機(jī)功率，如果投影機(jī)具備功率開關(guān)鍵，則應(yīng)保持開關(guān)鍵打開，并非測量關(guān)機(jī)功率。歐盟的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了待機(jī)最大功率值，一般不超過1 W。以上皆可作為能效標(biāo)準(zhǔn)制定的參考。

目前LED 投影機(jī)和激光投影機(jī)從技術(shù)發(fā)展程度和市場占有率情況看，都已滿足納入投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)的要求。主要難點(diǎn)是在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)摸底測試，以確定這兩種固態(tài)光源投影機(jī)的能效水平分布，進(jìn)而確定正確的限值。另外，應(yīng)進(jìn)行充分測試，理清高清、超高清、智能化等新技術(shù)對投影機(jī)能效的影響。

5 結(jié) 語

顯示技術(shù)的飛速進(jìn)步，對能效標(biāo)準(zhǔn)的制定提出了更高的要求。能效標(biāo)準(zhǔn)既需要符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，又需要具有一定前瞻性。適時修訂投影機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，是制造企業(yè)和檢測技術(shù)研究機(jī)構(gòu)未來一段時間的重要任務(wù)。