三年省14亿元！独家解析显示器能效比

● 节能只是口号？显示器环保势在必行

    在购买液晶显示器，以及对液晶显示器参数的查看，基本上大家都会将注意力集中在液晶显示器的亮度、对比度、响应时间、色彩数、色域、可视角度以及外观等性能指标或主观感受方面，而对于产品的功耗大小，却鲜有关注。

节能显示器到底能省出多少人民币？

    不过大家可否知道，如果从现在开始，国内销售的每台显示器都节能15W，那未来三年的时间，全国将节省出14亿元左右的巨额电费，如果不是详细计算，很难想象桌面用的液晶显示器对能源也是如此的浪费。

    从2009年3月1日开始，曾在冰箱、空调上才能见到的“中国能效标识”将在显示器包装上出现，这意味着我们将迎来液晶显示器的新面孔，而改变不仅仅是包装上一个标识的增加，是液晶显示器从下游组装到上游面板制造的全面革新，也是中国液晶显示器走向节能的重要一步。

    对于显示器节能所带来的环境改善以及费用上的节约，会引起不少网友的讨论与质疑。假如一台显示器节能15W，那么全年的省电量大概是49度，按照0.49元每度电的价格计算，一台节能显示器每年省电也才20多元，这对于有能力消费显示器产品的用户来说，是一笔微不足道的费用。

节能显示器能为网吧以及企业带来一定的电费节省

    但显示器的应用是多方面的，除了个人应用之外，网吧应用、企业办公应用也成液晶显示器的消费主体，庞大的应用量，使显示器的功耗积少成多，如果每台显示器都节能，整体的节能费用以及环保效应，令人惊讶，经过理论的粗略计算，3年可以节省14亿元的巨资。

    虽然从单个用户以及企业用户的角度来看，显示器能耗的降低仅仅只有轻微的电量节省以及小幅度的环保作用，不过国内显示器市场每年1000多万台销量以及随年份不断快速增长的必然趋势，意味着需要制定相关的标准，来规范显示器产品的功耗。

    在不断紧张的能源趋势大环境下，从长远的发展角度，国家强制性的规范液晶显示器能源功耗项目，从根本上降低液晶显示器的功耗，对于此类产品带来的节能以及绿色环保效应，有着重要的意义。

● 经济发展的根基——能源

    能源一直是全人类发展的根本，能源在全球的分布不均，决定了能源输出国与能源输入国之间复杂的外交关系。一些国家通过对能源渠道的掌控垄断来达到一些政治目的，影响全球的格局。如美国在中东国家的政策，以及针对伊拉克、伊朗采取的行动，都体现出其对能源垄断控制的目的，一方面是为了保证其未来发展的能源供应稳定，另外可以通过能源供应渠道的垄断来控制全球格局。

石油带给阿拉伯世界更多的不是财富

    中国是一个发展中国家，改革开放后，迅猛成长的经济以及基础设施建设加快，不但要耗费大量的自然资源、财力，能源更是发展的根基，如果没有足够的能源做支撑，中国这辆“快速行驶的经济列车”将会失去动力。

    当前，我国正处于工业化和城市化加速、居民消费结构升级、基础设施建设加快、市场规模扩大的发展阶段，经济增长对能源需求和消费仍保持持续上升的趋势，经济发展与资源环境的矛盾仍然十分突出。

    就我们生活周边的环境来说，公共卫生以及环境的保护意识相对薄弱，随着居民精神文明的不断升级，虽然相比从前有不小的改善，但在能源使用以及环境绿化方面的意识层面还存在诸多的不足。

2008年国家强制性的针对塑料袋采取了限制措施

    随着经济发展与资源环境的矛盾的日益加剧，国家制定了相关的一系列措施，来调节经济发展与能源消耗、环境恶化之间的矛盾激化，是非常必要的。去年奥运会的举办，更是促使国家相关部门在绿色环保方面做了大量工作。

    我国必须走新型工业化道路，走清洁发展、节约发展的道路，节约能源，降低能耗，减少排放，缓解能源紧张，减轻环境压力，保障经济安全，实现经济、社会、环境的协调可持续发展。

    必须开展高效节能与污染控制技术、资源循环利用技术、新能源与可再生能源等高新技术和适用技术的研发，大力推广、普及和应用节能减排科技成果，为转变生产方式，提高企业的节能减排技术水平和管理水平提供技术保障。

● 中国显示器能效限定值及能效等级

    2008年4月1日，一项确定计算机显示器能效限定值、节能评价值、目标能效限定值、能效等级、试验方法和检验规则的强制性国家标准由国家质检总局和国家标准委批准发布。

    这项标准确定的能效限定值和目标能效限定值均属强制性条款。计算机显示器能效等级的确定将是我国在这一产品领域实施强制性能效标识制度的技术依据。该标准即《计算机显示器能效限定值及能效等级》（GB21520-2008）。

    据标准主要起草人、中国标准化研究院高级工程师陈海红介绍，这项标准适用于在电网电压下正常工作的计算机使用的阴极射线管显示设备(CRT显示器)和液晶显示设备，也适用于主要功能为计算机显示器的带有调谐器、接收器的显示设备。

● 该标准的主要技术要求包括4个方面：

  ★ 规定了计算机显示器的3个能效等级，其中一级为最高的能效等级。能效等级的确定是计算机显示器实施能效标识的技术依据；

  ★ 对计算机显示器的能效限定值提出强制性要求，为能效等级的三级，标准要求能效限定值应作为显示器出厂检验项目，不符合要求的产品不允许出厂。能效限定值是标准实施后的市场准入指标，也是防止低能效产品进入市场和国家淘汰高耗能产品的依据；

  ★ 规定了推荐性的计算机显示器的节能评价指标，为能效等级的二级，当产品达到节能评价值要求时，生产企业可向国家节能产品认证机构申请节能产品认证；

  ★ 提出了目标能效限定值，即3年后开始生效的能效限定值，目标能效限定值（3年后的三级能效等级）将提高到现在能效等级的二级，以此促进节能技术的应用，改进产品结构或生产工艺，稳步提高产品的能效水平。

● 长城：节能显示器有广阔的市场前景

    对于《计算机显示器能效限定值及能效等级》的发布实施，长城相关人员有自己的看法：

    显示器作为一个耗能产品和科技应用工具也首当其冲，虽然平板化后比CRT有极大的电源能耗降低，但平板化的浪潮导致全球液晶显示器和液晶电视出货数量有爆炸性增长，越来越多的厂商涌入平板显示器和电视行业，更多的产品在更符合消费者需求的情况下以更低廉的价位出现。

    据统计数据，2007年全球平板显示器出货量增至3.24亿万台，较2006年增长22%，销售额达800亿元。根据市场研究公司DisplaySerch的预估数据，这种增长将在未来几年内持续，预计到2010年，平板显示器整体市场的份额将长至950亿美元，“平板”时代加速到来。

    随着能源效率和环保的日益重要，庞大的数量面前对能源的消耗是巨大的，人们对显示器电源待机效率期望越来越高，客户要求显示器制造商提供的产品显示器能满足BLUE ANGEL,ENERGY STAR, ENERGY 2000等绿色能源标准，而欧盟对开关电源的要求是：到2007年，额定功率为0.3W~15W，15W~50W和50W~75W的开关电源，待机功耗需分别小于0.3W，0.5W和0.75W。

    而目前大多数显示器开关电源由额定负载转入轻载和待机状态时，电源效率急剧下降,待机效率不能满足要求，这就给电源设计工程师们提出了新的挑战，同时也孕育了巨大的商机。当前，显示器的出货90%在大陆生产，欧美电脑巨头DELL、HP、IBM基本在大陆代工,也给我们了解对手提供了契机。因此研究新型节能型显示器有广阔的市场前景。

● 能源效率：功耗低并不代表节能

    所谓能效比即显示器屏幕的发光亮度与实测输入功率的比值，也叫显示器能源效率，这样的算法更能体现显示器对能源的利用率。

    无论是大至30吋，还是小到15.0吋的显示器，通过能效比都能更加客观的体现出其对能源的利用率，相比美国较早制定的“能源之星”以每像素功耗来进行判定，能效比在如今显示器产品尺寸多样的市场情况下，要更加适用一些。

“能源之星”以每像素功耗来对显示器整体节能进行评价

    在实际的检验过程中，需要通过专业的功耗测试仪器，对显示器正常工作稳定后一段时间（大于20分钟）的功耗E（单位：W·h）进行测试，然后再用公式P=E/t（测试时间），算出单位时间的功耗值P（单位：W）。

    显示器能源效率（能效比）Eff（单位cd/W），就可以用公式Eff=S×L/P来进行计算。其中S为所检验显示器的有效显示面积（单位：㎡），L则是所检验显示器的亮度值（单位：cd/㎡）。这就是说，显示器能源效率Eff的值越高，消耗同样功率，其屏幕的发光亮度越高，节能效果就越好；Eff值越低，反之。

    例如三星热卖的22吋节能液晶显示器2243EW，其亮度值为250cd/㎡，最大功耗28W，可视区域面积=0.47376m×0.2961m=0.14㎡，其能效比就等于250cd/㎡×0.14㎡/28W=1.25cd/W。新规范中，1级能源效率为1.05cd/W，而三星2243EW的理论能效比值比1级还要高出近1/4。

    再比如戴尔新推出的27吋大屏液晶2709W，亮度为400cd/㎡，最大功耗110W，可视区域面积=0.5818m×0.3636m=0.21㎡，其能效比值=400cd/㎡×0.21㎡/110W=0.76cd/W。相比三星2243EW，其能源效率要低不少，不过其还是高过能效限定值，即3级能效值0.55cd/W。

    三个等级的划分有助于产品技能品质的区分，而以每瓦产生多少亮度来评价显示器能耗，更加客观的体现了产品的技能特性，同时符合现今尺寸规格繁多的液晶显示器市场。

    很多朋友在使用完电脑，不会去关闭显示器的开关，让其处于待机状态，或者仅仅关闭显示器开关，而没有彻底断开电源。

    显示器不仅仅是在其正常使用时才会消耗电能，在待机或者关闭开关而未彻底断开电源的情况下，也会有较小的功耗，虽然功率都在1W左右，但考虑到显示器在实际应用中待机状态时间较长，加上基本所有用户都没有彻底断开电源的习惯，因此限定显示器关闭状态能耗是非常必要的。

    在显示器的能效限定中，规定了显示器关闭时最大的有功功率。测试时，需将显示器处于关闭状态，在仪器读取的功耗数据稳定后开始测试，测试时间不能小于10分钟。

显示器类型	能效等级
	1级		2级		3级
	能源效率/	关闭状态能耗/	能源效率/	关闭状态能耗/	能源效率/	关闭状态能耗/
	（cd/W）	W	（cd/W）	W	（cd/W）	W
CRT	0.18	1	0.16	3	0.14	5
LCD	1.05	0.5	0.85	1	0.55	2

    按照《计算机显示器能效限定值及能效等级》（GB21520-2008）的规定，所检验显示器的能源效率Eff必须要高于能效限定值（三级能效等级）0.55 cd/W，显示器关闭状态时最大的有功功率不能高于2W。

    这是国内所规定显示器能耗比的最低数值，如果所检验显示器达不到此标准，需从此显示器所在批次中再抽检两台，如再抽检的两台均达到标准，则该批次为合格，如果两台中仍有一台达不到此标准，那此批产品则被判定为不合格，不能出厂。

● 拆解:LCD内部谁最耗电？

    《计算机显示器能效限定值及能效等级》（GB21520-2008）的出台，对进入我国市场的显示器产品进行了全面的规范和限定，这对显示器制造商以及品牌商提出了新的考验，如何在不提高成本的情况下，降低显示器的功耗，以达到国家的限定标准，成为各厂商共同的课题。长城显示器相关人员表示：显示器的出货90%在大陆生产，欧美电脑巨头DELL、HP、IBM基本在大陆代工,也给我们了解对手提供了契机。

液晶显示器内部究竟哪些是耗电的大件？

    从产品的角度，显示器的节能主要就是规范中提到的实际使用时以及关闭状态功耗的降低，要想了解液晶显示器改如何降低能耗，首先还要对液晶显示器内部各元件功耗比例有深入的了解。

    我们此次仅对液晶显示器内部的大体结构介绍其能耗的组成，详细的技术较为深奥，感兴趣的朋友可以自行查阅相关资料。此外，液晶显示器的销量已经占到显示器销量的90%以上，CRT已经基本淘汰，这里仅对液晶显示器的能耗组成做相关解析。

液晶板本身不发光也不能显示颜色

    液晶显示器的液晶本身不发光，也没有任何颜色，如果仅仅是单纯的液晶板是不能使用的，因此需要通过加入由背光源、导光板、光学用膜片、塑胶框等组成的背光系统，为液晶提供被动的光源，而液晶板表层的彩色滤光片，为每个像素提供了红、绿、蓝三基色，驱动模块通过调节每个像素上液晶分子转动的角度，控制背光透射液晶板后光线出来的强弱以及光线的角度，来使三基色进行颜色的调配，最终让像素具备该显示的颜色，这样整个液晶板所有的像素就组成了有亮度、颜色的完整画面。

液晶面板显像大致原理

    液晶显示器实现发光、显示，需要背光系统、液晶显示阵列模块、显示器主电路板、电源转换板的工作，其中最耗电当属背光系统，对于目前液晶显示器常用的CCFL背光系统，其功耗比例占到整机的80%，包括CCFL（冷阴极荧光灯）发光以及驱动背光灯管的升压板，其他部分的功耗比例占到20%。因此，从背光系统上进行详细的分析，来进行改善，是降低液晶显示器功耗的关键。

● 液晶CCFL背光系统耗电80%

    从功耗与背光系统如此紧密的联系，不难让人想到只要降低背光的亮度就可以直接降低功耗，在实际使用液晶显示器时，调低亮度确实也会有降低功耗的效果，但这种通过牺牲机体性能来达到节能的方法并不可取。

    在能效限定值的规定中，能源效率Eff的实际意义为每瓦功耗所能产生的显示器亮度，即cd/W。如果是简单的降低亮度来降低功耗，对于这两个具有正比关系的参数，其比值并不会带来能效值Eff的显著改变，这样的检测方法也防止了显示器为了降低功耗而降低直接显示器亮度所带来的性能降低的负面作用。

    如何在保证亮度不变或轻微加强的情况下，降低背光系统的能耗呢？去年友达面板厂推出的18.5吋16:9宽屏面板，采用了一种比较可取的方法。

液晶显示器背光系统中的CCFL灯管，上图为某品牌25.5吋宽屏的背光系统，共六组

    其通过将原有的4根CCFL背光灯管去掉2根，这样就可以立竿见影地节省2根灯管的功耗，而由此所缺失的亮度，通过将增亮膜附加在液晶板上，改善液晶板的透光率，也就是提升背光的利用率，使2根背光灯管发挥出4根背光灯管亮度。

    这种方式虽然改变了液晶面板的成本结构，但并没有降低成本，因为去掉的2根灯管所降低的成本被增亮膜抵消。

    通过节省灯管添加增亮膜的方式是提升背光利用率的方法之一，在CCFL、LED背光系统中，反射板与导光板的设计，也关乎背光的利用率。导光板的作用在于引导光的散射方向，用来提高面板的亮度，并确保面板亮度的均匀性，导光板的良优对背光板影响甚大。

在灯管上方的为背光模组，包含偏光板等组件

    导光板是利用射出成型的方法将丙烯压制成表面光滑的板块，然后用具有高反射且不吸光的材料，在导光板的底面用网版印刷的方式印上扩散点，CCFL位于导光板侧边的厚端，CCFL所发出的光利用反射，往薄的一端传导，当光线射到扩散点时，反射光会往各个角度扩散，然后破坏反射条件，由导光板正面射出，利用各种疏密、大小不一的扩散点，可使导光板均匀发光。

    反射板的用途在于将底面露出的光反射回导光板中，用来提高光的使用效率。因此，改善背光板的工艺或者优化结构，可以减少光的浪费，提升背光的利用率，这也是未来液晶显示器节能可以改进的地方。

LED背光结构原理

    目前液晶显示器最常用的背光光源还是CCFL（冷阴极荧光灯），其相比LED光源，发光效率、发光质量都有所欠缺。LED属于点光源，可独立开关，不但可以更好的控制液晶面板的发光均匀性，还能节省功耗，而CCFL线光源的特性，并不能让某部分发光，某部分不发光，不但影响到液晶面板整体的发光均匀性，同时也比较耗电。

LED背光模组

    近两年，LED光源的发展比较迅速，除了在笔记本屏幕中渐渐普及，近期也在液晶电视、液晶显示器的大量产品中应用，价格也更容易让普通消费者接受。在照明领域，LED光源还用在车灯、家用装饰照明以及手电筒上。可以预见，随着LED产业的发展以及多领域的应用，成本的下降有利于其快速普及，可快速改善液晶显示背光系统，全面降低此类产品的功耗。

● 长城显示器:动态脉宽节能技术

    背光系统所占功耗比例虽然高达80%，从这个环节对液晶显示器整体功耗进行重新设计改善，是必然的，但也存在一定的局限性，并不是所有的液晶面板都采用节省灯管添加增亮膜以及采用LED背光的方法。从整体的角度，液晶显示器的节能需要从各个设计环节来解决。占功耗比例20%的液晶显示阵列模块、显示器主电路板、电源转换板，也是具备改善的地方。

    这里我们以长城显示器为例，其动态脉宽节能（PWM）技术是一种不随亮度调节而系统效率降低的调光模式，通过对输出进行固定频率调制的一种方式，改变调制频率的占空比从而达到亮度调节。使液晶显示器内部的灯管电流间歇性的工作，提高了效率，降低了能耗，同时高压输出部分采用全桥驱动来提高，转换效率达85%以上。

    此外，长城显示器还采用了“单芯片节能技术”，信号处理板采用高集成度的信号处理方案，由双芯片改为单芯片。双芯片设计采用的是信号处理芯片和数据存储芯片分开方式，在显示器正常工作时，信号处理芯片不断的访问存储芯片的数据；在显示器省电和关机状态时，图象处理芯片需要不断的侦测信号输入状态，同时还需要读写存储芯片的数据，两个芯片都要处在工作状态。

    采用单芯片之后，信号处理和数据存储集成到一个芯片中，正常工作中，访问数据所消耗的功率大大降低；在显示器省电和关机状态时，关闭芯片中不需要工作的模块，仅有一个功能模组侦测信号输入状态，同样节省了显示器使用时和关机状态时的功耗。

长城首款环保液晶显示器——L228

    在开关电源方面，长城显示器从电源设计方案入手，降低待机功耗，提高转换效率，提高功率因数：首先采用恒流源的供电设计降低功耗；其次降低时钟频率调制方式降低功耗；最后采用新的设计方案：待机时降低变压器输出的直流电压，用可调分流基准芯片器件控制转换为芯片组的供电电压，降低功耗。

● 早有行动！各品牌节能机型连连看

    对于电子产品的绿色环保，欧盟有着较为严格的规范，这促使着不少IT巨头改变自己产品的设计以符合相关的规范。由于很多代工厂在中国大陆，为国内相关绿色产品的研发设计提供了参考，同时也渐渐促使了这一市场竞争环境的形成。2008下半年，在IT市场可以看到很多关于绿色环保的主题宣传，相关产品也逐步上市。

    销量不断成长的民族品牌长城显示器，已经不再单一的靠价格作为竞争力，其工业设计、品牌工艺形象，产品性能也在不断提升。在去年绿色环保的大环境下，长城显示器推出了其首款节能显示器L228，相比传统的22吋宽屏能偶节省大约20W左右的功耗。

三星18.5吋节能机型933SN

    已经在国内销量十年冠的三星显示器，在去年也推出了高节能的绝色机型，该机在关闭状态时的功耗仅在0.2W左右，已经达到了一个极致。此外，三星还推出了2243EW、933SN、743A不同比例以及尺寸规格的高节能机型，其在价格上也非常实惠。

LG 22吋宽屏W2252TE最大功耗才23W

    在韩系品牌中，长期强调外观与锐比的LG显示器，也拿出了节能环保的非常好的力作W2252TE。该机作为一款22吋宽屏机型，最大功耗值仅23W，将亮度调节至30%进行普通办公应用时，功耗仅14W左右，相当省电。由于缺乏仪器，我们不能得到此机低功耗所带来的亮度衰减有多少，但是从笔者当时实测的主观感受中，其亮度仅轻微的低于普通22吋宽屏，是一款相当不错的节能产品。

优派33系机型加入了ECO模式，有三档节能调节

    优派在最新推出的33系机型当中，在功能菜单中加入了“ECO模式”，有“标准、低节能、高节能”三种模式，不过各模式间有明显的亮度区分。在VX2433wm的功耗实测中，作为一款23.6吋宽屏，该机的最大功耗仅为39.26W，关闭状态功耗仅为0.25W，也是非常省电的。

● 节能立竿见影！三年省出14亿元

    如果从使用成本的角度来计算液晶显示器的节能所带来的影响，是一笔不小的费用。假如每台显示器每天正常使用8小时，节能15W，关闭状态16小时，节能1W，按照一年365天计算，每台显示器每年可节省耗电量=365×（8h×15W+16h×1W）=49.64kwh 。

    如果从今年开始，所有在国内上市的显示器都能够达到上述的节能效果，按照国内显示器每年销量1000万+台的数量，三年后，国内节能显示器保守数量达3000万+台，那么这未来三年所节省的电量=49.64kwh×（1+2+3）×10000000=29.784亿kwh，这个数值相当于三峡电站2008年发电量（808.12亿kwh）的3.69%。

国内节能显示器三年省电量占三峡电站2008年发电量的3.69%。

    如果按照每度电（1度=1kwh）0.49元的价格计算，那么未来三年全国显示器加起来可节省电费=0.49元/kwh×29.784亿kwh=14.59亿元。14.59亿元！！可以建几百所希望小学，帮助数十万贫困儿童！！

    无论是能源的节省，还是费用的节省，显示器能耗的降低可为国家带来不小的助益，显示器能源效率的制定也应得到广大群众的支持以及显示器厂商的严格执行。

中国显示器能效标识

    《计算机显示器能效限定值及能效等级》（GB21520-2008）已经规定了在国内上市显示器的能耗限定值以及评价值，其该标准所规定的标识，在显示器的包装或者其他方面体现。其能效标识采用80克及以上铜版纸印制，以不干胶方式粘贴在包装或最小包装的醒目位置，也可以在显示器开机画面中停留不小于2秒的时间。

    2008年11月1日，《计算机显示器能效限定值及能效等级》（GB21520-2008）已经开始实施，各显示器厂商也都做了充足的准备，近一段时间上市的显示器，大家都能够见到上面的能效标识。其中3级为能效限定值，为强制必须通过的标准；2级为评价值，属于节能型显示器，3年后此等级会变为能效限定值；而1级则是最高等级，达到此标准的显示器为高节能机型。大家购买时可注意这些细节，也算是对国家节能环保尽到自己小小的“责任”。■<