实验室工程师知识点分享：电视机的EUP生态设计要求，建议技术人员必看！

    1产生背景

   电视机是重要的耗电消费类电子产品。随着技术的更新换代，CRT电视逐步被LCD、PDP等平板电视所取代，电视机尺寸也越来越大，从平均60～70cm发展到平均100 cm，随之带来电视机耗能的急剧增长。通常，小尺寸（70 cm）电视能耗在80～114 W，中尺寸（114.4cm）电视在195～328 W，而大尺寸（134.6 cm）电视在342～450W。屏幕尺寸已成为影响电视机能耗的Zui主要的因素，大尺寸平板电视在给人们带来更好视觉享受的其高能耗也加重了消费者的负担。

   平板电视销量的持续走高、屏幕平均尺寸的增大、每个家庭电视机数量的增加、每天使用时间的增加，使得近几年来电视机的耗电量在整个家庭用能产品耗电量的比重不断加大。根据澳大利亚一项对家庭用能产品的能耗的研究，如果不采取任何措施（MEPS和能效标签），澳大利亚电视机的能耗预计将从2008年的15PJ（同年电冰箱为22 PJ）增加到2020年的45 PJ，高于照明设备（25 PJ）、电冰箱（24 PJ）和信息技术设备（15PJ），居2020年澳大利亚家庭用能产品耗电量的首位。为此，各国纷纷加速制定措施降低电视机能耗，从而遏制电视机能耗急剧增加的趋势。

   反观欧盟，2007年，欧共体内与电视机相关的电能消耗为60TWh，相当于排放24兆吨二氧化碳。如果不采取任何措施，预计到2020年其电能消耗会增至132TWh。为此，欧盟于2009年3月31日批准通过了电视机生态设计要求的实施措施草案，并于2009年5月5日发布WTO/TBT通报（G/TBT/N/EEC/271）。其目的是为了降低电视机的能耗，从而减少对环境的破坏。该实施草案一旦正式生效，预计到2020年将节约28TWh的电力消耗。
 
    2 实施措施草案内容

   实施措施草案共有8个条款、4个附录，对电视机的生态设计要求、测量方法、验证程序等进行了详细规定，适用于电视机及监视器。生态设计要求主要包括开机能耗、待机/关机能耗、峰值亮度比、初始激活中的家庭模式以及制造商应提供的信息要求。

    2.1 定义
开机模式指电视机连接于电源并且产生声音和图像的状态。家庭模式指制造商建议的正常家庭使用的电视机配置。待机与关机模式的定义与欧盟待机与关机实施条例1275/2008相同，即待机模式包括重新激活和信息/状态显示两种情况；关机模式指设备连接到主电源但不提供任何功能的状态，包括仅提供关机模式指示，或仅提供保证欧盟EMC指令要求的功能的状态。

    2.2 开机能耗
    电视机开机模式能耗不能超过表1所示的限值。

表1 电视机开机能耗限值（W）

   其中A指可视屏面积，单位为dm2（平方分米）。全高清（Full HighDefinition，FHD）指分辨率至少为1920×1080像素。

    2.3待机与关机能耗
   草案提出了比待机与关机实施条例1275/2008更为严格的要求。它将关机待机能耗要求的第一阶段要求提前了一年多实施，要求一般情况下的关机能耗不超过0.3W（1275/2008中规定为0.5 W）。具体要求如表2。

表2 电视机的待机与关机能耗要求

    2.4 家庭模式
    条例生效1年后，初始激活时带有初始设定菜单（forcedmenu）的电视机应在初始设定菜单中提供“家庭模式”。这里的初始设定菜单指制造商预先设定的一套电视设置，用户必须在初始激活时选择该特殊设置。如果用户在初始激活时选择了“家庭模式”以外的模式，应激活第二次选择程序来确定该选择。

    2.5峰值亮度比（peak luminance ratio）
    条例生效1年后：
    ●对于不带初始设定菜单的电视机，制造商交货时电视机在开机状态的峰值亮度不应小于电视机所提供Zui亮开机状态的峰值亮度的65%； 
    ●对于带有初始设定菜单的电视机，家庭模式状态下的峰值亮度不应小于电视机所提供Zui亮开机状态的峰值亮度的65%。 

    2.6制造商应提供的信息
    制造商提供的技术文件中应包含以下信息：
     ●测量的试验参数：环境温度、测试电压和频率、电力供应系统的总谐波失真、音频视频测试信号的输入端口、使用仪器的信息和文件、电气检测使用的装置和电路； 
     ●开机模式：能耗值（W）、代表典型广播电视内容的动态广播内容视频信号的特性、能耗达到稳定状态的步骤顺序、峰值亮度比（带初始设定菜单的电视机除外）、测量用调谐器相关特性的描述（电视监视器除外）； 
     ●待机/关机模式：能耗值（W）、使用的测量方法、模式的选择和程序的描述、电视机自动转换模式时达到目标模式的事件序列； 
     ●自动掉电：电视机从开机状态到自动转换为待机、关机或其他不超过待机/关机能耗要求的状态的持续时间。 
     ●有害物质：电视机汞或铅的含量（X.Xmg）
   条例生效1年后，制造商应在公开网站上公布有关开机能耗、待机和/或关机能耗、峰值亮度比（%）以及汞或铅含量（X.Xmg）。

    2.7本条例与其他指令和法规的关系
    ●产品生产阶段和废弃阶段有害物质的控制应满足RoHS指令（2002/95/EC）的要求； 
    ●废弃物的回收要求应满足WEEE指令（2002/96/EC）的要求； 
    ●因为电视机的技术可使电视机在更短的时间内达到待机和关机能耗要求，待机与关机实施条例1275/2008不再适用于电视机。
 
    3国际及其他国家（地区）有关电视机的能效要求

    3.1 国际
    有关电视机能耗测量的主要有：
    ●待机能耗：IEC62301:2005（1版）《家用电器——待机能耗的测量》； 
    ●开机能耗：IEC62087:2008（2版）《音视频设备能耗的测量方法》。 
    各国对于电视机的能耗测量基本上都是基于以上两份。

    3.2 美国
   美国“能源之星”对于电视机的现行标准为3.0版本，该版标准已于2008年11月生效。3.0版标准规定了第一阶段电视机的开机能耗限值（见表3）和待机能耗（£1 W），并且基于每天开机5小时、待机19小时的假定计算出估计的年耗电量（kWh）。
   目前“能源之星”电视机3.1版标准的制定工作已经启动，并发布了第一份草案。该草案与现行3.0版的主要区别有：
    ●确定了第二和第三阶段的开机模式能耗（见表3），该能耗针对所有高清电视； 
    ●解决电视机亮度的测量方法：在第4部分“测试方法”增加了亮度测量程序； 
    ●增加了有关下载获取模式（Download Acquisition Mode，DAM）的要求； 
    ●对自动亮度控制（AutomaticBrightness Control，ABC）的重新审议； 
    ●与5.0版显示器标准的融合。 

   值得一提的是，新版草案中对电视机的亮度提出了要求。电视机的能耗取决于内容和设置（比如亮度）。理想情况下，产品应在家庭中观看的模式下进行测试，检测其是否符合要求。如果制造商为了符合能耗要求而将“家庭模式”调为较低的亮度，消费者在使用过程中会将亮度由出厂设置（证明合格的模式）调高为更亮（更耗电）的模式。有必要限制用来证明合格的“家庭模式”与Zui亮的“零售模式”亮度之间的差异，新版要求二者之比不小于80%。此亮度比要求也在此次欧盟EuP指令实施措施草案和澳大利亚MEPS提案中有所反映，能源之星要求的亮度比（80%）比欧盟（65%）更为严格。

   2008年7月，美国加州能源委员会（CEC）提交了加州电器效率法规（Appliance EfficiencyRegulations）有关电视机能效标准草案，对电视机的开机能耗提出了要求（见表3）。第一阶段的开机能耗要求与电视机的“能源之星”3.0版标准高清电视在屏幕面积小于680平方英寸时的要求相同。第二阶段与提交的“能源之星”3.1版草案的第二阶段要求相同，实施时间推迟了两年半。

    3.3 澳大利亚
   目前澳大利亚对电视机仅为自愿性能效标签要求，将于2009年推出强制性Zui低能源性能标准（MEPS）和能效标签。
    澳洲对于电视机的Zui低能源性能标准（MEPS）要求如下（提案，另见表3）：
    (1) 第一阶段：到2009年10月1日
    TVannual £ 127.75＋0.1825×A
    其中TVannual为电视机年耗电量（kWh），A为电视机可视屏面积（cm2）。
    (2) 第二阶段：到2012年10月1日
    ●TVannual £ 90.1＋0.1288×A 
    ●MEPS（3星级）＝81.8＋0.1186×A 
    ●MEPS（4星级）＝65.4＋0.0934×A
    具体第二阶段需要达到3星级还是4星级尚在讨论。

     3.4 日本
    “领跑者”（TopRunner）计划是日本重要的自愿性能效计划。它依据目前市场上产品的Zui高能效水平而非平均能效水平来设定目标能效值，制造商和进口商应确保在指定日期（目标年）内所有电器产品的平均能效达到目标能效值，之后再重新设定新的目标能效值。该计划确保制造商不断地提高电器的能效，从而使得产品的能效水平持续提高。“领跑者”计划是自愿性的，如果未满足目标能效值，可能会施加一定的处罚。该计划在日本的参与度也非常高，接近于强制性计划的程度。在该计划电视机的标准中，规定了每台电视机每天工作4.5小时和待机19.5小时的能耗值（kW/h）的计算公式为：E=A×S＋B，S为电视机尺寸（英寸），系数A和B对于不同类型、纵横比、分辨率、功能取不同的值。

     3.5中国
    现行能效标准GB12021.7-2005规定了CRT彩电的待机功率和能效指数（EEI）的限定值（准入值）和节能值。2009年3月后，待机功率小于等于5W，节能评价值为1W；EEI 小于等于1.0，节能值为0.75（其中EEI＝E/ER，E为标准测试条件下24 h的实测耗电量，ER为24h耗电量的基准值，单位为W•h。E和ER为在开机、主动待机、被动待机和关机四种状态下功率（测量或基准）与处于该状态时间的乘积之和）。

   目前我国正在制定针对平板电视（LCD和PDP）的能效标准。在2009年3月23日的标准草案中，要求平板电视的EEI＝Eff/Effref³ 0.6。对于LCD电视，Effref＝1.10Cd/W（坎德拉/瓦）；对于PDP电视，如果为全高清电视（分辨率至少为1920×1080像素），Effref＝0.32Cd/W，否则Effref＝0.45Cd/W。平板电视的能源效率Eff＝(L×S)/(Pk-Ps)，决定于测量的开机能耗和平均亮度。其中Pk为开机状态能耗（W），Ps为信号处理能耗（10/17W），L为屏幕平均亮度（Cd/m2），S为屏幕有效发光面积（m2）。不同于其他国家将开机能耗限值定义为与屏幕面积S的线性关系，我国能效标准引入了平均亮度的概念，并通过测量开机能耗和平均亮度来确定其能源效率Eff。
 
    4 各国开机能耗限值比对分析

   各国对电视机的能耗要求主要是开机能耗和待机/关机能耗。表3给出欧盟、美国“能源之星”、美国加州以及澳大利亚对于电视机开机能耗限值，其中A为屏幕面积（cm2）。显然，美国能源之星第一阶段在£480线时的Zui大值与第二阶段以及加州提案第二阶段的Zui大值相同（表达式相同）。

表3欧盟、美国和澳大利亚对于电视机开机能耗的Zui大限值（W）

  *注：澳大利亚规定的为开机状态年耗电量，  需要将年耗电量（kWh）转化为能耗值（W），假定每天开机时间为10小时。
   图1用不同直线和折线将表3的开机能耗Zui大值直观地表达出来。可以看出，在第一阶段，澳洲的要求Zui为宽松，为欧盟，为美国能源之星（>480线），美国加州的Zui为严格。到第二阶段，Zui大限值的严格程度（从宽松到严格）仍为澳洲、欧盟、能源之星/加州，能源之星与加州的要求相同，澳洲与欧盟的差距变小了，且两者与能源之星和加州的差距加大了。

图1 欧美澳电视机开机能耗限值比对图

    5 对我国电视机产业的影响

   我国是世界上Zui大的彩电生产国。中国企业占全球彩电行业近70%的市场份额。2008年，我国彩电出口额为105.5亿美元，出口量为4955万台。同年我国彩电生产总量为9033.1万台，也就是说我国55%（一半以上）的彩电用于出口。欧盟为我国家电产品的第二大出口市场，占我国家电总出口额的2～3成，由此可以推算2008年电视机出口欧盟约20~30亿美元。本文讨论的实施措施对电视机的开机能耗、待机/关机能耗、峰值亮度比等都提出了比较严格的要求，对我国彩电特别是平板电视出口企业的节能技术改进提出了挑战。