?

計算機(jī)顯示器能源效率標(biāo)識計量檢測的影響因素

張永臣 / 黑龍江省計量檢定測試院

摘要實驗驗證結(jié)果表明，在計算機(jī)顯示器能源效率標(biāo)識計量檢測工作中，亮度計與被測顯示器的距離及兩者的垂直程度都會對亮度測量結(jié)果產(chǎn)生影響，尤其是垂直程度偏出5°角則帶入較大誤差。能耗測量時，顯示器進(jìn)入正常工作狀態(tài)的穩(wěn)定時間在40 min為宜。顯示器與視頻信號發(fā)生器的連接狀態(tài)對關(guān)閉狀態(tài)能耗測量結(jié)果影響不大。

關(guān)鍵詞計算機(jī)；顯示器；能效標(biāo)識；檢測

0　引言

JJG 1261.6-2012《計算機(jī)顯示器能源效率標(biāo)識計量檢測規(guī)則》[1]（以下簡稱規(guī)則）于2012年5月1日實施以來，全國已有多家計量技術(shù)機(jī)構(gòu)依據(jù)此規(guī)則建立了計算機(jī)顯示器的能效標(biāo)識檢測實驗室，承擔(dān)著國家質(zhì)檢總局的監(jiān)督抽查檢測任務(wù)及本省的計算機(jī)顯示器抽樣檢測工作。該規(guī)則對檢測方法有較詳細(xì)的說明，但實際操作起來，有些細(xì)節(jié)處理不當(dāng)仍會引入較大誤差，最終影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，尤其是測量結(jié)果在判據(jù)邊緣時，影響會更大。因此，本文從幾個方面對計算機(jī)能效檢測中應(yīng)注意的地方進(jìn)行分析并用數(shù)據(jù)加以說明。

試驗所用儀器設(shè)備：柯尼卡美能達(dá)LS-100亮度計；日本橫河WT310數(shù)字功率計；牡丹視源MDW1889G視頻信號發(fā)生器。

被測顯示器：聯(lián)想L197wAB液晶顯示器（分辨率1440×900像素，頻率60 Hz）。

1　亮度測量影響[2]

計算機(jī)顯示器能效檢測中共有兩部分涉及亮度測量，一是亮度一致性測量，規(guī)則要求測量時應(yīng)保證光學(xué)測量裝置與屏幕垂直，且要求找到L11，L19，L55，L91，L99位置（參見JJG 1261.6-2012第5頁）；另一個是能源效率測量，在保證光學(xué)測量裝置垂直于屏幕的情況下，還要保證測量的屏幕中心至少覆蓋500像素，且發(fā)光面積不小于測量裝置的測量面積。

從規(guī)則要求中可以看出，垂直程度和被測量的被測發(fā)光面積兩個因素比較關(guān)鍵。實際上被測量的被測發(fā)光面積也可以理解為測量裝置與顯示器的距離。從這兩個方面分別做了試驗，并以數(shù)據(jù)說明。

1.1亮度測量距離的影響

在測量亮度時，規(guī)則未明確說明測量裝置與顯示器的距離。在實際操作中距離會不會帶來影響，影響多大，現(xiàn)用實驗數(shù)據(jù)說明。

在保證亮度計與顯示器垂直的前提下，根據(jù)顯示器屏幕的尺寸找到L11，L19，L55，L91，L99的位置（見JJG 1261.6-2012），且測量面積至少覆蓋500像素，則通過顯示器的分辨率和屏幕面積可以計算出500個像素所對應(yīng)的屏幕面積，然后在屏幕中心以此面積做一個圓即L55，其他各點大小也如此。試驗中被測顯示器所測量的數(shù)據(jù)為：

屏幕尺寸：410.00 mm×256.16 mm

顯示器分辨率：1 440×900像素

將亮度計的聚焦環(huán)旋轉(zhuǎn)并調(diào)節(jié)到非放大狀態(tài)（本儀器是旋轉(zhuǎn)到1位置），然后在垂直屏幕情況下對準(zhǔn)L55位置，由近及遠(yuǎn)找到視場內(nèi)L55清晰時與顯示器屏幕的最小距離，此時為第1測量位置。繼續(xù)找到亮度計視場內(nèi)L55剛要變得模糊時的距離，作為最后測量位置，即本試驗中的第5位置。測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　屏幕亮度值與測量距離的關(guān)系　　　　　　　　　　　　　單位（cd·m-2）

從表1、圖1和圖2可以看出，各測量位置隨著測量距離的增加，亮度值有一個不太明顯的減小趨勢，L55位置的亮度值相差最大為2.9 cd·m-2。亮度一致性的變化在1.28 cd·m-2至1.26 cd·m-2之間，變化幅度在0.02 cd·m-2之內(nèi)，而且不存在規(guī)律性。所以亮度測量中，保持亮度計視場內(nèi)的測量點清晰時，從最小距離到最大距離測量的亮度值及亮度一致性不會有大的變化，但如果測量結(jié)果在規(guī)定值邊緣時，則應(yīng)考慮多測量幾個點，可以考慮在亮度計視場內(nèi)清晰時取三個測量位置，如本例中取的第1、3、5位置測量，然后取平均值為測量值。

圖1　亮度變化曲線

圖2　亮度一致性變化曲線

1.2垂直程度的影響

按照規(guī)則要求設(shè)置顯示器，分別使亮度計測量直線軌跡與顯示器平面成不同角度，分析L55處亮度測量結(jié)果的變化情況。該角度是使亮度計保持水平時測量L55處所成的水平角度。

固定測量距離為90.0 cm，分別測定以下幾點的屏幕中心亮度值。

從圖3可以發(fā)現(xiàn)測量角度（水平角度從左至右）對亮度值有明顯影響，即越偏離垂直則所測得亮度值越小。在實際測量過程中應(yīng)該注意在保證亮度計處于水平狀態(tài)時，其與屏幕的垂直程度可能帶來較大的誤差，尤其是偏離垂直10°以上，則亮度值相差可以達(dá)到5 cd·m-2。

圖3　亮度值隨角度變化曲線

2　能耗測量影響[3]

計算機(jī)顯示器能效檢測中有兩部分涉及能耗檢測，一是能源效率測量；另一個是在顯示器關(guān)閉狀態(tài)下的能耗測量。筆者從以下方面對影響因素進(jìn)行分析。

2.1顯示器處于工作狀態(tài)的穩(wěn)定時間

規(guī)則中要求，顯示器處于工作狀態(tài)的穩(wěn)定時間保持40 min以上。穩(wěn)定時間的長短是怎樣影響測量結(jié)果的，筆者做了試驗，并用數(shù)據(jù)加以說明。數(shù)據(jù)如表2所示。

從表2和圖4 可以看出，在視頻信號發(fā)生器和顯示器進(jìn)入待測量狀態(tài)后，如果立即進(jìn)行能耗的測量，則測量值會偏高。隨著穩(wěn)定時間的延長，能耗值降低并趨于平穩(wěn)。在100 min 之后，數(shù)值已幾乎無變化。在實際操作中，穩(wěn)定時間在40～100 min之內(nèi)，能耗從3 582.4 mWh降至3 565.2 mWh，變化值

表2　顯示器工作狀態(tài)能耗值與穩(wěn)定時間的關(guān)系

為17.2 mWh?？梢愿鶕?jù)實際情況考慮顯示器的穩(wěn)定時間，如果測量最終結(jié)果在規(guī)定值邊緣時，則應(yīng)延長穩(wěn)定時間，并多測量幾次取平均值。

圖4　顯示器工作狀態(tài)能耗變化曲線

2.2關(guān)閉狀態(tài)能耗測量時的兩個注意項

2.2.1預(yù)熱時間的影響

顯示器是否需要接通電源預(yù)熱一段時間再進(jìn)行測量，還是可以接通電源就立刻進(jìn)行測量，以試驗數(shù)據(jù)說明。顯示器電源接通，處于關(guān)閉狀態(tài)，未連接視頻信號發(fā)生器，能耗測量時間10 min。

從表3和圖5可以看出，顯示器關(guān)閉狀態(tài)的能耗值在接通電源之后有一個平穩(wěn)的過程。這一點在規(guī)則中闡述為“將顯示器保持在關(guān)閉方式下直到被測量的功率值度數(shù)穩(wěn)定”。但由于每個實驗室所使用的功率計測量準(zhǔn)確度不同，功率計讀數(shù)穩(wěn)定的時間也不同。如果之前顯示器未接通電源，重新接通電源建議最好預(yù)熱30 min再進(jìn)行能耗測量。

2.2.2顯示器與視頻信號發(fā)生器連接狀態(tài)的影響

為驗證顯示器與視頻信號發(fā)生器連接狀態(tài)和斷開狀態(tài)下對顯示器關(guān)閉狀態(tài)能耗測量的影響，做以下測試。能耗測量時間10 min。

表3　顯示器關(guān)閉狀態(tài)能耗與預(yù)熱時間的關(guān)系

圖5　顯示器關(guān)閉狀態(tài)能耗曲線

表4　顯示器在與信號發(fā)生器連接和斷開時關(guān)閉狀態(tài)能耗值

從測試數(shù)據(jù)可以看出，信號發(fā)生器的連接與斷開并未對關(guān)閉狀態(tài)能耗產(chǎn)生較大影響。因為在JJG 1261.6-2012中并未說明信號發(fā)生器的連接狀態(tài)，所以在具體實驗中建議斷開視頻信號器測量。因為測量顯示器的關(guān)閉狀態(tài)能耗時，理論上應(yīng)不連接任何外部設(shè)備。

3　測量中應(yīng)注意的事項

3.1亮度測量中應(yīng)注意的事項

1）亮度計與顯示器的距離在一定范圍內(nèi)不會有較大影響?？梢哉{(diào)節(jié)亮度計的對焦環(huán)，調(diào)節(jié)到正常無放大位置處，本儀器調(diào)節(jié)到“1”位置。在亮度計視場內(nèi)顯示器屏幕上的測量位置清晰可見時，有一個最小距離，在此情況下增大測量距離，直到被測位置圖像模糊時，有一個最大距離。如果在最小、最大兩個位置上測量的亮度值相差不大，則在兩位置之間的任何位置測量都可以。如果兩個位置的測量結(jié)果相差較大或者在規(guī)定值邊緣時可考慮多測幾點取其平均值。

2）亮度計與顯示器屏幕的垂直程度對測量結(jié)果的影響較大，理論上應(yīng)嚴(yán)格保證兩者垂直，超出5°角就會有接近2 cd·m-2的誤差。

3.2能耗測量中應(yīng)注意的事項

1）在測量顯示器工作狀態(tài)能耗時，應(yīng)保證顯示器處于工作狀態(tài)的穩(wěn)定時間在60 min為宜，并且測量能耗的累計時間即功率計的積分時間可以長一些。

2）視頻信號發(fā)生器與顯示器的連接或者斷開對顯示器關(guān)閉狀態(tài)的能耗值影響不大。雖然規(guī)則中沒有具體說明，但理論上講，測量顯示器關(guān)閉狀態(tài)能耗時不應(yīng)連接任何外部設(shè)備，所以建議斷開連接進(jìn)行測量。

3）顯示器關(guān)閉狀態(tài)能耗測量時，如果是單獨測量此項目，之前顯示器處于斷電狀態(tài)，則不要接通電源就測，建議接通電源預(yù)熱30 min以上。此時進(jìn)行能耗值的測量，數(shù)值基本穩(wěn)定。

4　結(jié)語

綜上所述，為使計算機(jī)顯示器能效檢測工作更規(guī)范，操作更統(tǒng)一，每個檢測人員都要了解測量時可能帶入誤差的環(huán)節(jié)，通過長期工作積累，做到盡量減少誤差來源，使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。也希望在今后的規(guī)則宣貫過程中更加注重對實際操作的細(xì)致講解，促進(jìn)該檢測項目檢測結(jié)果的一致性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 全國法制計量管理計量技術(shù)委員會能效標(biāo)識計量檢測分技術(shù)委員會.JJG 1261.6-2012[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

[2] 中國電子技術(shù)規(guī)范化研究所.SJ/T 11292-2003[S].北京：工業(yè)電子出版社，2003.

[3] 全國能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB 21520-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

Influence factors of metrology testing for energy efficiency label of computer monitors

Zhang Yongchen

（Heilongjiang Provincial Institute of Measurement & Verification）

Abstract:The experimental verification of meteology testing for energy efficiency labels of computer monitors shows that luminance measurement results are affected by the distance and the verticality between the luminance meter and the computer monitor. Especially, the vertical angle deviation of exceeding 5-degree will bring greater errors. When testing the energy consumption, it is appropriate that the computer monitor maintains steady working state for 40 min. The link status between monitor and video generator has few effect on the measurement results of energy consumption when the monitor is in a closed state.

Key word: computer; monitor; energy efficiency label; testing