计算机显示器能源效率标识计量检测的影响因素



计算机显示器能源效率标识计量检测的影响因素

张永臣 / 黑龙江省计量检定测试院

摘要实验验证结果表明，在计算机显示器能源效率标识计量检测工作中，亮度计与被测显示器的距离及两者的垂直程度都会对亮度测量结果产生影响，尤其是垂直程度偏出5°角则带入较大误差。能耗测量时，显示器进入正常工作状态的稳定时间在40 min为宜。显示器与视频信号发生器的连接状态对关闭状态能耗测量结果影响不大。

关键词计算机；显示器；能效标识；检测

0　引言

JJG 1261.6-2012《计算机显示器能源效率标识计量检测规则》[1]（以下简称规则）于2012年5月1日实施以来，全国已有多家计量技术机构依据此规则建立了计算机显示器的能效标识检测实验室，承担着国家质检总局的监督抽查检测任务及本省的计算机显示器抽样检测工作。该规则对检测方法有较详细的说明，但实际操作起来，有些细节处理不当仍会引入较大误差，最终影响测量结果的准确性，尤其是测量结果在判据边缘时，影响会更大。因此，本文从几个方面对计算机能效检测中应注意的地方进行分析并用数据加以说明。

试验所用仪器设备：柯尼卡美能达LS-100亮度计；日本横河WT310数字功率计；牡丹视源MDW1889G视频信号发生器。

被测显示器：联想L197wAB液晶显示器（分辨率1440×900像素，频率60 Hz）。

1　亮度测量影响[2]

计算机显示器能效检测中共有两部分涉及亮度测量，一是亮度一致性测量，规则要求测量时应保证光学测量装置与屏幕垂直，且要求找到L11，L19，L55，L91，L99位置（参见JJG 1261.6-2012第5页）；另一个是能源效率测量，在保证光学测量装置垂直于屏幕的情况下，还要保证测量的屏幕中心至少覆盖500像素，且发光面积不小于测量装置的测量面积。

从规则要求中可以看出，垂直程度和被测量的被测发光面积两个因素比较关键。实际上被测量的被测发光面积也可以理解为测量装置与显示器的距离。从这两个方面分别做了试验，并以数据说明。

1.1亮度测量距离的影响

在测量亮度时，规则未明确说明测量装置与显示器的距离。在实际操作中距离会不会带来影响，影响多大，现用实验数据说明。

在保证亮度计与显示器垂直的前提下，根据显示器屏幕的尺寸找到L11，L19，L55，L91，L99的位置（见JJG 1261.6-2012），且测量面积至少覆盖500像素，则通过显示器的分辨率和屏幕面积可以计算出500个像素所对应的屏幕面积，然后在屏幕中心以此面积做一个圆即L55，其他各点大小也如此。试验中被测显示器所测量的数据为：

屏幕尺寸：410.00 mm×256.16 mm

显示器分辨率：1 440×900像素

将亮度计的聚焦环旋转并调节到非放大状态（本仪器是旋转到1位置），然后在垂直屏幕情况下对准L55位置，由近及远找到视场内L55清晰时与显示器屏幕的最小距离，此时为第1测量位置。继续找到亮度计视场内L55刚要变得模糊时的距离，作为最后测量位置，即本试验中的第5位置。测试数据如表1所示。

表1　屏幕亮度值与测量距离的关系　　　　　　　　　　　　　单位（cd·m-2）

从表1、图1和图2可以看出，各测量位置随着测量距离的增加，亮度值有一个不太明显的减小趋势，L55位置的亮度值相差最大为2.9 cd·m-2。亮度一致性的变化在1.28 cd·m-2至1.26 cd·m-2之间，变化幅度在0.02 cd·m-2之内，而且不存在规律性。所以亮度测量中，保持亮度计视场内的测量点清晰时，从最小距离到最大距离测量的亮度值及亮度一致性不会有大的变化，但如果测量结果在规定值边缘时，则应考虑多测量几个点，可以考虑在亮度计视场内清晰时取三个测量位置，如本例中取的第1、3、5位置测量，然后取平均值为测量值。

图1　亮度变化曲线

图2　亮度一致性变化曲线

1.2垂直程度的影响

按照规则要求设置显示器，分别使亮度计测量直线轨迹与显示器平面成不同角度，分析L55处亮度测量结果的变化情况。该角度是使亮度计保持水平时测量L55处所成的水平角度。

固定测量距离为90.0 cm，分别测定以下几点的屏幕中心亮度值。

从图3可以发现测量角度（水平角度从左至右）对亮度值有明显影响，即越偏离垂直则所测得亮度值越小。在实际测量过程中应该注意在保证亮度计处于水平状态时，其与屏幕的垂直程度可能带来较大的误差，尤其是偏离垂直10°以上，则亮度值相差可以达到5 cd·m-2。

图3　亮度值随角度变化曲线

2　能耗测量影响[3]

计算机显示器能效检测中有两部分涉及能耗检测，一是能源效率测量；另一个是在显示器关闭状态下的能耗测量。笔者从以下方面对影响因素进行分析。

2.1显示器处于工作状态的稳定时间

规则中要求，显示器处于工作状态的稳定时间保持40 min以上。稳定时间的长短是怎样影响测量结果的，笔者做了试验，并用数据加以说明。数据如表2所示。

从表2和图4 可以看出，在视频信号发生器和显示器进入待测量状态后，如果立即进行能耗的测量，则测量值会偏高。随着稳定时间的延长，能耗值降低并趋于平稳。在100 min 之后，数值已几乎无变化。在实际操作中，稳定时间在40～100 min之内，能耗从3 582.4 mWh降至3 565.2 mWh，变化值

表2　显示器工作状态能耗值与稳定时间的关系

为17.2 mWh。可以根据实际情况考虑显示器的稳定时间，如果测量最终结果在规定值边缘时，则应延长稳定时间，并多测量几次取平均值。

图4　显示器工作状态能耗变化曲线

2.2关闭状态能耗测量时的两个注意项

2.2.1预热时间的影响

显示器是否需要接通电源预热一段时间再进行测量，还是可以接通电源就立刻进行测量，以试验数据说明。显示器电源接通，处于关闭状态，未连接视频信号发生器，能耗测量时间10 min。

从表3和图5可以看出，显示器关闭状态的能耗值在接通电源之后有一个平稳的过程。这一点在规则中阐述为“将显示器保持在关闭方式下直到被测量的功率值度数稳定”。但由于每个实验室所使用的功率计测量准确度不同，功率计读数稳定的时间也不同。如果之前显示器未接通电源，重新接通电源建议最好预热30 min再进行能耗测量。

2.2.2显示器与视频信号发生器连接状态的影响

为验证显示器与视频信号发生器连接状态和断开状态下对显示器关闭状态能耗测量的影响，做以下测试。能耗测量时间10 min。

表3　显示器关闭状态能耗与预热时间的关系

图5　显示器关闭状态能耗曲线

表4　显示器在与信号发生器连接和断开时关闭状态能耗值

从测试数据可以看出，信号发生器的连接与断开并未对关闭状态能耗产生较大影响。因为在JJG 1261.6-2012中并未说明信号发生器的连接状态，所以在具体实验中建议断开视频信号器测量。因为测量显示器的关闭状态能耗时，理论上应不连接任何外部设备。

3　测量中应注意的事项

3.1亮度测量中应注意的事项

1）亮度计与显示器的距离在一定范围内不会有较大影响。可以调节亮度计的对焦环，调节到正常无放大位置处，本仪器调节到“1”位置。在亮度计视场内显示器屏幕上的测量位置清晰可见时，有一个最小距离，在此情况下增大测量距离，直到被测位置图像模糊时，有一个最大距离。如果在最小、最大两个位置上测量的亮度值相差不大，则在两位置之间的任何位置测量都可以。如果两个位置的测量结果相差较大或者在规定值边缘时可考虑多测几点取其平均值。

2）亮度计与显示器屏幕的垂直程度对测量结果的影响较大，理论上应严格保证两者垂直，超出5°角就会有接近2 cd·m-2的误差。

3.2能耗测量中应注意的事项

1）在测量显示器工作状态能耗时，应保证显示器处于工作状态的稳定时间在60 min为宜，并且测量能耗的累计时间即功率计的积分时间可以长一些。

2）视频信号发生器与显示器的连接或者断开对显示器关闭状态的能耗值影响不大。虽然规则中没有具体说明，但理论上讲，测量显示器关闭状态能耗时不应连接任何外部设备，所以建议断开连接进行测量。

3）显示器关闭状态能耗测量时，如果是单独测量此项目，之前显示器处于断电状态，则不要接通电源就测，建议接通电源预热30 min以上。此时进行能耗值的测量，数值基本稳定。

4　结语

综上所述，为使计算机显示器能效检测工作更规范，操作更统一，每个检测人员都要了解测量时可能带入误差的环节，通过长期工作积累，做到尽量减少误差来源，使测量结果更加准确。也希望在今后的规则宣贯过程中更加注重对实际操作的细致讲解，促进该检测项目检测结果的一致性。

参考文献：

[1] 全国法制计量管理计量技术委员会能效标识计量检测分技术委员会.JJG 1261.6-2012[S].北京：中国质检出版社，2012.

[2] 中国电子技术规范化研究所.SJ/T 11292-2003[S].北京：工业电子出版社，2003.

[3] 全国能源基础与管理标准化技术委员会.GB 21520-2008[S].北京：中国标准出版社，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