綠色節能是整個消費電子行業的發展大方向,電視產業作為消費電子最重要的組成部分,更是責無旁貸,肩負起推動整個消費電子行業向綠色節能環保方向發展的重任。作為多年來家庭娛樂的中心設備,電視機的節電性能高低對于家庭電力消耗的影響至關重要。近年來,電視技術除了朝著更大畫面、更高清晰度、更輕更薄、更加智能化以及3D顯示等提高視覺享受和使用便利度的方向發展外,也一直在更加節能省電的道路上孜孜以求,不斷提高著行業整體的節能水平。
節能技術隨彩電更迭而進步
面板技術的更迭發展,一定程度上就是平板電視產業在綠色節能上的技術選擇過程。
CRT電視時代,由于屏幕相對較小,電視機整體的能耗并不太高,行業內對于節能技術的重視程度遠不如現在。當時的電視節能主要是通過提高元器件的集成化程度來實現的,在上世紀九十年代,日本JVC公司開發出了通過內置電子眼傳感器監測環境光線,進而自動調節圖像亮度的節能技術。這一技術后來逐漸被其他公司采用,并且影響深遠,在之后出現的等離子和液晶等平板電視產品上,一直有類似技術被用于提高節能特性。
平板電視取代CRT電視的原因跟節能無關,主要是大畫面、高分辨率和輕薄等特性迅速得到消費者的青睞。但是大屏幕平板電視取得市場主導地位,電視產業真正進入平板電視時代后,電視產業在顯示技術上的發展,也就是對顯示面板的選擇,實際上就是節能技術的自然選擇過程。
先期進入家庭的等離子電視,由于采用的是主動發光的顯示方式,每一個小的像素都需要高電壓刺激發光,因此總體能耗較高。早期的42英寸等離子電視,耗電量通常都在300W之上,有些甚至達到了400W以上。近年來等離子電視的能耗已經大幅下降,但是相比液晶電視,還是略高一些。
稍晚一些進入家庭的液晶電視采用的是被動發光方式,通過背光源在液晶分子后面投射的方式成像,其整體消耗的功率要比等離子低很多,這也成為液晶電視在與等離子電視的競爭中逐漸占據絕對優勢的重要原因。在占據市場主導地位之后,液晶電視又通過背光光源的淘汰和選擇,用能耗更低的LED背光源逐漸淘汰了CCFL背光源。LED背光源不但讓液晶電視可以做得更薄,而且也把液晶電視的能耗進一步降低到之前的大約50%。
在LED背光液晶電視進一步成熟的時候,新的OLED(有機發光二極管)面板技術正在被積極開發,目前三星和LG都已展出了55英寸的OLED電視產品。相比背光源必須持續打開的液晶面板,OLED面板支持二極管進行關閉與打開狀態的切換,因此OLED的能耗遠低于傳統的液晶面板。
由于平板電視的工作功耗主要來源于顯示面板,因此近年來平板電視面板技術的更迭發展,一定程度上就是平板電視產業在綠色節能上的技術選擇過程。
面板決定整機節能水平
面板的能耗決定了整機的能耗,每一種面板技術都在不斷提高節能水平以提升整機的節能水平。
雖然等離子電視相對液晶電視能耗更高,但是生產廠商也一直在針對其高能耗進行技術革新,通過合理設置像素氣室結構,提高電極和放電氣體性能,改善熒光粉特性,實現了等離子發光系統發光效率提升,使其能耗大幅下降。近年來松下通過革新原材料、改進放電氣體和發光結構,同時在電路驅動技術上進行改進,使等離子屏的發光效率提高了40%,平均消耗功率降低30%。長虹也通過開發新型保護膜材料,提高了等離子產品發光效率,使50英寸屏模組發光效率提高35%,能耗降低30%。
而對于需要使用背光照明的液晶電視來說,在保證電視的圖像亮度等指標不會明顯下降的條件下,更換發光效率更高、實際功耗更低的背光源,是實現節能的最有效途徑。目前可用于液晶電視背光照明的燈光源主要是冷陰極熒光管(CCFL)和白光LED。白光LED以其發光亮度高、發熱量低、功耗低等優勢,成為目前最主流的液晶電視背光源。以目前的技術水平,采用白光LED背光源,電視機實際工作功耗比CCFL背光產品可下降50%。
采用LED背光源技術實現節能降耗已經漸漸成為電視廠商的核心選擇,今年創維宣布其所有產品都將采用LED背光源,完全放棄CCFL背光源,夏普也從去年11月就開始全面采用LED背光源。其他主流廠商的大部分產品也都已經采用LED背光源,DisplaySearch調研總監張兵告訴記者,今年第一季度全球采用LED背光的液晶電視銷售量占據了平板電視總銷售量的56%,高于去年第四季度的51%。LED背光已經開始全面占據液晶電視市場了。
液晶電視的顯示面板由很多個液晶單元排列而成,在背光源透過液晶單元的過程中,會有一定量的光線損失,如果能減少光線損失,就可以減少背光源的使用數量,從而降低功耗。液晶面板的開口率,指的是在單位像素內,實際可透光區面積與單位像素總面積的比值。面板的開口率越高,透光率也就越高,所需要的背光源數量也就越少,產品就越節能。近年來以夏普和三星為代表的液晶電視廠商,都通過提高所采用的液晶面板開口率來提升透光率,進而減低能耗。
至于OLED電視,由于還沒有量產,其技術上可提升的空間還非常大,等到實際上市的時候,它的能耗必定會有更大的下降,其節能特性突出。
電路和控制技術助力節能
電路優化設計對電視機節能的貢獻體現在能源轉換效率和待機功耗上,減少了不必要的能源浪費。
除了面板本身的功耗之外,平板電視的外圍電路設計和控制技術也對整機的能耗有著不小的影響,整機制造商更多的是在這個部分著力,降低平板電視的整機功耗。這也是從CRT電視時代一直沿用至今的節能思路。
多數平板電視企業通過采用智能控制技術,利用智能感應系統控制電源管理系統,實時選擇不同的電源管理模式,從而達到節能的目的。智能控制技術可以使電視在無信號、無操作情況下使整機進入待機狀態,實現了電源系統的節能,最高可達50%以上。同時有些電視通過配置光感器,根據環境的明暗自動調節圖像亮度,從而減少不必要的能源消耗。
另一個節能的思路是從電源管理和電路設計下手,采用新型的電源系統結構,優化驅動電路與電源電路,提高線路轉換效率,從而提高整機的電能轉換效率,最終減少電能浪費、實現電視整機節能。此外,采用動態背光控制技術和低能耗模塊設計以及合理利用CPU的I/O及繼電器控制,實現待機時對主供電電路電壓的徹底切斷,可以有效降低電視機產品整機的待機功耗。電路優化設計對電視機節能的貢獻主要體現在能源轉換效率和待機功耗上,減少了不必要的能源浪費。
總體而言,通過電視面板的不斷更新換代,自然淘汰掉高能耗顯示面板,采用節能效果更為出色的新型顯示面板,同時挖掘每一種顯示面板技術的節能潛力,配合外圍電路和智能控制技術,達到平板電視整機節能最大化。這個系列工程使得平板電視在節能環保上穩步發展,推動電視產業走上綠色康莊大道。