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LPD 節能急先鋒

2011-11-09 馬開春 信息化視聽網


    橫空出世打環保牌

    比LCD和等離子節能75%,LPD技術(Laser Phosphor Display,熒光體激光顯示技術)被稱為當前市場上的大尺寸格式顯示器中的購置成本最低,碳排放量最少的平板技術,甚至有相關評論人士認為LPD的成熟和商業化運作勢必取代LCD、PDP甚至OLED。

    在節能環保概念盛行的今天,LPD無疑打出了一張殺手锏級的好牌。節能環保作為LPD顯示技術的最大優勢之一也被Prysm津津樂道。Prysm公司宣稱其推出的LPD比其他高清系統產生更少的熱量,并用更具體的數字來說明:許多商業顯示系統每年LED電視墻需要消耗100萬美元的能耗成本,而LPD技術的面世讓這一成本大幅度削減,甚至可以降低到5萬美元。

    LPD如何能節省如此多的耗電成本呢,Prysm解釋LPD顯示系統由多個顯示單元模塊構成。每個單元模塊的尺寸為25英寸,可以按照橫長或縱長的方式進行組合拼接。橫向組合使用六個、縱向組合使用五個單元模塊的話,可以制作出142英寸、1,920×1,200像素的顯示屏。各個單元均內置了由數十個半導體激光器集成的陣列激光器(Array Laser)。半導體激光器采用了中心波長為405nm、在藍光光盤錄像機中使用的產品。陣列激光器發出的光,通過類似于激光打印機中使用的多角鏡(Polygon Mirror)的掃描結構進行反射后,照到屏幕上。被反射的光束“像刷子的齒一樣”梳理屏幕背面的RGB熒光體,然后使其產生勵磁并輸出影像。由于每個顯示單元比一個標準的家庭電燈泡消耗更少的功率,總合起來每平方米消耗不到100瓦。此外,與其他顯示技術相比,LPD顯示屏不需要額外的空調或通風設備。

    測試

    LPD是否真的具有如此強的節能能力,為了能夠更加有說服力地向觀眾展示LPD在能耗方面取得的顯著突破,在去年ISE上首次進行產品展示時,Prysm便在展臺上安裝了一臺功耗測量器,現場測試LPD在運行狀態下的耗電量變化。之后為了更具體化地比較LPD與目前市場上各種顯示技術相比在能源消耗的優勢,該公司還提供了具體的參數給大家分析。

    根據不同顯示技術的原理,顯示系統的耗電量變化大致歸為兩類。

    投影機和液晶顯示器:決定投影機光輸出的因素有熒光屏面積、性能及鏡頭性能,通常熒光屏面積大,光輸出大。而液晶顯示器消耗功耗最大的部分是為液晶顯示器提供背光的燈管,背光光源功耗以及光通過率是影響LCD功耗的兩大因素。但在集中比較幾種技術的耗電變化時,投影機和液晶顯示屏的共性是,無論顯示什么樣的圖像,他們的功耗一般是恒定的,耗電量與圖像無關,并不會隨著顯示圖像的變化而發生改變,主要的耗電部件如投影機的燈泡和顯示屏的LCD背光源都是一直在持續不斷耗電。

    LED、OLED、等離子和LPD:與液晶和投影機不同,這幾種技術的共性是功率都會隨著顯示圖像的變化而產生變動,而并非恒定不變。我們拿等離子來舉例,業界一直都有液晶比等離子更節能這一說法,其實這種認識存在一些偏頗。等離子功率和發光次數、亮度等有關,在全白的情況下,每一個等離子顯示單元都達到了峰值,此時等離子電視耗電比液晶電視高。但是顯示的圖像有白有黑,在黑的畫面上不發光,這時候耗電量只有全白的30-40%。均衡考慮,在實際操作中,聚焦在某一個時段,應該說耗電量基本上是差不多的,或者說等離子電視還略微省一點電。而在耗電峰值的時候,等離子電視的耗電要多一些。在這幾種技術中,顯示設備光輸出以及功率消耗就由所顯示的圖像決定。當顯示全黑圖像時,顯示屏是黑色,消耗的電源就會相對減少。

    既然耗電會根據顯示圖像的不同消耗不同的功率,這使得在獲取不同顯示技術顯示屏消耗的準確功耗相對較為困難,因為測量結果會受到顯示內容的影響,最終結果也就只能以均值顯示。Prysm公司集中比較了幾種不同技術顯示屏的耗電量。

    在計算的過程中,也將冷卻系統考慮進了假設中,并占功率消耗的1/3,考慮到每套電力系統的耗電成本是15美分/kW/H,每種技術所消耗的總能源成本與LPD相比所占的百分比都進行了詳細比較。表一中的標準模板以每10平方米顯示屏為單位,記錄了7×24運行5年的耗電狀況。

    乍眼看上去,LPD在各方面都會勝出許多,也是最經濟的顯示技術,甚至比LCD更經濟兩倍,遠遠勝于其他技術。然而,考慮到一些固定的時間參數和能耗成本,我們對信號源的功率數據進行了更加深入的研究,并最終對這些數據做了一些調整。更深入的研究發現,Prysm 150W/m2的功率數據比在展會上的平均數據要高,也高于該公司產品說明書中提及的低于100W/m2。當顯示設備運行數字圖形化設計的內容而非視頻圖像時,功耗很顯然會增加,這類內容大多都在戶外和數字告示應用中,與我們在系統常播放的視頻內容相比,往往具有更高的色彩飽和度。更飽和的色彩意味著激光器需要更長的時間來激發熒光使其更加明亮,能耗則更大。

    各種顯示技術耗能影響

    液晶顯示屏主要組成部分為面板、電源和IC控制驅動部分,而面板的耗電量大約要占到整臺顯示器耗電量的70%-80%,因此顯示器是否節能,液晶面板起決定作用。液晶面板不會自己發光需要后面的背光源來照亮,而背光源的光來自其中的冷陰極燈管。從冷陰極燈管出來的光線很少可以最后射入人眼,而是很多都損失在了中間部件的吸收上。所以盡管很多液晶顯示器看起來很亮,但是他們的背光源要亮上幾十倍。商用級液晶面板的樣本顯示,除非你一直在觀看一個亮度耗電非常低的樣本,否則耗電量就會比評測的高出很多。更具有實際意義的平均值大約為400W/m2。

LPD 節能急先鋒
LPD 節能急先鋒

    LED燈本身是節能的,但是當數以十萬計的LED燈組合成屏幕的時候,它的能耗也是不可小覷的,并且LED屏幕的耗電變化則更為更廣泛,LED象素點距是決定顯示屏性能的關鍵因素,包括顯示屏的耗電量以及圖像質量。在考慮采用多大象素點距的LED屏幕時,觀看距離是用戶首先要納入考慮的因素,在室內或顯示高質量圖像時,4-6毫米比較合適。同時,功耗也會根據播放內容而有所不同,環境光亮度也會影響屏幕的亮度。 測試顯示585W/m2的功耗是LED的大約耗電平均值,但如果需要獲得更精確地數據,則需要對實際環境、觀看距離等因素進行測量。

    等離子數據測量對象主要是歐麗安的MPDP面板,但從最近對松下產品的進一步研究如松下103英寸的面板發現,其具有更低的功耗,低于450W/m2。如果考慮到其他一些尺寸型號的產品,535W/m2可以作為平均值參考。

    LED背投單元可以用科視的MircroTiles產品作參考。它是模塊化的系統,與Prysm的LPD相似,每個顯示模塊都由LED光源供電驅動,科視產品手冊中公布的全亮度時每塊單元的耗電功率最大為130瓦,最低位110瓦。Prysm曾使用110瓦的單元進行組裝,每平方米的面積要采用9個單元,實際面積為1.12平方米,功率大約為1000W/m2。

    測試的實際情況是MicroTiles可以自動調整到最低的LED光源消耗,科視的產品手冊中也曾提及到30%的降低能耗。工廠測試顯示每臺顯示單元消耗在其所述的亮度之下消耗的功率為70瓦,也就是說按照面積計算大約為560W/m2。

    實際情況

    大型的投影系統的功率較難以準確的數字進行量化,因為需要考慮多個參數的影響,如屏幕表面、投影距離以及其他環境限制等,如果不考慮特定情況,用數字量化功率消耗非常困難。其他一些參數如屏幕的整體顯示亮度也可能成為某些項目的關鍵因素。盡管在能源分析中并未考慮到這些因素,生廠商所宣稱的亮度數據也很難比較,而且,要達到一個恒定的亮度,讓數據具有比可行,就需要進行適當的控制和獨立的測試。

    通過兩個表格的對比可以發現, Prysm的LPD的確是目前所有顯示技術中最節能、高效的,但并非之前宣稱的那么大幅度節能。相比LCD,節能大約能減少37%,相對其他,大約有50-60%的幅度。

LPD節能

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