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整机:液晶等离子节能 各走各的道



长虹多媒体产业公司多媒体研发中心液晶电视技术研究所工程师 哈建文



随着平板电视技术的日臻完善和成本的不断降低,平板电视已经开始取代传统的以CRT(显像管)为显示方式的传统电视成为未来家庭首选电视产品。在这个过程中,平板产品早期存在能耗偏高的问题也在不断地加以解决。实际上平板电视成本的降低过程也伴随着平板节能技术的发展同步进行,能耗的大小也决定着成本的高低。

液晶未来关注背光源

对于目前市场主导的平板电视显示技术——— 液晶和等离子来说,由于其显示方式和工作原理的不同,其节能技术也有所差异。

就液晶而言,目前具有大规模应用的节能技术主要集中在以下三个方面:一、传统CCFL(或者EEFL)灯管通过提高CCFL荧光粉的发光效率,同时优化背光光路的设计,提高导光板、反射板、扩散板的效率,从而减少灯管的使用数量。例如32英寸液晶面板早期使用16根灯管,而目前已经减少到12根(或者6个U型)灯管,甚至4个U型灯管,42英寸液晶面板从20根灯管减少到12根灯管,灯管数量减少,功耗自然降低;二、主要集中于CCFL(或者EEFL)驱动电源技术的发展,目前二合一结构(LIPS结构)已经在CCFL(或者EEFL)背光的液晶电视上大量使用。这种结构将传统的PFC输出高压通过DC-DC变换器变为低压输出再逆变为高压推动灯管的方式改变为直接从PFC输出高压逆变推动灯管的方式,这种方式的改变,使得电源系统效率提升8%%-10%%。目前在市场上的产品有50%%-60%%的产品采用了这项技术;三、自动调光技术的应用。目前很多产品已经采用了自动调光技术,一方面通过光传感器检测背景光亮度对灯管进行调光;另一方面通过检测画面的最大亮度,通过运算决定调光电平的幅度,达到对灯管的调光。调光技术是将过去背光灯常亮(与画面的亮度无关,整机消耗功率基本不变)改变为根据画面和环境光的亮度决定其发光时间,从而降低整机的功耗达到20%%以上。

对于未来平板节能技术的发展,在液晶方面有:
(1)虽然CCFL(或EEFL)灯管内存在汞,并不环保,但是由于成本较低的原因,传统CCFL背光的液晶电视会长期存在。目前的自动调光技术和LIPS驱动方式的产品将成为市场主流,与之伴生的相关技术也在发展中。
(2)新的背光技术也开始应用。利用高亮度的LED作为液晶背光的产品已经开始批量上世,而且这种背光技术可以使得LCD模组的厚度大大降低,模组功率也会降低30%%以上。伴随着LED背光部分成本的不断降低,将很快占据液晶高端电视市场的主流。可以预见,随着LED背光技术的日臻成熟和成本的大幅下降,利用LED作为背光方式的液晶模组将在不久的将来取代传统的CCFL背光液晶模组。

等离子提高透光率是关键

在等离子电视方面,节能技术主要体现在以下几个方面:一、屏蔽玻璃(EMIFilter)技术的发展。等离子屏作为主动发光器件,其亮度实际上是远远高于液晶屏的,但是为了抑制EMI噪声,需要在屏正面安装能够起到屏蔽效果的玻璃。这种玻璃内部有很细密的金属网,一般PDP(等离子)屏本身的亮度可以达到1000cd/m 2,而整机实际的亮度看上去却比液晶低。液晶的亮度目前只有500cd/m 2,通过提高屏蔽玻璃的透过率(又称开口率),在一定亮度的要求下,例如500cd/m 2,屏所需要提供的亮度就不需要那么高,屏的消耗功率自然会大大降低。目前有些PDP屏已经开始使用一种更薄的屏蔽膜,其透过率更高,成本也更低。当然提高屏的亮度实际上就是实现等离子整机节能的前提。二、与传统液晶有相似之处,等离子屏也使用荧光粉,实现高效发光的荧光粉技术,也是等离子实现节能的重要技术。只是在具体荧光粉的配方上有不同的要求,通过提高荧光粉的发光效率,屏的亮度也会随之提升。三、高效率的惰性气体技术。通过改善栅格内惰性气体的配比,降低原子的跃迁能级,激发原子发射更大能量的真空紫外光,激发荧光粉发光,从而提高屏的亮度。四、低反射率介电层的研究和应用。降低介电层的反射率,也可以提高屏的亮度。五、加大栅格面积,缩小栅格之间的距离,从而加大发光面积,提高屏的亮度。通过这些技术的应用,平板电视整机功耗随之大大降低。

在等离子节能技术方面,未来的节能技术主要体现在以下两个方面:

(1)更高透过率的屏蔽玻璃(膜)被应用。通过技术革新,滤光玻璃(膜)会被取消,等离子电视整机也会卸掉相对笨重的“装甲”,变得更轻。(2)围绕模组本身各层(玻璃基板、介电层、扫描电极、维持电极、荧光粉等)提高发光效率、降低光损耗的技术会持续发展。

电源效率会进一步提高

随着屏和模组技术的发展,各部分供电数量和功率大大降低,加上电源系统新技术的应用,也在一定程度上降低了整机的功耗。对于平板电视产品电源部分,主要集中在中功率(10W-1000W)电源技术上。例如在PWM反激变换器搭载准共振(QR)、脉冲工作模式等,在半桥拓扑结构上发展了非对称半桥(AHB)、谐振半桥(LLC)技术,在APFC上发展了交错模式功率因数校正技术等,这些技术的应用在一定程度上提高了电源系统的效率。目前平板电视电源效率在220Vac下都已经高于88%%,有的甚至达到了90%%以上。另外在待机方面,目前基本上所有的平板电视都能够达到待机功耗低于1W的国家节能认证的要求。

平板电视电源系统技术的发展仍会继续,在待机方面低功率开关电源技术和电源管理技术会被应用,从而提升在超低功耗下电源的效率,使得待机功耗水平大大降低。



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