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关于液晶电视节能技术全面解析

07-22 17:32:22| http://www.caiwu51.com |电脑硬件知识|人气:671我要推荐此文给好友

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正文:

当年液晶电视大战CRT电视之时,就曾高举着“节能”大旗,一时之间所向披靡。不过当液晶电视普及之后,我们却骤然发现当年号称最节能的液晶电视其实也不那么节能。
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  在小尺寸电视中,15英寸~21英寸的液晶电视功耗大致在30W~60W之间,的确低于CRT电视,不过当面板大小达到29~34英寸时,液晶电视的功耗就开始超过传统的CRT电视。事实摆在眼前,曾经我们认为的液晶电视节能其实只是一个浮云,特别是在大尺寸电视普及开始后,500W以上的功耗屡见不鲜,“节能尚未成功,液晶仍需要努力”成为业界的共识。

  背光源——幕后英雄和“大胃王”

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背光要通过层层障碍,才能传输到我们眼中

  在国家宣布将实施《平板电视能效限定值及能效等级》,不符合节能标准的平板电视将强制下市后,厂商们就纷纷操起节能法宝,因为不把电老虎打成纸老虎,他们就活不下去。生存危机酝酿出的打虎英雄有个响亮的名字,叫做LED。

  液晶面板其实和月亮一样,自己是不会发光发亮的。令它灿烂起来的“太阳”隐藏在面板身后,叫做背光源。背光源发出的光线经过多道关卡处理,才能照射到液晶面板上。背光就是液晶面板背后的无名英雄。不过,这个幕后英雄的待遇可不低,液晶电视80%左右的能耗都花在了它身上。从20xx年开始,三星、索尼、夏普等传统液晶厂商首先推出了采用LED背光的第一代LED液晶电视。更宽的色域、更薄的整机体现、更节能的电力表现等诸多优势迎合了液晶电视的整体发展需求。短短一年的时间,它迅速地代替传统CCFL背光液晶电视,成为市场上的主流产品。

  简化传输——用最少的光,发最大的亮
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CCFL背光的的光路比较复杂,导致损耗过多
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LED背光大大简化光路,提高光线的利用率

  LED液晶面板怎样做到“吃的少、干得多”呢?其实LED的发光效率并不高,甚至不如CCFL(传统的冷阴极灯管背光源),单它摒弃了CCFL工作时需要数百伏特的高压高频电流,不需要进行升压和变频。可以省去升压电路所浪费的20%~30%的电能。


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  另外,CCFL是一个线状的发光部件,要将光源扩散到整个液晶板的背部十分复杂的反射过程。复杂的光路让光线在传输过程中损失巨大。而LED在封装时就可以让其具有单向发光性(即前端发亮,后端不发光),无需像CCFL那样用反射镜反射背部光线。同时,对于将背光板直接放置在液晶后部的直下式LED背光而言,它本身就是利用LED阵列形成的面光源,这就省去了CCFL背光必须使用的导光板,只需要用扩散板就可以让光线变得均匀。结构的简化让光线传输时的损耗大大降低,其光线利用率较之CCFL可以提高20%~50%。

  如今,LED的发光效率还在以每年30%的速度递增,假以时日,节能效果一定会更加突出,LED完全普及势在必行。另外,它还让CCFL灯管中的汞,荧光粉等有害物质远离我们,超长寿命让液晶电视在使用过程中无需更换灯管,避免产生废弃物。诸多好处,难怪它会成为厂商们打击电老虎首选宝贝。

  同时,随着技术的成熟,LED的发光效率正以每年30%的速度递增,假以时日,节能效果一定会更加突出,LED完全普及势在必行。另外,它还让CCFL灯管中的汞,荧光粉等有害物质远离我们,超长寿命让液晶电视在使用过程中无需更换灯管,避免产生废弃物。诸多好处,难怪它会成为厂商们打击电老虎首选宝贝。

  提升“光透”——寻找“回扣”光线

  用上LED背光就算做足了节能工夫吗?为了节能,液晶面板的设计者们还开始从光线的传输过程中下工夫。大家别以为背光灯发出的光线能够百分百落入你的眼睛,实际上这些光线可是要过五关斩六将,通过屏幕上的层层障碍,才能够透出屏幕。光线经过偏光片、滤光板、液晶板、格栅、基板等多道工序诸多因素的影响,透光率就更低了,普通液晶屏的透光率是多少?坐稳了,我告诉你吧,8%左右,而92%光线,都被吃“回扣”了。

  如何把被吃掉的“回扣”找回来呢?屏幕的透光率专业叫法是“开口率”,口开的越大,那光线就流出得越多,找回“回扣”的办法就是提升液晶屏的开口率。偏光片,滤光板现阶段我们拿它们一筹莫展,所以最直接的办法是提高液晶面板自身的透光率,减少液晶面板上阻碍光线投射的格栅。

  夏普在20xx年年底发布的X-GEN面板替代了ASV面板来配合LED背光技术,推出的LED系列产品获得相当不错的市场反应。X-GEN面板用上了改变了液晶分子的排列的方法。分子由原先的蜂巢状改为方形的结构。这样分子间的格栅面积就大大减少。夏普还用透明电极来替代以往其CPA屏的不透明的凸起分割物,这样即保留了CPA屏的细腻图像,又让电极对光线的阻碍大大降低,面板的透光率提高了20%以上。
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通过对液晶分子排列结构的改变以及透明电极的使用,夏普X-GEN面板开口率更高,透光性更好,从而达到节能目的


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较低端的凄美AGT超能屏也有妙招,取消分子分隔时的突出物,让光线更加畅通无阻
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42英寸采用奇美AGT超能屏的液晶电视功率能降到100W以内

  不光是高端的夏普有奇招,奇美的AGT超能屏也很认真的告诉我们:“节能人人有责,没有高低之分。”在LED普及的节点,20xx年诞生的AGT超能屏幕针对以往MVA屏在分子分隔时,需要用不透光的突出物来控制液晶的倾倒方向,令光线被遮挡,液晶开口率降低的缺点,将电极由原来的平面状改为锯齿状,增大电极面积,加强对液晶分子的控制力,从而增加开口率,同时加强液晶分子的偏转角度的控制,实现高难度的半像素显示。光线的利用率更高,那么损失的电能就更少,从而达到了节能的目的。目前,这种屏幕在康佳、创维等国产品牌的LED液晶电视中有相当广泛应用。

  这相当于打击了光路上的“车匪路霸”,减少光线穿透液晶屏时的损耗,这样,即便背光的功率减小,屏幕也能够得到足够的亮度,这就起到了很好的节能的目的。目前,甚至创造出32寸平板,32W的超低功耗。


  智能光控:懒人的福音

  液晶电视节能并不是非要从面板技术上着手,在生活中,养成良好习惯,随手关机、降低亮度之类的小手段,都能帮助我们节约一定的能源。不过,随手关机、降低亮度这些看似简单的操作,却对于懒人、马大哈、电器小白等人群来说,却难如登天。随手关机,忘记了;亮度,不会调;定时休眠,懒得设置……

  能不能让电视聪明一点,自己搞定这些繁琐的事情呢?这的确不是浮云,现在不少平板各种各样的光控功能,利用屏幕上的光传感器来检测环境光线,如果环境光线较亮,它会调高电视的亮度,以保证显示效果。反之,当环境光线较暗时,它就会降低屏幕亮度。不仅节能,还能够保护你的眼睛,不仅省电,还省眼镜,环保大了去了。

  索尼平板电视上最新的智能热传感器还有更带劲的功能,在去年上市的LX900系列LED电视中,加入了智能感应人体活动的功能,它能够监测观看者的一举一动,一旦发现观看者已经离去,一段时间(可设定)后就会关闭电视的屏幕,只保留声音播放。而使用者重回屏幕面前时又会重新开启屏幕。这对于那些边“听”电视,边在厨房干活的家庭人士来说,那简直就是节能利器。它甚至可以监测你是否睡着了,一旦它发现你长时间未动,则说明你在打盹,它会立即关闭屏幕,保留声音。

  这样,在电极上施加正电压时,带正电的白色结构受电荷排斥而向上移动,而带负电的黑色颗粒则由于电荷相吸而向下移动,电子纸的表面就呈现白色,反之,则“纸张”表面呈现黑色。同时,它能依靠控制所加电压的强度,让电子纸形成一定的灰度表现能力。控制好电极的电压,屏幕上的图案就显像出来。

  “白加黑”的工作原理让电纸书拥有了天生守财奴的气质,一旦“微胶囊”偏转完毕,无需给电极加电,显示的图像依旧可以保留下来。也就是说,只要不刷新,屏幕部分可以实现零耗电,这可比液晶屏幕必须进行60Hz刷新,不停的补充电源,以维持液晶分子状态的败家子行为,可节约不少电能噢。

  另外,微胶囊的光线反射率高达40%左右,和纸张相当接近,可依靠反射外部和光线来看清屏幕上的内容,外部光线越强,字迹越清晰。即便是在夜晚使用灯光照明,和液晶屏相比,E-Ink电子书依旧省电。无需背景灯,非刷新时屏幕不耗电。这不仅可以简化驱动电路,顺带就让电纸书内部的驱动和供电电路可以抓紧时间休息,深度睡眠状态,自然能够让其功耗大大降低。

  墨水进化——四色滤光片的彩色诱惑

  电纸书虽然节能,可在这读图时代,黑白的图像总显得单调了一些。节能和彩色能否兼得呢?还别说,最近刚刚发布的彩色电纸屏——Triton就做到,其解决方式是给“白加黑”胶囊穿上彩色外衣,依靠在包裹在E-Ink微胶囊屏幕表面的四色滤光片,让它发出各色彩的光纤,从而形成彩色图像。
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彩色电子墨水屏原理在于给“白加黑”胶囊套上了彩色外衣
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彩色电子墨水我们期待已久,相信很快就能与我们见面

  由于滤光片自身是无源元件,因此,电纸书添彩不添功耗,其节能特性依旧是那么的优越。当然,这种方法也有其缺点,彩色滤光片的加入,让屏幕只能反射与滤光片颜色一样的光线,其他颜色光线,将被滤光片吸收,这就令屏幕的发射率有了大幅度的下降,因此,在电纸书彩色屏上看到的图片,在色彩饱和度和通透性上有一定的缺陷,有点像是有些泛黄的老报纸上印刷出的照片。

  也许彩色电纸书也达不到视觉盛宴这个高度,但其依靠反射原理所形成的图像,却减小了对视觉的刺激,在长期阅读后,眼镜也不容易产生疲劳,保护健康,这才是环保最核心的意义。


4度电=500KG纸张——E-Ink电子纸的环保账单

  节能与省电其实并不是E-Ink的全部,如果E-Ink广泛的应用,更能够节约大量纸张的使用,从而避免在传统纸张制造过程中的大量污染环境的因素,这对环保拥有更大的意义。以使用电纸书阅读1000本500页的32开书籍为例。电纸书不仅可以为我们省下上万元购买书籍的成本,更能够省下500KG的纸张。我们来看看这意味着什么: 节约500KG纸张=少砍伐10棵苍天大树 节约500KG纸张=少用5吨水 节约500KG纸张=少用一吨煤 节约500KG纸张=少排放2.6吨二氧化碳 节约500KG纸张=少使用200KG化学原料 节约500KG纸张=少产生两立方米固体废物 …… 而这一切,在节能的电纸书上,只需要充电2000次,耗费4KW/h的电能。

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