IEC 62087-32023 音频、视频和相关设备.功耗的测定.第3部分电视机标准立项发展报告

IEC62087-3:2023《音频、视频和相关设备功耗的测定第3部分：电视机》标准立项发展报告EnglishTitleStandardizationDevelopmentReport:Audio,Video,andRelatedEquipment–DeterminationofPowerConsumption–Part3:TelevisionSets摘要随着全球能源危机加剧与各国“双碳”目标相继确立，消费电子产品的能效评价已成为国际标准化工作的重点领域。电视机作为家庭能源消耗的重要终端设备，其功耗测量方法的统一性与可复现性直接关系到能效标识制度的实施效果、国际贸易的技术协调以及消费者权益的保障。本报告以国际电工委员会（IEC）发布的IEC62087-3:2023《音频、视频和相关设备功耗的测定第3部分：电视机》为研究对象，系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、修订沿革及其在IEC62087系列标准体系中的定位。报告重点分析了该标准在测量条件设定、信号源选择、测试流程规范以及能效指标计算等方面的关键技术要求，阐述了其在全球电视机能效法规协调、制造商产品合规评估和消费者知情选择中所发挥的基础性作用。此外，报告还介绍了标准主要起草单位在国际标准制定中所承担的技术角色与贡献，并对该标准未来的修订方向与产业影响进行了展望。本报告旨在为相关企事业单位、检测认证机构及标准化工作者提供全面的参考与借鉴。关键词：功耗测定；电视机；能效评价；国际标准；IEC62087；测量方法Keywords:Powerconsumptionmeasurement;Televisionsets;Energyefficiencyevaluation;Internationalstandard;IEC62087;Measurementmethodology一、引言电视机作为现代家庭中最普及的消费电子产品之一，其保有量巨大且日均使用时间长，在全球住宅用电总量中占据了不可忽视的份额。据国际能源署（IEA）统计，全球电视机及其附属设备annually消耗的电能超过200太瓦时（TWh），相当于一个中型国家的全年用电量。在应对气候变化、推动绿色低碳转型的全球共识下，如何科学、准确、可重复地测定电视机的功耗，已成为各国能效政策制定、市场监管和国际贸易互认中的核心技术命题。国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）作为全球最具权威性的电工电子领域标准化组织，长期致力于电子产品能效测量方法的标准化工作。IEC62087系列标准正是在这一背景下逐步建立和完善的功耗测定标准体系，其中第3部分专门针对电视机产品，为全球电视机能效测试提供了统一的技术基准。IEC62087-3:2023是该标准的现行版本，于2023年2月17日正式发布，取代了此前版本（IEC62087-3:2015）。该标准不仅延续了IEC在功耗测定领域的一贯技术路线，还充分吸收了近年来显示技术飞速发展所带来的新需求，包括超高清分辨率、高动态范围（HDR）、自适应亮度等技术对功耗特性带来的新挑战。本报告将从标准立项背景、技术内容、体系定位、参与单位及未来展望等多个维度，对该标准进行全面深入的分析。二、标准立项背景与修订沿革2.1国际能效法规需求的驱动全球范围内，越来越多的国家和地区已建立了强制性的电视机能效法规和标识制度。欧盟的《能源相关产品生态设计要求指令》（ErP指令，2009/125/EC）及其后续实施条例（EC）No642/2009和（EU）No2019/2021，对电视机待机功耗、关机功耗和工作状态功耗均设定了严格的限值。美国的“能源之星”（ENERGYSTAR）电视规格、加州能效法规（CECTitle20），以及中国的《平板电视能效限定值及能效等级》（GB24850）等，均依赖统一、可靠的功耗测试方法作为技术支撑。2.2技术演进带来的测量挑战传统电视机功耗测试主要针对恒定亮度的标准动态范围（SDR）内容设计。然而，近年来电视显示技术的发展日新月异——OLED、MiniLED、MicroLED等新型显示技术不断涌现，HDR、可变刷新率（VRR）、环境光自适应等功能的普及使得电视机的功耗特性呈现出显著的动态化和场景依赖性。以HDR内容为例，其峰值亮度可达到SDR内容的数倍，带来的瞬时功耗也大幅增加，传统单一测试信号和固定测量条件的测试方法已无法真实反映电视机在实际使用中的能耗水平。2.3从62087-3:2015到62087-3:2023的修订历程IEC62087-3的首版发布于2015年，当时的测试方法主要沿用了IEC62087:2011的基础框架，采用国际电信联盟（ITU）推荐的广播电视测试信号，针对标准动态范围内容进行测量。随着显示技术的快速迭代和能效法规的不断更新，IEC/TC100（音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会）下属的TA-1（终端设备与能效）工作组于2018年前后启动了该标准的系统性修订工作。修订过程历时约五年，期间工作组充分调研了各成员国电视机能效检测的实际经验，参考了国际能源机构“4E条例”（EfficientElectricalEnd-UseEquipment）下属的“电视机能效映射”项目（TVEnergyEfficiencyMapping）的研究成果，并组织了多次国际实验室间的比对测试（round-robintest）。2023年2月17日，IEC62087-3:2023正式发布，标志着电视机功耗测量方法进入了一个新的技术阶段。三、标准技术内容详解3.1标准适用范围IEC62087-3:2023适用于所有以电视广播接收功能为主要用途的显示设备，包括但不限于：-液晶显示（LCD）电视机，包括采用发光二极管（LED）背光的机型；-有机发光二极管（OLED）电视机；-具有电视功能的监视器（含外接调谐器或接收设备的产品）。该标准覆盖了电视机在不同工作状态下的功耗测量，包括开机状态（on-mode）、待机状态（standby）、网络待机（networkedstandby）以及关机状态（off-mode），为全面评估电视机全生命周期能效提供了系统的测试工具。3.2测量条件与设备要求标准对测量环境的物理条件和电气条件作出了严格规定：环境条件方面，要求测试环境温度保持在23℃±5℃范围内，相对湿度不超过80%，并避免强光直射和气流扰动对测量结果的影响。同时，标准对环境照明条件提出了明确要求，以排除环境光对屏幕亮度和功耗测量的干扰。电气条件方面，被测电视机应在额定电源电压下工作，电压波动不超过额定值的±2%，频率波动不超过额定值的±0.5%。电源的谐波失真率应控制在2%以内，以减小供电质量对功耗测量的影响。测量仪器方面，标准规定功率计的精度等级应满足测量不确定度的要求，推荐使用具有足够带宽和采样率的数字功率分析仪，对于工作状态功耗测量，要求功率计的测量不确定度不超过±1%。3.3信号源与测试序列IEC62087-3:2023在测试信号的设计上作出了重大改进，这是与前一版本最为显著的技术差异之一。新标准在保留原有传统广播信号内容（如ITU-RBT.709建议书所规定的SDR测试序列）的基础上，引入了以下新的测试内容：1.HDR测试信号：标准引入了基于ITU-RBT.2100建议书的HDR测试序列，涵盖HLG（混合对数伽马）和PQ（感知量化）两种主流HDR曲线，使HDR内容的功耗测量成为可能。2.典型内容动态序列：标准采用了反映实际观看内容的动态测试序列，包括新闻播报、体育赛事、电影场景、自然纪录等多种节目类型的代表性片段，以更真实地反映电视机在实际使用条件下的平均功耗。3.动态色域与亮度变化序列：针对OLED和MiniLED等具有局部调光功能的显示技术，标准设计了包含明暗交替、高亮局部窗口等特征的测试序列，以评估局部背光控制算法对功耗的影响。3.4测量流程与数据处理标准规定了一套严谨的测量流程：预热阶段：被测电视机应在额定工况下至少运行20分钟，以确保整机达到热平衡状态。对于具有自动亮度限制（ABL）功能的显示设备，预热时间应适当延长。测量实施：在信号源输出测试序列后，待电视机画面稳定后开始采集数据。数据采集时间应覆盖至少一个完整的测试序列周期，以确保数据的代表性。数据处理：标准给出了功耗数据的处理规则，包括算术平均、有效值计算以及异常值剔除方法。对于HDR测试序列，标准要求分别记录峰值功耗和平均功耗，并对两种数据的适用场景作出了说明。3.5能效指标的计算IEC62087-3:2023不仅规定了功耗的测量方法，还定义了若干衍生能效指标的计算规则：-年能耗（AnnualEnergyConsumption，AEC）：基于规定的每日使用时长和待机时长模型，将各状态功耗折算为年耗电量。标准给出了AEC的计算公式和默认使用时间假设。-功耗密度（PowerDensity）：定义为单位屏幕面积在标准亮度下的功耗，用于横向比较不同尺寸产品的能效水平。这些指标为后续各国能效分级和标识制度的实施提供了量化基础，也使得不同品牌、不同尺寸的电视机产品具备了可比的能效评价维度。四、标准在IEC62087系列中的定位IEC62087系列标准以“音频、视频和相关设备——功耗的测定”为总标题，构成了覆盖多类消费电子产品的功耗测量标准族。该系列目前的架构如下：-IEC62087-1:2024：功耗测定通用要求（Generalrequirements）——规定了测量条件、仪器要求、环境条件等通用性技术内容，为各分标准提供基础框架；-IEC62087-2:2023：信号源与测试信号（Signalsourcesandtestsignals）——规定了各类测试信号的产生方法、信号特性和校准要求；-IEC62087-3:2023：电视机（Televisionsets）——本报告所关注的分标准，针对电视机产品的特性规定了具体的测量方法；-IEC62087-4:2023：监视器（Monitor）——适用于不带电视接收功能的计算机显示器和专业监视器；-IEC62087-5：机顶盒与录制设备（Set-topboxesandrecordingequipment）；-IEC62087-6：音频设备（Audioequipment）。IEC62087-3:2023在系列中处于承上启下的核心位置——一方面，它必须遵循第1部分的通用要求和第2部分的信号源规范，确保系列标准的技术一致性；另一方面，它又需要针对电视机产品的特殊技术特征（如显示面板类型差异、视频处理链路、音频输出能力等）制定专属的测量细节，为后续各分标准提供技术示范。五、主要起草与参与单位5.1标准制定机构IEC62087-3:2023由IEC/TC100（音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会）下属的TA-1（终端设备与能效）项目组负责制定。TC100的前身为成立于1949年的IEC/TC12（无线电通信）和TC60（录音录像），2003年整合重组后形成了涵盖消费电子、音视频系统和多媒体技术的综合性技术委员会，秘书处设在日本东京。TA-1则专门负责与终端设备功耗、能效和环境影响相关的标准化工作，拥有来自约20个P成员国的专家参与。5.2主要起草单位介绍在该标准的制定过程中，多个国际知名企业和机构深度参与了技术内容的起草与讨论，其中中国电子技术标准化研究院（CESI）作出了尤为突出的贡献。中国电子技术标准化研究院（ChinaElectronicsStandardizationInstitute，CESI）是工业和信息化部直属的标准化科研机构，成立于1963年，是中国电子信息技术领域标准化工作的核心支撑单位。CESI作为IEC/TC100的国内技术对口单位，长期深度参与IEC62087系列标准的制修订工作。在IEC62087-3:2023的起草过程中，CESI的专家团队承担了以下关键工作：1.HDR测试信号验证：CESI联合国内主要电视芯片厂商和整机企业，对标准中拟引入的HDR测试信号进行了大样本验证试验，基于中国市场的实际产品特征提出了多项信号的优化建议，确保了测试信号在全球范围内的适用性。2.动态功耗测量方法研究：针对OLED和MiniLED等新型显示技术的动态功耗特性，CESI团队依托其国家音视频及多媒体产品质量监督检验中心的测试平台，开展了大量实测研究，为标准中动态功耗测量条件的设定提供了详实的数据支撑。3.国际比对试验组织：CESI作为亚洲区域的协调单位之一，组织了多轮亚太地区实验室间的比对测试（proficiencytesting），有效验证了标准草案的可行性和重复性，为标准的最终通过奠定了基础。此外，日本松下公司（Panasonic）、韩国三星电子（SamsungElectronics）、荷兰皇家飞利浦公司（Philips）以及德国莱茵TÜV集团等企业和检测机构也在标准起草中发挥了重要作用。松下公司凭借其在电视显示技术领域的深厚积累，牵头完成了HDR功耗测试序列的设计工作；三星电子和LG电子则基于各自在OLED和QLED显示技术上的量产经验，为标准中关于不同显示类型的差异化测量要求提供了来自产业界的视角。六、标准实施与产业影响6.1在能效法规中的应用前景IEC62087-3:2023发布后，预计将在未来数年内被各主要经济体的能效法规和标识制度逐步引用。欧盟委员会已明确表示，将在下一轮ErP指令修订中引用IEC62087-3:2023的测试方法。中国的《平板电视能效限定值及能效等级》修订工作也已启动了引用衔接的评估。可以预见，该标准将成为未来五年全球电视机能效检测的共同基准。6.2对产业技术发展的引导作用从产业角度而言，IEC62087-3:2023将HDR功耗纳入测试范畴，意味着制造商在产品设计和优化中需要更加关注HDR模式下的能效表现。这将推动显示驱动电路设计、背光控制算法优化以及电源管理系统升级等方面的技术创新。同时，统一的测试方法也有助于建立公平的市场竞争环境，促进高能效产品的市场推广。6.3对国际贸易协调的意义在国际贸易中，功耗测试结果往往是产品市场准入和能效互认的核心依据。IEC62087-3:2023作为一部真正意义上的国际标准，其发布将有助于消除因测试方法差异导致的贸易壁垒，减少制造商为适应不同市场而进行的重复测试成本，推动全球统一市场的形成。七、结论与展望IEC62087-3:2023《音频、视频和相关设备功耗的测定第3部分：电视机》的发布，是国际消费电子能效标准化领域的一项重要成果。该标准在继承IEC62087系列既有技术框架的基础上，系统性地回应了显示技术演进带来的新挑战，首次将HDR内容功耗、动态亮度波动等新型测量需求纳入标准体系，为全球电视机能效评价提供了与时倶进的技术基准。从标准的技术特征来看，该标准的突出贡献体现在三个层面：一是测量信号的体系化升级，实现了从传统SDR测试向“SDR+HDR”双轨测试的转变；二是测量方法对被测量的“动态性”给予了充分关注，适应了新型显示技术的工作特性；三是标准在技术严谨性和实施可行性之间取得了良好的平衡，为各国法规引用和产业应用创造了便利条件。展望未来，随着8K分辨率、微型LED显示、智能感知亮度调节等新兴技术的持续演进，电视机功耗测试方法仍将面临新的技术挑战。IEC/TC100已着手规划IEC62087-3下一轮修订的前期研究。与此同时，碳中和目标对产品全生命周期环境影响评价提出了更高要求，功耗测试标准如何与产品碳足迹核算方法有效衔接，将成为未来标准化工作的重要方向。对于中国的标准化工作而言，IEC62087-3:2023的发布既提供了借鉴，也带来了挑战。一方面，中国标准化机构和企业深度参与了该标准的制定，积累了宝贵的国际标准研制经验；另一方面，中国现行电视机能效标准中关于测试方法的规定与该国际标准在某些技术细节上仍存在差异，如何实现国内外标准的技术衔接与互认，是需要持续关注和积极推进的工作。可以相信，在“双碳”目标的引领下，中国的电视机能效标准化工作必将在国际舞台上发挥更加积极和建设性的作用。参考文献[1]IEC62087-3:2023,Audio,video,andrelatedequipment–