綠色電腦的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子設備一一具體說是一種個人計算機系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電磁福射(Electromagnetic Radiat1n)--電場與磁場的交互變化產生電磁波，電磁波向空中發(fā)射或泄露的現(xiàn)象(簡稱EMR)。電磁輻射的能量由電荷移動所產生，與頻率相關——頻率越高，能量越大。任何位置之能量功率與振幅的平方成正比；電磁輻射強度與距離的平方成反比。
[0003]通常電磁波的頻譜可分為低頻(30Hz-3000KHz) /高頻(3MHz-300MHz)與微波(300MHz-300GHz)——其中射頻(3000KHz_300GHz)。根據(jù)國際電磁兼容性(EMC)標準——產生電磁輻射的電磁波頻率要在10KHz以上。
[0004]電磁污染被公認為大氣污染/水污染/噪音污染之后的第四大公害一一電磁污染包括電磁輻射(高頻/微波)與低頻“電磁效應”(靜電感應/電流磁效應)，后者如高壓電線產生的工頻(50Hz/60Hz)電磁場。
[0005]電磁場(EMF)包括電場(EF)與磁場(MF)--相對于電場，磁場對于人體健康的影響有其積極的方面，低強度磁場可用于醫(yī)療保健。但是電磁波的電場與磁場緊密聯(lián)系，電場與磁場同相振蕩，分別在兩個相互垂直的方向傳播能量一一使得電磁輻射對人體健康的危害甚于單純電場或磁場的危害(1+1 > I)。
[0006]電腦與人們生活/工作/學習的聯(lián)系越來越緊密一一電磁輻射會對使用者的健康造成一種長期/隱性的傷害，成為使用者心頭揮之不去的“夢魘”。目前電腦CPU的主頻一般都在IGHz左右(單核)，其電磁輻射雖然不屬于“電離輻射”(X射線與γ射線)一一但由于與人體距離小，相對于工頻“電磁效應”其健康危害大得多。
[0007]電磁輻射主要產生熱效應/非熱效應以及累積效應。電磁輻射會導致植物神經及內分泌系統(tǒng)紊亂/免疫力下降/人體電場異常/經絡氣血閉塞/DNA變異等等一一并且使人體產生大量自由基，“腐蝕”細胞。
[0008]根據(jù)我國《電磁輻射防護規(guī)定》(GB8702-1988)——低頻輻射(電磁效應)的安全標準(一級標準)為電場強度10V/m ;二級標準為25V/m，超標可導致健康危害。高頻輻射的安全標準為功率密度10 μ ff/cm2 (磁感應強度0.1 μ T /lmG);超過40 μ ff/cm2 (0.4 μ T /4mG)就會損害人體健康。目前學術界普遍認為，距離用電器2米以外低于2mG即0.2μ T (20 μ w/cm2)的電磁輻射是安全的一一但即使是安全范圍內的電磁輻射，也會導致累積性的潛在危害(從量變到質變)。
[0009]實際上，電場比磁場對于人體健康的危害大得多，而用電器磁感應強度(μΤ)達標，電場強度(V/m)未必達標一一因此采用電場強度標準更合理/準確。根據(jù)相關測試一一鼠標磁感應強度為0.1 μ T，符合安全標準，小于0.4 μ T的二級標準；而電場強度為450V/m，遠遠超過二級標準(25V/m)。鍵盤磁感應強度為0.11 μ T (達標)，而電場強度為1000V/m (超標)；筆記本電腦磁感應強度為0.19 μ T (達標)一一而電場強度為459V/m(超標)。
[0010]防治電磁輻射需要付出難以估量的時間/精力/財力，使人身心俱憊一一使用電腦成為一種“快樂并煎熬著”的麻煩事，更不必說“職業(yè)電腦使用者”。電腦已成為信息時代的主要辦公用品，倘若時刻處于電磁輻射的煎熬之中，工作效率就會降低一一至少出于本能，員工在潛意識里對工作與工作環(huán)境會產生一種消極排斥心理。如果對電磁輻射采取聽之任之的態(tài)度一一那么若干年后才暴露出的各種可怕“病癥”，其巨額醫(yī)療費用，也會給個人及社會造成很大負擔。
[0011]隨著電腦的日益普及，電磁輻射的危害也日漸深入(尤其對于大量加入該群體的中老年人/少年兒童)一一從某種意義上，其危害的是一個民族未來的健康素質。以人為本——消除電磁輻射關系到每個人的“切身利益”，體現(xiàn)了一種人本主義關懷。
[0012]雖然市場上早就出現(xiàn)了 “綠色電腦”，但都是強調“環(huán)保/節(jié)能/低碳”(制造材料/能耗)等方面。只有抓住主要矛盾，才能解決根本問題一一因此降低電磁輻射(基于健康理念)應該作為“綠色電腦”的第一要素。
[0013]實際上，電腦的電磁輻射并不能完全消除，但是可以最大限度地降低之一一故“綠色電腦”并非零輻射，而是超低輻射一一隨著科技的不斷進步，我們可以不斷減輕電磁輻射的健康危害。
[0014]熱設計功耗TDP (Thermal Design Power)--當處理器達到最大負荷的時候，所釋放出的熱量——雖然并非CPU的實際功耗，但TDP可以反映出CPU的能耗狀況(兩者成正比)。
[0015]為了適應移動終端的能耗要求，CPU制造商們不斷地刷新處理器功耗的記錄一一TDP從早期Pentium的上百瓦降至幾瓦，如Intel Core M(TDP4.5ff)——降低TDP有利于降低CPU的電磁福射。
[0016]隨著移動終端的迅速發(fā)展，在“移動互聯(lián)網(wǎng)時代”一一通過智能手機/平板電腦等上網(wǎng)更加流行(自由/時尚/便捷)，這也導致了傳統(tǒng)PC臺式機的逐漸沒落。
[0017]“雙重輻射”一一但是無線上網(wǎng)(如3G/4G/Wi_Fi)除了設備電子系統(tǒng)的電磁輻射，還有無線網(wǎng)絡信號產生的電磁輻射，比PC臺式機有線上網(wǎng)的電磁輻射更嚴重(雪上加霜)。
[0018]平板電腦為手持型移動終端，可以隨身攜帶，行/立/坐/臥等多種姿勢都能使用，自由隨意——但長時間手持容易使人產生疲勞。相對于PC臺式機/NoteBook——平板電腦與人體距離更小(親密接觸)，因而電磁輻射對于使用者健康的損害更大。
[0019]可見光的波長為380-780nm，藍光的波長為400_500nm——人工無法合成自然界七種色光，只能用藍光/紅光/綠光混合成白光及其它色光，其中藍光波長最短/能量最強。藍光對眼睛的傷害比紫外線更嚴重一一UVB/UVA通常可以被角膜和晶狀體部分吸收，而藍光會穿過晶狀體直接投射到眼底，藍光會導致視覺疲勞/VDT綜合癥/黃斑區(qū)疾病等。藍光能夠影響褪黑素的分泌，引發(fā)失眠/癌癥等疾病一一藍光強度達1.3Lux時，褪黑素會停止分泌，而電腦/手機屏幕的藍光強度遠超過之(接近中午陽光)。
[0020]LED背光液晶顯示器相對于CCFL背光液晶顯示器，無汞/無紫外線，但大多采用藍光LED激發(fā)黃色熒光粉獲得白光(WLED)——因此不可避免地會產生藍光危害。LED液晶顯示器可以采用“濾藍光”技術(軟件)，但由于色彩比例失調，效果不自然。
【實用新型內容】
[0021]本實用新型目的在于提供一種健康/環(huán)保/節(jié)能的個人計算機系統(tǒng)一一最大限度地減少電磁福射與藍光對于健康的損害。
[0022]本實用新型的技術方案一一綠色電腦包括主機與顯示器/鍵盤，采用分體式結構；主機包括機箱/電源/主板/網(wǎng)絡接口，機箱采用金屬屏蔽罩結構，電源采用三芯插頭，主板包括CPU/北橋/南橋與風扇，網(wǎng)絡接口包括RJ45接口——其特征在于CPU采用RISC架構，所述RISC架構類型包括ARM與MIPS ;所述CPU為多核處理器，其主頻不大于1.5G，熱設計功耗TDP不大于3W ;所述主板具有至少一個協(xié)處理器，包括FPGA ;所述電源直流地通過EffE電路與屏蔽地形成共地；所述顯示器為反射型顯示器，包括Mirasol顯示器；整機額定功耗不大于15W。
[0023]“綠色電腦”主機與顯示器/鍵盤采用分體式結構一一相對于一體化電腦A10(A11In One)，有利于降低電磁福射的模態(tài)密度。
[0024]電磁屏蔽(Electromagnetic Screen)--屏蔽體對來自電子電路/導線/元部件等內部耦合電磁波與外部干擾電磁波，具有能量反射與吸收的作用，從而降低電磁干擾(EMI)，改善電磁兼容性?！熬G色電腦”主機機箱采用金屬屏蔽罩結構一一金屬機箱效果優(yōu)于塑料機箱噴涂導電漆。
[0025]低頻電磁波主要藉由有形的導電體傳遞；高頻電磁波可以在自由空間內傳播(輻射)，也可以束縛在有形導體內傳遞(傳導)一一因此可以采用疏導的方式，使電磁波通過地線流走。
[0026]電源采用帶地線的三芯插頭設計，目的并非僅僅用電安全(保護接地)一一接地有利于降低電子系統(tǒng)內部的EMI ；電磁福射具有靜電效應，金屬機箱電磁屏蔽產生的靜電也可以通過地線消除。
[0027]電腦一般采用開關電源一一相對于模擬線性電源，數(shù)字開關電源(SWPS)功耗小/效率高，可達80-90%，前者只有30-40% ;體積小/重量輕，無工頻變壓器。但是開關電源電磁干擾大，由于工作頻率10kHz以上，可以直接產生電磁輻射一一應該綜合采取屏蔽/濾波/接地技術，降低EMI與EMR。
[0028]并非采用低TDP處理器的M1-Ni電腦或一體化電腦A1就可以稱為“綠色電腦”，盲目追求“超薄/M1-Ni”是一種誤區(qū)一一雖然處理器的功率(TDP)減小，但是由于電腦體積縮小，電磁輻射的模態(tài)密度會增加。“綠色電腦”的設計理念與現(xiàn)有的PC/平板電腦體系完全不同(甚至相反)一一低功耗CPU芯片(SoC)都是針對移動終端設計的，不能照搬到“綠色電腦”。
[0029]SoC(System-on-Chip)系統(tǒng)級芯片或片上系統(tǒng)——信息系統(tǒng)核心的芯片集成，包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部內容，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理/圖像處理/通訊等多種功能。SoC一體化設計(芯片融合)也是目前PC處理器發(fā)展方向一一SoC整合了 CPU與傳統(tǒng)主板北橋(NorthBridge)以及南橋(South Bridge)芯片組。數(shù)字電路PCB電磁福射的強度與回路面積成正比一一而且由于“天線效應”，導線長度增加，輻射效率增加一一從這種意義上，采用SoC方案有利于抑制電磁輻射。但是SoC散熱性與電磁兼容性較差，容易產生電磁干擾(EMI);另一方面，體積減小，電磁輻射的模態(tài)密度增加。輻射電磁波的分量