對(duì)公共場(chǎng)所LED顯示屏光污染的限制

奚玉成 陳雪松 / 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

0 引言

隨著LED顯示屏技術(shù)飛速發(fā)展，價(jià)格逐漸下降，LED顯示屏已廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，不僅在繁華的商圈使用，而且已推廣到普通的小區(qū)樓宇。與此同時(shí)LED顯示屏產(chǎn)生的“光污染”問題也越來越多。所謂光污染是指過量的光輻射對(duì)人類生活和生產(chǎn)環(huán)境造成不良影響的現(xiàn)象。有研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間在光污染環(huán)境下工作和生活的人，視網(wǎng)膜和虹膜都會(huì)受到不同程度的損害，視力下降，白內(nèi)障的發(fā)病率高達(dá)45%，它還會(huì)使人頭昏心煩，甚至發(fā)生失眠、食欲下降、情緒低落、身體乏力等類似神經(jīng)衰弱的癥狀。

上海某商城LED廣告屏曾被指太亮，影響高架上的機(jī)動(dòng)車行車安全；某公園附近的LED廣告屏被指對(duì)比度太強(qiáng)，過于刺眼，遭群眾投訴。如今出現(xiàn)的眾多光污染案例，不得不引起人們冷靜思考，究竟LED屏該多亮？LED亮度是一個(gè)非常有彈性的指標(biāo)，廣告商認(rèn)為亮度要大一些，才有利于廣告的宣傳效果，而市民認(rèn)為屏幕太亮，會(huì)傷害眼睛、影響出行或休息。爭(zhēng)議了半天，卻發(fā)現(xiàn)竟然沒有一個(gè)針對(duì)性的標(biāo)準(zhǔn)。2004年上海曾經(jīng)頒布DB31/T 316-2004《上海市城市環(huán)境(裝飾)照明規(guī)范》[1]，但其中只規(guī)定了傳統(tǒng)戶外廣告和招牌的照明亮度，并不適合LED電子顯示屏，這項(xiàng)規(guī)范明顯滯后。

1 LED顯示屏亮度的限值

1.1 LED顯示屏光污染產(chǎn)生的原因

LED顯示屏光污染產(chǎn)生的根源，往往是由于某些企業(yè)對(duì)LED顯示屏如何正確合理地使用并不是很了解，屏幕安裝完成后，根本就不會(huì)對(duì)LED屏幕亮度做任何調(diào)整，沒有意識(shí)到可能會(huì)對(duì)屏幕周圍的受眾造成影響。也有部分LED顯示屏的運(yùn)營(yíng)企業(yè)為了吸引眼球，追求不合時(shí)宜的顯示效果，一味提高顯示屏的顯示亮度，相互攀比，惡性競(jìng)爭(zhēng)，造成了公共場(chǎng)所LED顯示屏周邊嚴(yán)重的“光污染”。還有一些企業(yè)由于技術(shù)不到位，LED顯示屏沒有自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)功能，在白天或者周圍環(huán)境照度值較高時(shí)LED顯示屏的亮度是合適的，一旦到了晚上環(huán)境照度值降低后，沒有及時(shí)調(diào)整LED顯示屏的亮度，導(dǎo)致了“光污染”的發(fā)生。而隨著LED大屏幕數(shù)量不斷增加，“光污染”現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。如果不能及時(shí)有效地對(duì)其進(jìn)行控制，不僅會(huì)帶來能源浪費(fèi)，而且過高亮度的顯示屏還可能會(huì)給長(zhǎng)期在附近工作和生活的人群帶來嚴(yán)重的心理和生理傷害。

1.2 確定亮度限值的依據(jù)

為了減少光污染，就要降低LED顯示屏在運(yùn)行過程中的亮度，最關(guān)鍵的問題就是要確定在實(shí)際使用中LED顯示屏亮度的限值。

由于人眼對(duì)某個(gè)區(qū)域感覺到的亮度不僅依賴于它自身的亮度，還與它的背景有關(guān)。所以在考慮LED顯示屏亮度限值的同時(shí)，還要考慮LED屏幕運(yùn)行的周圍環(huán)境的背景亮度，也就是LED顯示屏周圍環(huán)境的照度。所以在確定LED顯示屏亮度的限值的前提，要對(duì)LED屏幕周圍的環(huán)境照度進(jìn)行劃分，不同環(huán)境照度下的LED顯示屏亮度限值將有所區(qū)別。由于白天或者在室內(nèi)光線較好的情況下，此時(shí)的環(huán)境照度值比較高（LED顯示屏周圍背景亮度高），LED顯示屏對(duì)人在視覺上產(chǎn)生的光污染極小，基本不需要對(duì)LED顯示屏的亮度進(jìn)行限制。根據(jù)日常照度的經(jīng)驗(yàn)值，選擇照度值在400 lx以下，才考慮去限制LED顯示屏的亮度。照度值在400 lx時(shí)，已經(jīng)相當(dāng)于非常明亮的室內(nèi)照明了。

1.2.1 DB31/T 316-2004中對(duì)廣告、招牌的最大允許亮度的限值的相關(guān)內(nèi)容，與LED顯示屏具有非常相似的特性（見表1）。

表1 商業(yè)中心區(qū)內(nèi)的廣告、招牌的最大允許亮度[注]

從表1和其注釋中可以看出廣告、招牌亮度限值是由兩方面的因素來決定。一個(gè)是顯示屏顯示面積，第二個(gè)是顯示屏所在的地點(diǎn)。廣告、招牌顯示的面積越小的亮度限值就越高（亮度限值與面積成反比）。地點(diǎn)的劃分也是根據(jù)不同環(huán)境的照度值而確定，其中居住小區(qū)的照度值最低，其亮度限值也最低（亮度限值與周圍環(huán)境照度成正比）。

1.2.2 北京和南京等大城市都出臺(tái)了《戶外電子顯示屏設(shè)置規(guī)范》，規(guī)定在商業(yè)區(qū)及其周邊設(shè)置的戶外電子顯示屏，夜間亮度值應(yīng)不大于1 000 cd/m2；在其他地區(qū)設(shè)置的戶外電子顯示屏，夜間亮度值應(yīng)不大于400 cd/m2。

還有某些城市(重慶、武漢、天津等)照明相關(guān)規(guī)定（見表2）。

同時(shí)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究認(rèn)為：廣告、標(biāo)志的亮度與背景亮度的關(guān)系，前者應(yīng)是后者亮度的5 ～10倍，超過10倍則會(huì)產(chǎn)生眩光[3]。在一般情況下，不同地方的背景亮度大約在幾個(gè)cd/m2到200 cd/m2之間，按照不產(chǎn)生眩光的要求，兩個(gè)亮度值的比值應(yīng)該是5 ～ 10倍，所以廣告、標(biāo)志的亮度就不應(yīng)該超過2 000 cd/m2，最好是控制在1 000 cd/m2以下。通過以上廣告、標(biāo)志照明的最大允許亮度限值討論，可以考慮并借鑒到LED顯示屏的亮度限值的制定。

表2 商業(yè)街區(qū)的最大允許亮度[注]

1.2.3 參考一些LED顯示屏生產(chǎn)企業(yè)在安裝LED顯示屏過程中，調(diào)試LED顯示屏亮度的經(jīng)驗(yàn)值（見表 3）。

表3 LED顯示屏亮度的經(jīng)驗(yàn)值

從表3可以看出，生產(chǎn)企業(yè)在安裝LED顯示屏的過程中，是考慮到周圍環(huán)境照度的。在背景亮的地方，LED顯示屏的亮度就調(diào)整得亮一些，亮度限值與周圍環(huán)境照度成正比。

1.2.4 對(duì)上海市現(xiàn)行的部分LED顯示屏進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，了解當(dāng)前實(shí)用的LED顯示屏的亮度的一些情況（見表4）。

可以發(fā)現(xiàn)表4中大多數(shù)的LED顯示屏的亮度都在1 000 cd/m2以下，顯示屏亮度700 ～ 1 000 cd/m2數(shù)量最多，僅有4個(gè)顯示屏超過了1 000 cd/m2。顯示屏亮度在1 000 cd/m2以下時(shí)，感覺還可以接受，當(dāng)超過1 500 cd/m2時(shí)都覺得太亮。而且大多數(shù)的顯示屏面積都大于10 m2。

1.2.5 對(duì)LED顯示屏的不同亮度值進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)的試驗(yàn)（見表5）。

按照SJ/T 11141-2012[4]和SJ/T 11281-2007[5]標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測(cè)試方法，將LED顯示屏的亮度調(diào)整到固定值后，播放固定的廣告和動(dòng)畫內(nèi)容，請(qǐng)5名人員進(jìn)行觀察評(píng)價(jià)。

從主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果看，在顯示屏面積小于10 m2時(shí)，觀察者在不同照度環(huán)境下對(duì)顯示屏同一亮度值的感覺是不同的，也就是說亮度的限值應(yīng)該和環(huán)境照度成正比。在環(huán)境照度值為50 lx時(shí)，LED顯示屏的亮度值不應(yīng)超過400 cd/m2，200 lx時(shí)不應(yīng)超過800 cd/m2，400 lx時(shí)不應(yīng)超過1 200 cd/m2。

1.3 不同照度值環(huán)境的劃分

通過以上討論，在環(huán)境照度400 lx以下，結(jié)合LED顯示屏實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境，對(duì)LED顯示屏周圍的環(huán)境按不同照度值進(jìn)行劃分。其中2004年上海頒布的DB31/T 316-2004，將周圍環(huán)境劃分為商業(yè)中心區(qū)、行政辦公區(qū)和公共活動(dòng)區(qū)、居住小區(qū)等區(qū)域。參考和比較測(cè)算后擬定了三個(gè)照度值的區(qū)間，見表6。

表4 實(shí)際使用中的LED顯示屏的亮度

表5 LED顯示屏亮度主觀評(píng)價(jià)的試驗(yàn)

注：觀測(cè)距離是以最近觀看距離為依據(jù)。從生理角度來講，人眼在中等亮度和中等相對(duì)分辨率下觀察靜止圖像時(shí)，分辨力夾角為1′ ～ 1.5′，可以計(jì)算出最近觀看距離 L = 3 438 d / θ（L為最近觀看距離，d為像素間距，θ為人眼分辨力夾角、一般為1′ ～ 1.5′（見圖1）。優(yōu)：亮度適中，長(zhǎng)時(shí)間直視屏幕無刺眼、眩暈等不適反應(yīng)；良：亮度適中，稍有偏亮感覺，長(zhǎng)時(shí)間直視或有輕微不適反應(yīng)；中：亮度偏亮，有不適的感覺，不宜較長(zhǎng)時(shí)間直視；差：亮度刺眼，無繼續(xù)觀看下去的欲望；劣：亮度極其刺眼，根本無法觀看。

圖1 分辨角θ與最近觀看距離示意圖

1.4 LED顯示屏亮度限值的推薦值

經(jīng)過研究和討論，擬定了表7中的亮度值范圍作為L(zhǎng)ED顯示屏的亮度限值?？紤]到LED顯示屏面積越大對(duì)人體產(chǎn)生的光污染就越大，當(dāng)LED顯示屏的面積大于10 m2時(shí)，將亮度限值乘以系數(shù)0.8（見表 7）。

表6 環(huán)境照度值區(qū)間表

表7給出了三類環(huán)境照度下的LED顯示屏亮度限值的范圍，LED顯示屏的運(yùn)營(yíng)企業(yè)可以參考這些數(shù)值進(jìn)行LED顯示屏亮度的合理調(diào)整，從而減少光污染，節(jié)約能源，營(yíng)造出綠色安全的城市環(huán)境。相關(guān)職能部門也可以參考表7中的數(shù)值制定法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等來限制公共場(chǎng)所LED顯示屏的光污染。

表7 LED顯示屏亮度限值

2 結(jié)語

通過對(duì)LED顯示屏亮度限值的研究與分析，給出了實(shí)際運(yùn)行中LED顯示屏亮度限值的參考值，為相關(guān)政府職能部門制定法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等提供了一些參考和依據(jù)，也為L(zhǎng)ED顯示屏運(yùn)營(yíng)的企業(yè)合理調(diào)整顯示屏亮度提供了具體的參考數(shù)值，進(jìn)而為減少LED顯示屏的光污染，促進(jìn)節(jié)能減排作出一些貢獻(xiàn)。

[1]上海市市容環(huán)境衛(wèi)生管理局. DB31/T 316-2004. 上海，2004.

[2]劉鳴. 城市照明中主要光污染的測(cè)量. 實(shí)驗(yàn)與評(píng)價(jià)研究[D].天津：天津大學(xué)，2007，6.

[3]鐘齊佳. 大屏幕顯示屏光污染評(píng)價(jià)與防治[J]. 照明工程學(xué)報(bào)，2010，21（6）： 28-31.

[4]工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院. SJ/T 11141-2012[S]. 北京，2012.

[5]工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院. SJ/T 11281-2007[S]. 北京，2007.