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

0 引言

隨著LED顯示屏技術(shù)飛速發(fā)展，價格逐漸下降，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)，長時間在光污染環(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)動車行車安全；某公園附近的LED廣告屏被指對比度太強(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，會傷害眼睛、影響出行或休息。爭議了半天，卻發(fā)現(xiàn)竟然沒有一個針對性的標(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，根本就不會對LED屏幕亮度做任何調(diào)整，沒有意識到可能會對屏幕周圍的受眾造成影響。也有部分LED顯示屏的運(yùn)營企業(yè)為了吸引眼球，追求不合時宜的顯示效果，一味提高顯示屏的顯示亮度，相互攀比，惡性競爭，造成了公共場所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顯示屏沒有自動亮度調(diào)節(jié)功能，在白天或者周圍環(huán)境照度值較高時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。如果不能及時有效地對其進(jìn)行控制，不僅會帶來能源浪費(fèi)，而且過高亮度的顯示屏還可能會給長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際使用中LED顯示屏亮度的限值。

由于人眼對某個區(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，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顯示屏對人在視覺上產(chǎn)生的光污染極小，基本不需要對LED顯示屏的亮度進(jìn)行限制。根據(jù)日常照度的經(jīng)驗值，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，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。一個是顯示屏顯示面積，第二個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，根據(jù)國內(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cd/m2到200 cd/m2之間，按照不產(chǎn)生眩光的要求，兩個亮度值的比值應(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)驗值（見表 3）。

表3 LED顯示屏亮度的經(jīng)驗值

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 對上海市現(xiàn)行的部分LED顯示屏進(jìn)行現(xiàn)場測試，了解當(dāng)前實用的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個顯示屏超過了1 000 cd/m2。顯示屏亮度在1 000 cd/m2以下時，感覺還可以接受，當(dāng)超過1 500 cd/m2時都覺得太亮。而且大多數(shù)的顯示屏面積都大于10 m2。

1.2.5 對LED顯示屏的不同亮度值進(jìn)行主觀評價的試驗（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畫內(nèi)容，請5名人員進(jìn)行觀察評價。

從主觀評價試驗的結(jié)果看，在顯示屏面積小于10 m2時，觀察者在不同照度環(huán)境下對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，LED顯示屏的亮度值不應(yīng)超過400 cd/m2，200 lx時不應(yīng)超過800 cd/m2，400 lx時不應(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顯示屏實際運(yùn)行的環(huán)境，對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)和公共活動區(qū)、居住小區(qū)等區(qū)域。參考和比較測算后擬定了三個照度值的區(qū)間，見表6。

表4 實際使用中的LED顯示屏的亮度

表5 LED顯示屏亮度主觀評價的試驗

注：觀測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分辨率下觀察靜止圖像時，分辨力夾角為1′ ～ 1.5′，可以計算出最近觀看距離 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，長時間直視屏幕無刺眼、眩暈等不適反應(yīng)；良：亮度適中，稍有偏亮感覺，長時間直視或有輕微不適反應(yīng)；中：亮度偏亮，有不適的感覺，不宜較長時間直視；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LED顯示屏的亮度限值?？紤]到LED顯示屏面積越大對人體產(chǎn)生的光污染就越大，當(dāng)LED顯示屏的面積大于10 m2時，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LED顯示屏亮度限值的研究與分析，給出了實際運(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LED顯示屏運(yùn)營的企業(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量. 實驗與評價研究[D].天津：天津大學(xué)，2007，6.

[3]鐘齊佳. 大屏幕顯示屏光污染評價與防治[J]. 照明工程學(xué)報，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.