LED顯示屏光安全與光污染的若干研究

孫德林

（南京洛普股份有限公司，江蘇 南京 210000）

LED顯示屏光安全與光污染的若干研究

孫德林

（南京洛普股份有限公司，江蘇 南京 210000）

文章首先對(duì)LED顯示屏的光安全問題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)LED顯示屏光污染問題的解決途徑進(jìn)行論述，期望該研究能夠?qū)ED顯示屏光安全問題的消除和光污染的防治有所幫助。

LED顯示屏；光安全；光污染防治

1 LED顯示屏光安全問題分析

1.1 光安全分類

大體上可將光安全分為以下兩類，即光生物安全和干擾光，詳情如圖1所示。

圖1 LED顯示屏光安全分類

1.1.1 光生物

這種類型的光安全主要研究范圍包括紫外、紅外、藍(lán)光以及可見光輻射對(duì)人體組織的傷害問題。常見的光生物危害主要有光化學(xué)紫外對(duì)人體皮膚及眼睛的危害、藍(lán)光對(duì)人體視網(wǎng)膜的危害、紅外敷設(shè)對(duì)眼睛的危害以及光熱對(duì)皮膚的危害等等。在人體的所有感覺器官中，眼睛是最重要的一個(gè)部分，它的自我修復(fù)能力相對(duì)較弱，一旦受到外界的光學(xué)輻射將會(huì)對(duì)眼睛造成不可恢復(fù)的損害，就算可見光都有可能傷害到人們的眼睛，如波長較短的藍(lán)光會(huì)造成視網(wǎng)膜感光細(xì)胞損傷，嚴(yán)重時(shí)可能引起色素上皮功能退化，又如強(qiáng)度較高的輻照會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜熱損傷[1]。

1.1.2 干擾光

由圖1可知，干擾光分為直接性和間接性兩種，前者具體是指視野內(nèi)亮度較高的發(fā)光體直接造成的視覺分辨力下降；后者則是指發(fā)光體并未直接出現(xiàn)在視野內(nèi)，但光投射物體表面反射后進(jìn)入人眼造成的問題。

通過對(duì)國內(nèi)一些LED顯示屏廠家進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，LED顯示屏的最大亮度在6 000～8 000 cd/m2，該數(shù)值并未達(dá)到光生物安全問題的亮度最低值，由此可知，LED顯示屏并不會(huì)對(duì)人的視網(wǎng)膜造成包括藍(lán)光危害在內(nèi)的光生物危害。鑒于此，下面重點(diǎn)對(duì)LED顯示屏的干擾光問題進(jìn)行分析。

1.2 LED顯示屏干擾光的形成原因

1.2.1 自身原因

LED顯示屏具備亮度高的特點(diǎn)，若顯示屏在漆黑夜晚的亮度輸出達(dá)到8 000 cd/m2，那么就會(huì)造成嚴(yán)重的光干擾。

1.2.2 位置原因

觀察者與顯示屏的距離越近，或所站位置與顯示屏形成的對(duì)邊角越大，或觀察者視線方向與顯示屏朝向越趨同，則會(huì)產(chǎn)生更為嚴(yán)重的干擾光。

1.2.3 照度原因

白天與夜晚的環(huán)境照度存在明顯差別，這也就造成同一亮度LED顯示屏在不同時(shí)間段會(huì)產(chǎn)生不同程度的干擾光。

1.2.4 觀察者原因

文本顯示器選用臺(tái)達(dá)品牌，型號(hào)為TP-02G。用于顯示鋼帶運(yùn)行速度，纏繞長度及設(shè)定鋼帶排線間隙寬度等參數(shù)。

觀察者的年齡段、職業(yè)、健康狀況、心理情緒不同，會(huì)感受到不同程度的干擾光。如，經(jīng)常接觸光敏劑或患有眼疾的觀察者，會(huì)對(duì)光較為敏感。

1.2.5 內(nèi)容顯示原因

顯示屏所顯示的圖像內(nèi)容若變化過快，則易引起觀察者的不適感；顏色亮度過高、過渡生硬，也會(huì)引起人眼不適。

1.2.6 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)原因

顯示屏被應(yīng)用于諸多場(chǎng)所中，如道路交通、商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等，由于場(chǎng)所性質(zhì)的不同，其干擾光的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。

1.2.7 環(huán)境原因

環(huán)境條件會(huì)對(duì)顯示屏干擾光帶來明顯影響，若環(huán)境條件較為惡劣，如遇到霧霾、灰塵、霧氣、暴雨、狂風(fēng)等天氣，則會(huì)影響人們對(duì)顯示屏干擾光的判斷，人眼在受到外界因素的影響下，會(huì)造成判斷標(biāo)準(zhǔn)失準(zhǔn)，影響評(píng)價(jià)的客觀性[2]。

2 LED顯示屏光污染問題的解決途徑

LED顯示屏的高亮度特性是產(chǎn)生光污染的重要原因，為了有效解決光污染問題，可采取以下安全防護(hù)方法。

2.1.1 調(diào)整人眼舒適的亮度

根據(jù)顯示屏所處于的環(huán)境光強(qiáng)弱程度，對(duì)LED顯示屏的整體亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在保證顯示屏清晰度的同時(shí)，避免產(chǎn)生刺眼、扎眼的不良視覺感受。通過調(diào)查研究顯示，若人眼習(xí)慣800 cd/m2的環(huán)境亮度，那么人眼能夠看清的亮度為80～8 000 cd/m2，若超出該亮度規(guī)模，人眼必須經(jīng)過數(shù)秒調(diào)理才能逐步看清。所以，LED顯示屏要依托環(huán)境調(diào)整亮度，引入環(huán)境亮度監(jiān)測(cè)設(shè)備，為亮度調(diào)整提供可靠依據(jù)，使顯示屏亮度能夠調(diào)整到人眼舒適觀看的范圍內(nèi)。在夜晚期間，應(yīng)將顯示屏的亮度控制在環(huán)境亮度的10倍以下。

2.1.2 出臺(tái)亮度調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)

許多室外顯示屏到夜晚的亮度過高，造成了嚴(yán)重的光污染，給周圍居民生活帶來一定程度影響。為此，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)出臺(tái)顯示屏亮度調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)光污染的防治，要求顯示屏使用單位必須根據(jù)環(huán)境亮度主動(dòng)調(diào)整亮度輸出，嚴(yán)厲禁止在漆黑夜晚輸出高亮度強(qiáng)光[3]。

2.2 削減藍(lán)光輸出

不同波長的光對(duì)人眼會(huì)帶來不同的視覺感知，由于人眼感知具有一定復(fù)雜性，難以通過光亮度這一衡量標(biāo)準(zhǔn)來反映人眼對(duì)光線的感知，所以可引入輻照量指標(biāo)，將其作為評(píng)判可見光安全能量范圍的標(biāo)準(zhǔn)。在衡量光對(duì)人眼作用時(shí)，不能僅憑人眼對(duì)藍(lán)色光的亮度感受，而是要引入輻照度計(jì)量設(shè)備，用計(jì)量設(shè)備測(cè)得的數(shù)據(jù)來客觀反映藍(lán)色光輸出強(qiáng)度對(duì)視覺感知的影響。LED顯示屏的生產(chǎn)廠家要在保證顯示屏顯示功能的基礎(chǔ)上，適當(dāng)削減藍(lán)光輸出量，從而避免對(duì)人眼造成不適感。

2.3 控制光線散布

合理布設(shè)LED顯示屏的光線，在人眼可視規(guī)模范圍內(nèi)，均勻散布顯示屏輸出的光線能量，避免出現(xiàn)顯示屏局部強(qiáng)光問題。這就要求在生產(chǎn)LED顯示屏?xí)r，必須對(duì)光線照射方向和照射規(guī)模作出嚴(yán)格限定，以達(dá)到有效控制LED顯示屏光污染的目的。

2.4 明示安全防護(hù)方法

在LED顯示屏產(chǎn)品的使用說明書上，要標(biāo)明安全防護(hù)注意事項(xiàng)，重點(diǎn)解說LED顯示屏亮度調(diào)節(jié)的正確方法，闡述清楚人眼長期直視顯示屏可能帶來的傷害。若顯示屏亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障，則可采用人工調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。同時(shí)，還要向社會(huì)公眾普及光污染的安全防護(hù)措施，增強(qiáng)社會(huì)公眾的自我保護(hù)能力。如，不能長期直視顯示屏，盡量避免人眼聚焦顯示屏上的細(xì)節(jié)畫面，避免因LED聚集于眼底而造成視覺亮斑，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?duì)視網(wǎng)膜帶來灼傷[4]。

2.5 提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量

為保證LED顯示屏產(chǎn)品的性能，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品在室內(nèi)外環(huán)境中的亮度檢測(cè)。在室內(nèi)檢測(cè)的過程中，工作人員要佩戴亮度衰減2～4倍的黑色墨鏡，在近距離范圍內(nèi)觀測(cè)顯示屏的細(xì)節(jié)是否存在問題。在室外檢測(cè)過程中，工作人員要佩戴亮度衰減4～8倍的黑色墨鏡。特別是在漆黑環(huán)境下開展檢測(cè)工作，工作人員必須佩戴安全防護(hù)工具，這樣才能避免工作人員暴露在強(qiáng)光下。

2.6 引入先進(jìn)技術(shù)

LED顯示屏在不同時(shí)間段、不同地點(diǎn)環(huán)境的亮度變化存在明顯差異。一旦顯示屏亮度輸出超過環(huán)境亮度的60%，就會(huì)對(duì)人眼帶來不適感，產(chǎn)生光污染。所以，應(yīng)為LED顯示屏配備戶外亮度采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集環(huán)境亮度，并將環(huán)境亮度信息傳輸?shù)街行目刂剖遥芍行目刂剖腋鶕?jù)已接收的數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)計(jì)算出最為適宜的顯示屏輸出亮度，并以此作為亮度調(diào)節(jié)的依據(jù)。此外，在LED顯示屏中應(yīng)引入多級(jí)灰度矯正技術(shù)，改善普通8 bit色彩顯示屏色彩過渡生硬的問題，避免給人眼帶來強(qiáng)烈的不適感。在多級(jí)灰度矯正技術(shù)的支撐下，可將原本顯示屏系統(tǒng)的色彩顯示層次提升到14 bit，從而給人眼帶來柔和的色彩過渡，降低光對(duì)人眼的刺激。

3 結(jié)語

綜上所述，LED顯示屏作為一種光源，其在運(yùn)行的過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)光安全與光污染問題，為有效防止LED顯示屏對(duì)人體造成的危害，應(yīng)當(dāng)在全面分析其光安全問題的基礎(chǔ)上，采取合理可行的措施消除LED顯示屏的光污染，由此除了能夠?yàn)槿梭w健康提供保障之外，還能為LED顯示屏應(yīng)用范圍的拓寬提供幫助。

[1]劉秀娟，趙英.室內(nèi)LED顯示屏光安全及標(biāo)準(zhǔn)化研究[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2014（11）：98-100.

[2]劉秀娟，趙英，周鋼.室外LED顯示屏光安全及評(píng)價(jià)[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2015（5）：141-143.

[3]屠孟龍.戶外全彩LED顯示屏光污染防治及技術(shù)解決方案探討[J].電子科學(xué)技術(shù)，2014（11）：175-177.

[4]徐永福.室外LED顯示屏光安全及評(píng)價(jià)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（5）：168-170.

Research on LED display light safety and light pollution

Sun Delin
（Nanjing Luopu Limited by Share Ltd., Nanjing 210000, China）

This paper fi rst brie fl y analyzes the light safety problems of the LED display, based on this, solutions to solve the light pollution problem of LED display are discussed in, which is expected to be helpful for elimination of light safety problems and light pollution of LED display.

LED display; light safety; prevention and treatment of light pollution

孫德林（1986— ），男，江蘇南京，大專，助理工程師；研究方向：LED施工現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目管理。