对公共场所LED显示屏光污染的限制

2013-09-07奚玉成陈雪松上海市质量监督检验技术研究院

上海计量测试 2013年5期

奚玉成陈雪松 / 上海市质量监督检验技术研究院

0 引言

随着LED显示屏技术飞速发展，价格逐渐下降，LED显示屏已广泛地应用于各行各业，不仅在繁华的商圈使用，而且已推广到普通的小区楼宇。与此同时LED显示屏产生的“光污染”问题也越来越多。所谓光污染是指过量的光辐射对人类生活和生产环境造成不良影响的现象。有研究发现，长时间在光污染环境下工作和生活的人，视网膜和虹膜都会受到不同程度的损害，视力下降，白内障的发病率高达45%，它还会使人头昏心烦，甚至发生失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等类似神经衰弱的症状。

上海某商城LED广告屏曾被指太亮，影响高架上的机动车行车安全；某公园附近的LED广告屏被指对比度太强，过于刺眼，遭群众投诉。如今出现的众多光污染案例，不得不引起人们冷静思考，究竟LED屏该多亮？LED亮度是一个非常有弹性的指标，广告商认为亮度要大一些，才有利于广告的宣传效果，而市民认为屏幕太亮，会伤害眼睛、影响出行或休息。争议了半天，却发现竟然没有一个针对性的标准。2004年上海曾经颁布DB31/T 316-2004《上海市城市环境(装饰)照明规范》[1]，但其中只规定了传统户外广告和招牌的照明亮度，并不适合LED电子显示屏，这项规范明显滞后。

1 LED显示屏亮度的限值

1.1 LED显示屏光污染产生的原因

LED显示屏光污染产生的根源，往往是由于某些企业对LED显示屏如何正确合理地使用并不是很了解，屏幕安装完成后，根本就不会对LED屏幕亮度做任何调整，没有意识到可能会对屏幕周围的受众造成影响。也有部分LED显示屏的运营企业为了吸引眼球，追求不合时宜的显示效果，一味提高显示屏的显示亮度，相互攀比，恶性竞争，造成了公共场所LED显示屏周边严重的“光污染”。还有一些企业由于技术不到位，LED显示屏没有自动亮度调节功能，在白天或者周围环境照度值较高时LED显示屏的亮度是合适的，一旦到了晚上环境照度值降低后，没有及时调整LED显示屏的亮度，导致了“光污染”的发生。而随着LED大屏幕数量不断增加，“光污染”现象越来越严重。如果不能及时有效地对其进行控制，不仅会带来能源浪费，而且过高亮度的显示屏还可能会给长期在附近工作和生活的人群带来严重的心理和生理伤害。

1.2 确定亮度限值的依据

为了减少光污染，就要降低LED显示屏在运行过程中的亮度，最关键的问题就是要确定在实际使用中LED显示屏亮度的限值。

由于人眼对某个区域感觉到的亮度不仅依赖于它自身的亮度，还与它的背景有关。所以在考虑LED显示屏亮度限值的同时，还要考虑LED屏幕运行的周围环境的背景亮度，也就是LED显示屏周围环境的照度。所以在确定LED显示屏亮度的限值的前提，要对LED屏幕周围的环境照度进行划分，不同环境照度下的LED显示屏亮度限值将有所区别。由于白天或者在室内光线较好的情况下，此时的环境照度值比较高（LED显示屏周围背景亮度高），LED显示屏对人在视觉上产生的光污染极小，基本不需要对LED显示屏的亮度进行限制。根据日常照度的经验值，选择照度值在400 lx以下，才考虑去限制LED显示屏的亮度。照度值在400 lx时，已经相当于非常明亮的室内照明了。

1.2.1 DB31/T 316-2004中对广告、招牌的最大允许亮度的限值的相关内容，与LED显示屏具有非常相似的特性（见表1）。

表1 商业中心区内的广告、招牌的最大允许亮度[注]

从表1和其注释中可以看出广告、招牌亮度限值是由两方面的因素来决定。一个是显示屏显示面积，第二个是显示屏所在的地点。广告、招牌显示的面积越小的亮度限值就越高（亮度限值与面积成反比）。地点的划分也是根据不同环境的照度值而确定，其中居住小区的照度值最低，其亮度限值也最低（亮度限值与周围环境照度成正比）。

1.2.2 北京和南京等大城市都出台了《户外电子显示屏设置规范》，规定在商业区及其周边设置的户外电子显示屏，夜间亮度值应不大于1 000 cd/m2；在其他地区设置的户外电子显示屏，夜间亮度值应不大于400 cd/m2。

还有某些城市(重庆、武汉、天津等)照明相关规定（见表2）。

同时，根据国内外的研究认为：广告、标志的亮度与背景亮度的关系，前者应是后者亮度的5 ～10倍，超过10倍则会产生眩光[3]。在一般情况下，不同地方的背景亮度大约在几个cd/m2到200 cd/m2之间，按照不产生眩光的要求，两个亮度值的比值应该是5 ～ 10倍，所以广告、标志的亮度就不应该超过2 000 cd/m2，最好是控制在1 000 cd/m2以下。通过以上广告、标志照明的最大允许亮度限值讨论，可以考虑并借鉴到LED显示屏的亮度限值的制定。

表2 商业街区的最大允许亮度[注]

1.2.3 参考一些LED显示屏生产企业在安装LED显示屏过程中，调试LED显示屏亮度的经验值（见表 3）。

表3 LED显示屏亮度的经验值

从表3可以看出，生产企业在安装LED显示屏的过程中，是考虑到周围环境照度的。在背景亮的地方，LED显示屏的亮度就调整得亮一些，亮度限值与周围环境照度成正比。

1.2.4 对上海市现行的部分LED显示屏进行现场测试，了解当前实用的LED显示屏的亮度的一些情况（见表4）。

可以发现表4中大多数的LED显示屏的亮度都在1 000 cd/m2以下，显示屏亮度700 ～ 1 000 cd/m2数量最多，仅有4个显示屏超过了1 000 cd/m2。显示屏亮度在1 000 cd/m2以下时，感觉还可以接受，当超过1 500 cd/m2时都觉得太亮。而且大多数的显示屏面积都大于10 m2。

1.2.5 对LED显示屏的不同亮度值进行主观评价的试验（见表5）。

按照SJ/T 11141-2012[4]和SJ/T 11281-2007[5]标准中规定的测试方法，将LED显示屏的亮度调整到固定值后，播放固定的广告和动画内容，请5名人员进行观察评价。

从主观评价试验的结果看，在显示屏面积小于10 m2时，观察者在不同照度环境下对显示屏同一亮度值的感觉是不同的，也就是说亮度的限值应该和环境照度成正比。在环境照度值为50 lx时，LED显示屏的亮度值不应超过400 cd/m2，200 lx时不应超过800 cd/m2，400 lx时不应超过1 200 cd/m2。

1.3 不同照度值环境的划分

通过以上讨论，在环境照度400 lx以下，结合LED显示屏实际运行的环境，对LED显示屏周围的环境按不同照度值进行划分。其中2004年上海颁布的DB31/T 316-2004，将周围环境划分为商业中心区、行政办公区和公共活动区、居住小区等区域。参考和比较测算后拟定了三个照度值的区间，见表6。

表4 实际使用中的LED显示屏的亮度

表5 LED显示屏亮度主观评价的试验

注：观测距离是以最近观看距离为依据。从生理角度来讲，人眼在中等亮度和中等相对分辨率下观察静止图像时，分辨力夹角为1′ ～ 1.5′，可以计算出最近观看距离 L = 3 438 d / θ（L为最近观看距离，d为像素间距，θ为人眼分辨力夹角、一般为1′ ～ 1.5′（见图1）。优：亮度适中，长时间直视屏幕无刺眼、眩晕等不适反应；良：亮度适中，稍有偏亮感觉，长时间直视或有轻微不适反应；中：亮度偏亮，有不适的感觉，不宜较长时间直视；差：亮度刺眼，无继续观看下去的欲望；劣：亮度极其刺眼，根本无法观看。