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LED顯示屏的光安全問題進行簡要分析，在此基礎上對LED顯示屏光污染問題的解決途徑進行論述，期望該研究能夠對LED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、藍光以及可見光輻射對人體組織的傷害問題。常見的光生物危害主要有光化學紫外對人體皮膚及眼睛的危害、藍光對人體視網膜的危害、紅外敷設對眼睛的危害以及光熱對皮膚的危害等等。在人體的所有感覺器官中，眼睛是最重要的一個部分，它的自我修復能力相對較弱，一旦受到外界的光學輻射將會對眼睛造成不可恢復的損害，就算可見光都有可能傷害到人們的眼睛，如波長較短的藍光會造成視網膜感光細胞損傷，嚴重時可能引起色素上皮功能退化，又如強度較高的輻照會導致視網膜熱損傷[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亮度較高的發光體直接造成的視覺分辨力下降；后者則是指發光體并未直接出現在視野內，但光投射物體表面反射后進入人眼造成的問題。

通過對國內一些LED顯示屏廠家進行調查后發現，LED顯示屏的最大亮度在6 000～8 000 cd/m2，該數值并未達到光生物安全問題的亮度最低值，由此可知，LED顯示屏并不會對人的視網膜造成包括藍光危害在內的光生物危害。鑒于此，下面重點對LED顯示屏的干擾光問題進行分析。

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，若顯示屏在漆黑夜晚的亮度輸出達到8 000 cd/m2，那么就會造成嚴重的光干擾。

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邊角越大，或觀察者視線方向與顯示屏朝向越趨同，則會產生更為嚴重的干擾光。

1.2.3 照度原因

白天與夜晚的環境照度存在明顯差別，這也就造成同一亮度LED顯示屏在不同時間段會產生不同程度的干擾光。

1.2.4 觀察者原因

文本顯示器選用臺達品牌，型號為TP-02G。用于顯示鋼帶運行速度，纏繞長度及設定鋼帶排線間隙寬度等參數。

觀察者的年齡段、職業、健康狀況、心理情緒不同，會感受到不同程度的干擾光。如，經常接觸光敏劑或患有眼疾的觀察者，會對光較為敏感。

1.2.5 內容顯示原因

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

1.2.6 評價標準原因

顯示屏被應用于諸多場所中，如道路交通、商業區、居民區等，由于場所性質的不同，其干擾光的評價標準也有所不同。

1.2.7 環境原因

環境條件會對顯示屏干擾光帶來明顯影響，若環境條件較為惡劣，如遇到霧霾、灰塵、霧氣、暴雨、狂風等天氣，則會影響人們對顯示屏干擾光的判斷，人眼在受到外界因素的影響下，會造成判斷標準失準，影響評價的客觀性[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方法。

2.1.1 調整人眼舒適的亮度

根據顯示屏所處于的環境光強弱程度，對LED顯示屏的整體亮度進行調節，在保證顯示屏清晰度的同時，避免產生刺眼、扎眼的不良視覺感受。通過調查研究顯示，若人眼習慣800 cd/m2的環境亮度，那么人眼能夠看清的亮度為80～8 000 cd/m2，若超出該亮度規模，人眼必須經過數秒調理才能逐步看清。所以，LED顯示屏要依托環境調整亮度，引入環境亮度監測設備，為亮度調整提供可靠依據，使顯示屏亮度能夠調整到人眼舒適觀看的范圍內。在夜晚期間，應將顯示屏的亮度控制在環境亮度的10倍以下。

2.1.2 出臺亮度調整標準

許多室外顯示屏到夜晚的亮度過高，造成了嚴重的光污染，給周圍居民生活帶來一定程度影響。為此，有關部門應當出臺顯示屏亮度調整標準，加強對光污染的防治，要求顯示屏使用單位必須根據環境亮度主動調整亮度輸出，嚴厲禁止在漆黑夜晚輸出高亮度強光[3]。

2.2 削減藍光輸出

不同波長的光對人眼會帶來不同的視覺感知，由于人眼感知具有一定復雜性，難以通過光亮度這一衡量標準來反映人眼對光線的感知，所以可引入輻照量指標，將其作為評判可見光安全能量范圍的標準。在衡量光對人眼作用時，不能僅憑人眼對藍色光的亮度感受，而是要引入輻照度計量設備，用計量設備測得的數據來客觀反映藍色光輸出強度對視覺感知的影響。LED顯示屏的生產廠家要在保證顯示屏顯示功能的基礎上，適當削減藍光輸出量，從而避免對人眼造成不適感。

2.3 控制光線散布

合理布設LED顯示屏的光線，在人眼可視規模范圍內，均勻散布顯示屏輸出的光線能量，避免出現顯示屏局部強光問題。這就要求在生產LED顯示屏時，必須對光線照射方向和照射規模作出嚴格限定，以達到有效控制LED顯示屏光污染的目的。

2.4 明示安全防護方法

在LED顯示屏產品的使用說明書上，要標明安全防護注意事項，重點解說LED顯示屏亮度調節的正確方法，闡述清楚人眼長期直視顯示屏可能帶來的傷害。若顯示屏亮度自動調節系統出現運行故障，則可采用人工調節的方式進行亮度調節。同時，還要向社會公眾普及光污染的安全防護措施，增強社會公眾的自我保護能力。如，不能長期直視顯示屏，盡量避免人眼聚焦顯示屏上的細節畫面，避免因LED聚集于眼底而造成視覺亮斑，嚴重時甚至會對視網膜帶來灼傷[4]。

2.5 提升產品性能和質量

為保證LED顯示屏產品的性能，應加強對產品在室內外環境中的亮度檢測。在室內檢測的過程中，工作人員要佩戴亮度衰減2～4倍的黑色墨鏡，在近距離范圍內觀測顯示屏的細節是否存在問題。在室外檢測過程中，工作人員要佩戴亮度衰減4～8倍的黑色墨鏡。特別是在漆黑環境下開展檢測工作，工作人員必須佩戴安全防護工具，這樣才能避免工作人員暴露在強光下。

2.6 引入先進技術

LED顯示屏在不同時間段、不同地點環境的亮度變化存在明顯差異。一旦顯示屏亮度輸出超過環境亮度的60%，就會對人眼帶來不適感，產生光污染。所以，應為LED顯示屏配備戶外亮度采集系統，實時采集環境亮度，并將環境亮度信息傳輸到中心控制室，由中心控制室根據已接收的數據信息，自動計算出最為適宜的顯示屏輸出亮度，并以此作為亮度調節的依據。此外，在LED顯示屏中應引入多級灰度矯正技術，改善普通8 bit色彩顯示屏色彩過渡生硬的問題，避免給人眼帶來強烈的不適感。在多級灰度矯正技術的支撐下，可將原本顯示屏系統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，降低光對人眼的刺激。

3 結語

綜上所述，LED顯示屏作為一種光源，其在運行的過程中不可避免地會出現光安全與光污染問題，為有效防止LED顯示屏對人體造成的危害，應當在全面分析其光安全問題的基礎上，采取合理可行的措施消除LED顯示屏的光污染，由此除了能夠為人體健康提供保障之外，還能為LED顯示屏應用范圍的拓寬提供幫助。

[1]劉秀娟，趙英.室內LED顯示屏光安全及標準化研究[J].信息技術與標準化，2014（11）：98-100.

[2]劉秀娟，趙英，周鋼.室外LED顯示屏光安全及評價[J].信息技術與標準化，2015（5）：141-143.

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

[4]徐永福.室外LED顯示屏光安全及評價[J].科技經濟導刊，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施工現場項目管理。