孙德林

（南京洛普股份有限公司，江苏 南京 210000）

LED显示屏光安全与光污染的若干研究

孙德林

（南京洛普股份有限公司，江苏 南京 210000）

文章首先对LED显示屏的光安全问题进行简要分析，在此基础上对LED显示屏光污染问题的解决途径进行论述，期望该研究能够对LED显示屏光安全问题的消除和光污染的防治有所帮助。

LED显示屏；光安全；光污染防治

1 LED显示屏光安全问题分析

1.1 光安全分类

大体上可将光安全分为以下两类，即光生物安全和干扰光，详情如图1所示。

图1 LED显示屏光安全分类

1.1.1 光生物

这种类型的光安全主要研究范围包括紫外、红外、蓝光以及可见光辐射对人体组织的伤害问题。常见的光生物危害主要有光化学紫外对人体皮肤及眼睛的危害、蓝光对人体视网膜的危害、红外敷设对眼睛的危害以及光热对皮肤的危害等等。在人体的所有感觉器官中，眼睛是最重要的一个部分，它的自我修复能力相对较弱，一旦受到外界的光学辐射将会对眼睛造成不可恢复的损害，就算可见光都有可能伤害到人们的眼睛，如波长较短的蓝光会造成视网膜感光细胞损伤，严重时可能引起色素上皮功能退化，又如强度较高的辐照会导致视网膜热损伤[1]。

1.1.2 干扰光

由图1可知，干扰光分为直接性和间接性两种，前者具体是指视野内亮度较高的发光体直接造成的视觉分辨力下降；后者则是指发光体并未直接出现在视野内，但光投射物体表面反射后进入人眼造成的问题。

通过对国内一些LED显示屏厂家进行调查后发现，LED显示屏的最大亮度在6 000～8 000 cd/m2，该数值并未达到光生物安全问题的亮度最低值，由此可知，LED显示屏并不会对人的视网膜造成包括蓝光危害在内的光生物危害。鉴于此，下面重点对LED显示屏的干扰光问题进行分析。

1.2 LED显示屏干扰光的形成原因

1.2.1 自身原因

LED显示屏具备亮度高的特点，若显示屏在漆黑夜晚的亮度输出达到8 000 cd/m2，那么就会造成严重的光干扰。

1.2.2 位置原因

观察者与显示屏的距离越近，或所站位置与显示屏形成的对边角越大，或观察者视线方向与显示屏朝向越趋同，则会产生更为严重的干扰光。

1.2.3 照度原因

白天与夜晚的环境照度存在明显差别，这也就造成同一亮度LED显示屏在不同时间段会产生不同程度的干扰光。

1.2.4 观察者原因

文本显示器选用台达品牌，型号为TP-02G。用于显示钢带运行速度，缠绕长度及设定钢带排线间隙宽度等参数。

观察者的年龄段、职业、健康状况、心理情绪不同，会感受到不同程度的干扰光。如，经常接触光敏剂或患有眼疾的观察者，会对光较为敏感。

1.2.5 内容显示原因

显示屏所显示的图像内容若变化过快，则易引起观察者的不适感；颜色亮度过高、过渡生硬，也会引起人眼不适。

1.2.6 评价标准原因

显示屏被应用于诸多场所中，如道路交通、商业区、居民区等，由于场所性质的不同，其干扰光的评价标准也有所不同。

1.2.7 环境原因

环境条件会对显示屏干扰光带来明显影响，若环境条件较为恶劣，如遇到雾霾、灰尘、雾气、暴雨、狂风等天气，则会影响人们对显示屏干扰光的判断，人眼在受到外界因素的影响下，会造成判断标准失准，影响评价的客观性[2]。

2 LED显示屏光污染问题的解决途径

LED显示屏的高亮度特性是产生光污染的重要原因，为了有效解决光污染问题，可采取以下安全防护方法。

2.1.1 调整人眼舒适的亮度

根据显示屏所处于的环境光强弱程度，对LED显示屏的整体亮度进行调节，在保证显示屏清晰度的同时，避免产生刺眼、扎眼的不良视觉感受。通过调查研究显示，若人眼习惯800 cd/m2的环境亮度，那么人眼能够看清的亮度为80～8 000 cd/m2，若超出该亮度规模，人眼必须经过数秒调理才能逐步看清。所以，LED显示屏要依托环境调整亮度，引入环境亮度监测设备，为亮度调整提供可靠依据，使显示屏亮度能够调整到人眼舒适观看的范围内。在夜晚期间，应将显示屏的亮度控制在环境亮度的10倍以下。

2.1.2 出台亮度调整标准

许多室外显示屏到夜晚的亮度过高，造成了严重的光污染，给周围居民生活带来一定程度影响。为此，有关部门应当出台显示屏亮度调整标准，加强对光污染的防治，要求显示屏使用单位必须根据环境亮度主动调整亮度输出，严厉禁止在漆黑夜晚输出高亮度强光[3]。

2.2 削减蓝光输出

不同波长的光对人眼会带来不同的视觉感知，由于人眼感知具有一定复杂性，难以通过光亮度这一衡量标准来反映人眼对光线的感知，所以可引入辐照量指标，将其作为评判可见光安全能量范围的标准。在衡量光对人眼作用时，不能仅凭人眼对蓝色光的亮度感受，而是要引入辐照度计量设备，用计量设备测得的数据来客观反映蓝色光输出强度对视觉感知的影响。LED显示屏的生产厂家要在保证显示屏显示功能的基础上，适当削减蓝光输出量，从而避免对人眼造成不适感。

2.3 控制光线散布

合理布设LED显示屏的光线，在人眼可视规模范围内，均匀散布显示屏输出的光线能量，避免出现显示屏局部强光问题。这就要求在生产LED显示屏时，必须对光线照射方向和照射规模作出严格限定，以达到有效控制LED显示屏光污染的目的。

2.4 明示安全防护方法

在LED显示屏产品的使用说明书上，要标明安全防护注意事项，重点解说LED显示屏亮度调节的正确方法，阐述清楚人眼长期直视显示屏可能带来的伤害。若显示屏亮度自动调节系统出现运行故障，则可采用人工调节的方式进行亮度调节。同时，还要向社会公众普及光污染的安全防护措施，增强社会公众的自我保护能力。如，不能长期直视显示屏，尽量避免人眼聚焦显示屏上的细节画面，避免因LED聚集于眼底而造成视觉亮斑，严重时甚至会对视网膜带来灼伤[4]。

2.5 提升产品性能和质量

为保证LED显示屏产品的性能，应加强对产品在室内外环境中的亮度检测。在室内检测的过程中，工作人员要佩戴亮度衰减2～4倍的黑色墨镜，在近距离范围内观测显示屏的细节是否存在问题。在室外检测过程中，工作人员要佩戴亮度衰减4～8倍的黑色墨镜。特别是在漆黑环境下开展检测工作，工作人员必须佩戴安全防护工具，这样才能避免工作人员暴露在强光下。

2.6 引入先进技术

LED显示屏在不同时间段、不同地点环境的亮度变化存在明显差异。一旦显示屏亮度输出超过环境亮度的60%，就会对人眼带来不适感，产生光污染。所以，应为LED显示屏配备户外亮度采集系统，实时采集环境亮度，并将环境亮度信息传输到中心控制室，由中心控制室根据已接收的数据信息，自动计算出最为适宜的显示屏输出亮度，并以此作为亮度调节的依据。此外，在LED显示屏中应引入多级灰度矫正技术，改善普通8 bit色彩显示屏色彩过渡生硬的问题，避免给人眼带来强烈的不适感。在多级灰度矫正技术的支撑下，可将原本显示屏系统的色彩显示层次提升到14 bit，从而给人眼带来柔和的色彩过渡，降低光对人眼的刺激。

3 结语

综上所述，LED显示屏作为一种光源，其在运行的过程中不可避免地会出现光安全与光污染问题，为有效防止LED显示屏对人体造成的危害，应当在全面分析其光安全问题的基础上，采取合理可行的措施消除LED显示屏的光污染，由此除了能够为人体健康提供保障之外，还能为LED显示屏应用范围的拓宽提供帮助。

[1]刘秀娟，赵英.室内LED显示屏光安全及标准化研究[J].信息技术与标准化，2014（11）：98-100.

[2]刘秀娟，赵英，周钢.室外LED显示屏光安全及评价[J].信息技术与标准化，2015（5）：141-143.

[3]屠孟龙.户外全彩LED显示屏光污染防治及技术解决方案探讨[J].电子科学技术，2014（11）：175-177.

[4]徐永福.室外LED显示屏光安全及评价[J].科技经济导刊，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

孙德林（1986— ），男，江苏南京，大专，助理工程师；研究方向：LED施工现场项目管理。