為此，國內(nèi)部分城市于近期相繼出臺了一系列控制光污染的法規(guī)，同時(shí)拆除了大量造成嚴(yán)重光污染的LED顯示屏。那么，如何從源頭減少LED顯示屏的光污染，成為戶外全彩LED顯示屏行業(yè)健康發(fā)展亟待解決的問題。
防治戶外燈光光污染不同類型有不同辦法
對光污染目前沒有統(tǒng)一的定義，比較能接受的說法是：光污染是由外溢光、雜散光的不利影響造成的不良照明環(huán)境。
目前，關(guān)于戶外燈光的光污染，國際上還沒有各個(gè)國家普遍接受的定義與限制標(biāo)準(zhǔn)。國際照明委員會(CIE)對戶外燈光的光污染，進(jìn)行過視覺研究，并針對不同的光污染類型，提出了相應(yīng)的限制標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)于LED顯示屏的光污染防治，在全球范圍內(nèi)，除了上海市頒布了LED顯示屏最大亮度的限定值外，全球還沒有專門針對戶外LED顯示屏的光污染限制標(biāo)準(zhǔn)。
對光污染的理解，目前還沒有統(tǒng)一的定義。比較能接受的說法是：光污染是由外溢光、雜散光的不利影響造成的不良照明環(huán)境。狹義地講，即為有害光的消極影響，其數(shù)量或方向足以引起人們煩躁、不舒適、注意力不集中或降低對于一些重要信息(如交通信號)的感知能力。對動物、植物亦會產(chǎn)生不良影響的外溢光、雜散光都屬于有害光。
從這個(gè)定義中，可以看出兩點(diǎn)：一是光污染是針對夜間光環(huán)境中的事物而言的;二是光污染不是以確定的光線量多少界定的，而是考察出射光線是否對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面的影響，所以不能單純根據(jù)一個(gè)區(qū)域或一個(gè)照明設(shè)備的亮度水平或出光量來評價(jià)光污染。
國際照明委員會(CIE)關(guān)于戶外燈光對居民造成的影響，主要采用4個(gè)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行評價(jià)，包括光入侵、建筑物外墻及招牌的光度、眩光及夜空輝光。
光入侵是指經(jīng)窗戶溢散入屋的光線。建筑物外墻及招牌光度是以發(fā)光體為基礎(chǔ)的參數(shù)，用以評估來自建筑物外墻表面和招牌的光度。
對居民產(chǎn)生的眩光是指居民直視明亮照明設(shè)備而導(dǎo)致的煩躁、注意力分散或不適。對道路使用者產(chǎn)生的眩光，是用來量度道路使用者從正常觀察方向直視明亮光源，感到煩躁、注意力分散或不適而導(dǎo)致的失能眩光。
夜空輝光是指夜空被人工照明和自然大氣及天體因素而照亮。戶外燈光裝置發(fā)出的光線(包括直接向上溢散及從地面反射的光線)均可引致夜空輝光。夜空輝光增加了天空漆黑部分的光亮度，減弱星星或其它天體與夜空背景之間的對比，以致影響天文學(xué)家觀測天體的能力。
防治光污染的目的是在滿足照明要求的前提下，將有害光量減少到不對周圍環(huán)境和人產(chǎn)生危害的水平。指導(dǎo)思想是減少或消除產(chǎn)生光污染的那部分光線。國際照明委員會(CIE)建議，根據(jù)一般環(huán)境亮度，把不同地區(qū)劃分為本質(zhì)上漆黑、低照明區(qū)域、中照明區(qū)域和高照明區(qū)域等4類照明區(qū)域。對不同區(qū)域，光污染的防治有不同的辦法。
一是對居住區(qū)的光入侵防治。對居住區(qū)光污染的防治，主要是減少居民住宅窗戶的光入侵。國際照明委員會(CIE)對住宅的光入侵進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。
二是影響行人的眩光防治。對行人構(gòu)成危害的光污染主要來自于燈具光面本身的亮度和路面或其他表面反射光線的亮度。國際照明委員會(CIE)和一些發(fā)達(dá)國家都采用規(guī)定燈具最大發(fā)光強(qiáng)度或亮度的方法對此進(jìn)行限制。
三是對產(chǎn)生夜空輝光的上射光的防治。戶外燈具的光源向不同方向射出光線，在需要照射的有效范圍內(nèi)的光是有用的，但是在不需要照射的范圍內(nèi)也會有溢出光，形成光污染。特別是上射光會產(chǎn)生夜空輝光，形成嚴(yán)重的夜空光污染。國際上不同的國家、專業(yè)協(xié)會等，對上射光都有嚴(yán)格的控制，國際照明委員會(CIE)、英國對上射光占燈具總光通量的比例均做了限定。
戶外全彩LED屏光污染防治是新領(lǐng)域
為了解決顯示屏上射光污染，最佳的方案是顯示屏通過技術(shù)手段，盡量減少上射光的數(shù)量，從而達(dá)到減少上射光的光污染問題。
戶外全彩LED顯示屏的光污染研究，還是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，目前還沒有一個(gè)業(yè)界都能接受的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，參考國際照明委員會(CIE)對戶外燈具光污染的研究結(jié)果，LED顯示屏的光污染也涉及到光入侵、LED顯示屏的亮度、眩光及夜空輝光等幾個(gè)方面。
全球及各專業(yè)協(xié)會，對LED顯示屏的光污染均缺少統(tǒng)一的規(guī)定，結(jié)合國際照明委員會(CIE)對各類戶外光源的規(guī)定，本文將對LED顯示屏的光污染進(jìn)行初步探討。
一是居住區(qū)的光入侵防治。LED顯示屏對居住區(qū)的光入侵，無法單獨(dú)定義。因?yàn)槌薒ED顯示屏之外，還有戶外路燈等其他光源。對居住區(qū)的光入侵限制，可以參照國際照明委員會(CIE)的相關(guān)限制，但是無法單獨(dú)區(qū)分LED顯示屏光污染的具體數(shù)值。要減少LED顯示屏對居住區(qū)的光入侵，可以通過調(diào)節(jié)LED顯示屏的亮度，以及減少上射光的數(shù)量，來降低LED顯示屏的光入侵。
二是影響行人的眩光及顯示屏亮度的防治。LED顯示屏眩光對行人的干擾，涉及到個(gè)人對顯示屏亮度的主觀評價(jià)，比較難限定。國際照明委員會(CIE)對眩光源進(jìn)行過視覺試驗(yàn)研究，并對眩光源亮度進(jìn)行了限制。此外，上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局在2013年6月17日發(fā)布了全國首個(gè)LED顯示屏亮度限制標(biāo)準(zhǔn)DB31/708-2013，《公共場所發(fā)光二極管(LED)顯示屏最大可視亮度限值和測量方法》，對LED顯示屏的最大亮度值進(jìn)行了限制。
三是對產(chǎn)生夜空輝光的上射光的防治。LED顯示屏由于是對稱發(fā)光，因此上視角范圍內(nèi)的上射光，成為了居住區(qū)光入侵以及夜空輝光的光污染來源。由于LED顯示屏對稱發(fā)光的特性，無法采用國際照明委員會(CIE)規(guī)定的上射光占據(jù)總體光通量的最大比例來進(jìn)行限制。到目前為止，對于LED顯示屏上射光的光污染問題，全球都還沒有相關(guān)的限制。
為了解決顯示屏上射光污染，最佳的方案是顯示屏通過技術(shù)手段，盡量減少上射光的數(shù)量，從而達(dá)到減少上射光的光污染問題。
為了減少顯示屏的光污染，業(yè)界提出了許多LED顯示屏光污染的解決方案，主要措施有4種：一是合理規(guī)劃顯示屏面積和安裝位置。根據(jù)觀看的距離、周圍環(huán)境和觀看角度，合理規(guī)劃顯示面積和位置。二是播放內(nèi)容的選擇和設(shè)計(jì)。播放畫面盡量不采用白色的底色，盡量要采用比較柔和的底色，畫面在變換的時(shí)候要有一個(gè)過渡，不要采用閃爍太多的畫面。三是采用多級灰度矯正技術(shù)改善色彩柔和度。LED顯示屏采用更多的灰度等級，看起來色彩柔和，過渡自然。四是采用可自動調(diào)節(jié)亮度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。不同的時(shí)間、環(huán)境亮度變化很大，如果顯示屏的亮度大于環(huán)境過多，特別是在晚上，強(qiáng)烈的眩光會造成人們眼睛的不適應(yīng)。通過自動亮度調(diào)整系統(tǒng)，就能自動換算適合環(huán)境的播出亮度，避免光污染。
LED顯示屏減少光污染器件級解決方案
可以通過對LAMP器件進(jìn)行非對稱的光學(xué)設(shè)計(jì)，將上視角的部分能量，轉(zhuǎn)移到下視角的可視范圍內(nèi)，從而減少光污染。
除了以上業(yè)界常用的控制光污染的措施外，還有一種器件級的解決方案，即通過減少上射光以及無效可視范圍內(nèi)的光的亮度，來減少光污染。
要減少LED顯示屏的光污染，最佳的方法是控制光線的出光方向與光能量的分布范圍。也就是在有效可視范圍內(nèi)，全部是有用光，需要將光能量盡量多地集中在有效可視范圍內(nèi)。在無效可視范圍的光，是有害光，需要盡量減少光能量在無效可視范圍內(nèi)的分布，從而達(dá)到減少光污染的目標(biāo)。
LAMP器件非對稱光學(xué)設(shè)計(jì)可以減少光污染。顯示屏通常安裝于一定的高度，且垂直于水平面安裝，人們通常是仰視觀看顯示屏，下視角為有效可視范圍，上視角為無效可視范圍，會造成嚴(yán)重的光污染。為了達(dá)到節(jié)能與減少光污染的目的，依照LED顯示屏通常仰視的應(yīng)用環(huán)境和觀看習(xí)慣，提出了LAMP器件光學(xué)非對稱的設(shè)想。通過對LAMP器件進(jìn)行非對稱的光學(xué)設(shè)計(jì)，將上視角的部分能量，轉(zhuǎn)移到下視角的可視范圍內(nèi)，從而達(dá)到增加下視角有效可視范圍內(nèi)亮度，同時(shí)減少上視角無效可視范圍內(nèi)光污染的目的。
減少上視角無效可視范圍內(nèi)的光污染。為了對比非對稱LAMP器件與正常LAMP器件在上視角無效可視范圍內(nèi)的光污染，將非對稱LAMP器件箱體與正常LAMP器件箱體功率調(diào)整為相同，對上視角范圍內(nèi)不同仰視角度下的亮度進(jìn)行對比。在上視角范圍內(nèi)，從非對稱LAMP箱體亮度與正常LAMP箱體亮度對比來看，采用非對稱光學(xué)設(shè)計(jì)的LAMP器件，在不同的俯視角度下，可以減少光污染10%～50%。
減少下視角無效可視范圍內(nèi)的光污染。在下視角有效可視范圍內(nèi)的亮度是有效亮度，非對稱LAMP比正常LAMP的亮度越高越好。在下視角無效可視范圍內(nèi)的亮度是有害亮度，非對稱的LAMP的亮度要越小越好，可以減少無效可視范圍內(nèi)的光污染。當(dāng)水平0°視角亮度值相同時(shí)，在下視角無效可視范圍內(nèi)，當(dāng)水平視角大于±60°時(shí)，非對稱AB系列LAMP器件箱體的亮度下降速度，遠(yuǎn)高于正常LAMP器件箱體的下降速度，因此非對稱LAMP箱體的亮度低于正常LAMP箱體的亮度，也就是在下視角無效可視范圍內(nèi)，非對稱LAMP器件的光污染低于正常LAMP器件的光污染。
相關(guān)鏈接
上視角與下視角
垂直于LED顯示屏的法平面，將LED顯示屏分為上下兩個(gè)部分，分別叫做上視角和下視角。
LED顯示屏的下視角，是垂直于顯示屏的法平面以下可視范圍，這是LED顯示屏的有效顯示范圍，觀看者通常仰視。LED顯示屏的上視角，是垂直于顯示屏的法平面以上可視范圍，這是LED顯示屏的無效顯示范圍，觀看者通常俯視。
有效可視范圍與無效可視范圍
LED顯示屏的有效可視范圍，是指觀看者在合理的觀看距離、合理的觀看角度下，由垂直視角與水平視角組成的一個(gè)空間范圍。
有效可視范圍是觀看者仰視觀看顯示屏，可以從垂直視角與水平視角組成的空間范圍的描述。垂直有效可視范圍角度在與水平法平面為5°～45°的視角范圍，水平有效可視范圍為與垂直法平面左右各為60°，共計(jì)120°的一個(gè)視角范圍，此范圍內(nèi)組成的空間成為有效可視范圍。除了有效可視范圍之外的其他范圍，成為無效可視范圍。
