為此，國(guó)內(nèi)部分城市于近期相繼出臺(tái)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(wèn)題。
防治戶外燈光光污染不同類型有不同辦法
對(duì)光污染目前沒(méi)有統(tǒng)一的定義，比較能接受的說(shuō)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(guó)際上還沒(méi)有各個(gè)國(guó)家普遍接受的定義與限制標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)對(duì)戶外燈光的光污染，進(jìn)行過(guò)視覺(jué)研究，并針對(duì)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(méi)有專門針對(duì)戶外LED顯示屏的光污染限制標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)光污染的理解，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的定義。比較能接受的說(shuō)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(duì)于一些重要信息(如交通信號(hào))的感知能力。對(duì)動(dòng)物、植物亦會(huì)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(duì)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(duì)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(lái)評(píng)價(jià)光污染。
國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)關(guān)于戶外燈光對(duì)居民造成的影響，主要采用4個(gè)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行評(píng)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(píng)估來(lái)自建筑物外墻表面和招牌的光度。
對(duì)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(duì)道路使用者產(chǎn)生的眩光，是用來(lái)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(duì)比，以致影響天文學(xué)家觀測(cè)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(duì)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(guó)際照明委員會(huì)(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(duì)不同區(qū)域，光污染的防治有不同的辦法。
一是對(duì)居住區(qū)的光入侵防治。對(duì)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(guó)際照明委員會(huì)(CIE)對(duì)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(duì)行人構(gòu)成危害的光污染主要來(lái)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(guó)際照明委員會(huì)(CIE)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家都采用規(guī)定燈具最大發(fā)光強(qiáng)度或亮度的方法對(duì)此進(jìn)行限制。
三是對(duì)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(huì)有溢出光，形成光污染。特別是上射光會(huì)產(chǎn)生夜空輝光，形成嚴(yán)重的夜空光污染。國(guó)際上不同的國(guó)家、專業(yè)協(xié)會(huì)等，對(duì)上射光都有嚴(yán)格的控制，國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)、英國(guó)對(duì)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(guò)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(wèn)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(méi)有一個(gè)業(yè)界都能接受的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，參考國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)對(duì)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(huì)，對(duì)LED顯示屏的光污染均缺少統(tǒng)一的規(guī)定，結(jié)合國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)對(duì)各類戶外光源的規(guī)定，本文將對(duì)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(duì)居住區(qū)的光入侵，無(wú)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(duì)居住區(qū)的光入侵限制，可以參照國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)的相關(guān)限制，但是無(wú)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(duì)居住區(qū)的光入侵，可以通過(guò)調(diào)節(jié)LED顯示屏的亮度，以及減少上射光的數(shù)量，來(lái)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(duì)行人的干擾，涉及到個(gè)人對(duì)顯示屏亮度的主觀評(píng)價(jià)，比較難限定。國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)對(duì)眩光源進(jìn)行過(guò)視覺(jué)試驗(yàn)研究，并對(duì)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(guó)首個(gè)LED顯示屏亮度限制標(biāo)準(zhǔn)DB31/708-2013，《公共場(chǎng)所發(fā)光二極管(LED)顯示屏最大可視亮度限值和測(cè)量方法》，對(duì)LED顯示屏的最大亮度值進(jìn)行了限制。
三是對(duì)產(chǎn)生夜空輝光的上射光的防治。LED顯示屏由于是對(duì)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(lái)源。由于LED顯示屏對(duì)稱發(fā)光的特性，無(wú)法采用國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)規(guī)定的上射光占據(jù)總體光通量的最大比例來(lái)進(jìn)行限制。到目前為止，對(duì)于LED顯示屏上射光的光污染問(wèn)題，全球都還沒(méi)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(guò)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(wèn)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(guò)渡，不要采用閃爍太多的畫面。三是采用多級(jí)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(jí)，看起來(lái)色彩柔和，過(guò)渡自然。四是采用可自動(dòng)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(guò)多，特別是在晚上，強(qiáng)烈的眩光會(huì)造成人們眼睛的不適應(yīng)。通過(guò)自動(dòng)亮度調(diào)整系統(tǒng)，就能自動(dòng)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(jí)解決方案
可以通過(guò)對(duì)LAMP器件進(jìn)行非對(duì)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(jí)的解決方案，即通過(guò)減少上射光以及無(wú)效可視范圍內(nèi)的光的亮度，來(lái)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(wú)效可視范圍的光，是有害光，需要盡量減少光能量在無(wú)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(duì)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(wú)效可視范圍，會(huì)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(duì)稱的設(shè)想。通過(guò)對(duì)LAMP器件進(jìn)行非對(duì)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(wú)效可視范圍內(nèi)光污染的目的。
減少上視角無(wú)效可視范圍內(nèi)的光污染。為了對(duì)比非對(duì)稱LAMP器件與正常LAMP器件在上視角無(wú)效可視范圍內(nèi)的光污染，將非對(duì)稱LAMP器件箱體與正常LAMP器件箱體功率調(diào)整為相同，對(duì)上視角范圍內(nèi)不同仰視角度下的亮度進(jìn)行對(duì)比。在上視角范圍內(nèi)，從非對(duì)稱LAMP箱體亮度與正常LAMP箱體亮度對(duì)比來(lái)看，采用非對(duì)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(wú)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(duì)稱LAMP比正常LAMP的亮度越高越好。在下視角無(wú)效可視范圍內(nèi)的亮度是有害亮度，非對(duì)稱的LAMP的亮度要越小越好，可以減少無(wú)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(wú)效可視范圍內(nèi)，當(dāng)水平視角大于±60°時(shí)，非對(duì)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(duì)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(wú)效可視范圍內(nèi)，非對(duì)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(wú)效顯示范圍，觀看者通常俯視。
有效可視范圍與無(wú)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(wú)效可視范圍。
