大屏幕顯示屏光污染評價與防治

鐘齊佳 羅 姣 劉 潔

(1.東華理工大學 土木與環境工程學院，江西 撫州 344000;2.環境保護部華南環境科學研究所，廣東 廣州 510655)

顯示屏為重要的現代信息發布媒體之一，在廣告、體育、證券交易、交通、娛樂等領域得到廣泛的應用。進入新世紀，顯示屏技術飛速的發展，尤其是LED顯示屏。隨著技術的進步，LED顯示屏性能不斷提高，價格逐漸下降，因此LED顯示屏越來越廣泛地應用于各行各業。［1］南方某市是一個旅游業非常發達的城市，作為一個旅游城市，大屏幕顯示屏得到了廣泛的使用。然而隨著大屏幕顯示屏的廣泛使用，環境問題逐漸暴露出來，如亮度過高、畫面刷新速率過快給行人和車輛駕駛者造成眩光，引發車禍等一系列事故。

1 評價標準

(1)平均亮度標準。顯示屏廣告是一種特殊的廣告，對于顯示屏廣告的亮度評價是按一般廣告招牌的亮度評價標準。目前關于廣告亮度在國外已經有了一定的研究，并制定了相關的標準，CIE中關于廣告招牌的亮度具體規定見表1。

表1 廣告牌亮度標準

CIE的廣告亮度標準是針對很多國家和地區的，同時，沒有按照不同的位置給出進一步的詳細規定，比較寬泛。同時值得注意的是，顯示屏的照明面積基本上都大于10m2，要使其亮度控制在400cd/m2以下，實際操作中很難達到。

北京和南京等大城市都出臺了 《戶外電子顯示屏設置規范》，規定在商業區及其周邊設置的戶外電子顯示屏，夜間亮度值應小于等于1000cd/m2;在其他地區設置的戶外電子顯示屏，夜間亮度值應小于等于400cd/m2。

(2)最大亮度標準。為了更真實的反映實際情況，結合CIE標準以及國外和國內一些研究成果以及某些城市 (重慶、武漢、天津等)照明相關規定(見表2)，對數據進行深入的分析。

表2 商業街區的最大允許亮度 單位:cd/m2

同時，根據國內外研究，廣告、標志的亮度與背景亮度的關系，廣告、標志照明的亮度應是背景亮度的5～10倍，超過10倍則會產生眩光。［2］

2 評價對象的選擇

市主干大道兩側有很多大型的商場、酒店、廣場、加油站、店鋪等等，兩側有四個大屏幕。另外還選擇商業街前面大顯示屏、MGM大顯示屏和大三巴顯示屏作為評價對象，具體的大屏幕顯示屏指標見表3。

表3 澳門選取的大屏幕顯示屏

3 測量方法與儀器

南方某市的顯示屏均屬于戶外顯示屏，所以按照 《LED顯示屏測量方法》(SJ/T11281—2003)選擇夜間測量顯示屏的亮度值。目前使用的測量儀器的測量結果在一定范圍內與測量距離無關。但測量儀器與屏體最近的距離，需保證測量儀器的測量范圍不得少于16個相鄰的完整像素。按照測量理論和測量儀器的原理，測量范圍應包括測量區域1/2或3/4的面積，故一般建議盡量保證屏體與測量儀器之間有足夠的距離。［3］根據 《照明測量方法》GB/T5700—2008，建筑夜景照明亮度測量按近視點亮度(2H)、中視點亮度 (3H)和遠視點亮度 (5H)，本次測量是按中視點亮度 (3H)測量，其中H為顯示屏幾何中心的高度。

屏幕正確的布點是亮度測量評價的先決條件。一般矩形的顯示屏布點個數為9～12個，圓形顯示屏布點個數為6～11個。由于技術的進步，如今的戶外顯示屏發光管都是光斑向下傾斜，顯示屏的光軸與機械軸線之間有一個下傾角。一般說來，顯示屏的最大亮度應該在LED的光軸方向。

此次采用LS-100型亮度計對亮度進行測量，柯尼卡美能達LS-100型亮度計設計輕便小巧，用于光源亮度或物體表面反射亮度的測量。由于采用先進的光學和電子技術，該亮度計既能進行精確測量，又便于攜帶，易于操作。亮度計可以測量寬范圍為0.001至299900cd/m2。絕對亮度可以以cd/m2和fL為單位進行測量;還可以測量亮度百分比用于對比兩個物體的亮度。

4 測量結果與數據分析

4.1 背景亮度

背景亮度是主要測量數據之一。廣告招牌和大屏幕顯示屏的背景亮度測量可以選擇建 (構)筑物、綠化、山體、街道、天空等作為背景。測量發現天空亮度值與建筑物、綠化、山體、街道的亮度相差很大，所以統一選取建 (構)筑物、綠化、街道作為大屏幕顯示屏的背景亮度，其中構筑物亮度是指支撐屏幕的墻體亮度與顯示屏全黑情況下的亮度的平均值。市主干大道四個大屏幕顯示屏 (Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3和Ⅰ-4)、商業街前面大屏幕顯示屏 (Ⅱ和Ⅲ)和步行街顯示屏背景亮度見表4。

從表4可以看出市主干大道的背景亮度很低，從建筑物、綠化和街道的亮度看出，市主干大道的背景亮度在1～3cd/m2，屬于低背景亮度區域;從商業街 (Ⅱ、Ⅲ周圍)的建筑物、綠化和街道的亮度看出，背景亮度在10～15cd/m2，屬于中背景亮度區域;而步行街顯示屏 (Ⅳ)附近建筑物和街道的亮度值較高，平均亮度為25.844cd/m2，屬于高背景亮度區域。

4.2 大屏幕亮度

對大屏幕顯示屏亮度數據進行統計，得到了各個大屏幕顯示屏的亮度最大值、最小指和平均值，見表5。

表5 大屏幕顯示屏的亮度最大值、最小指和平均值

4.3 評價結果

(1)顯示屏亮度評價。考慮到該市是一個旅游城市且經濟比較發達，其大屏幕顯示屏亮度標準取CIE規定的最大值，見表1。從表3可以知道各個大屏幕顯示器的尺寸，除了Ⅰ-3小于10 m2外 (平均亮度允許值為600cd/m2)，其余屏幕都大于10 m2(平均亮度允許值為400cd/m2)。按照表1的要求進行評價，其評價結果見表6。

表6 按顯示屏面積的評價結果 (cd/m2)

由此可見，Ⅰ-2、Ⅰ-3和Ⅱ的亮度都超過標準值，而且Ⅰ-2和Ⅱ分別是標準值4倍和1.5倍。

(2)顯示屏最大亮度評價。最大亮度值是評價顯示屏的一個重要指標，從表2可以看出不同區域的最大亮度允許值是不同的。根據背景亮度和區域特點，可以把顯示屏所在區域劃分成不同的商業街區。市主干大道區域 (Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3和Ⅰ-4)背景亮度低，而且靠近公園屬于低亮度背景地段;商業街 (Ⅱ、Ⅲ)所在區域屬于商業集中區，出于市區交通要道，步行街 (Ⅳ)所在區域是繁華的商業步行街，背景亮度很高，可以劃分為鬧市區。顯示屏的最大亮度值和區域劃分見表7。

表7 顯示屏最大亮度值評價 (cd/m2) (cd/m2)

評價結果顯示只有兩個顯示屏的最大亮度值沒有超標，其余5個顯示屏都超過最大亮度允許值，極易形成眩光。

(3)屏幕畫面切換次數。顯示屏幕畫面的切換次數也是評價顯示屏的一個重要指標，顯示畫面切換次數是在5分鐘內畫面切換的次數，其平均值為畫面切換頻率。通過統計發現Ⅰ-1與Ⅰ-2畫面切換頻率為17次/min，Ⅰ-3與Ⅰ-4畫面切換頻率為11次/min和11.5次/min，Ⅳ畫面切換頻率為20.5次/min。但商業街顯示屏Ⅱ和Ⅲ的畫面閃爍太快，并且是動態畫面，無法統計畫面閃爍頻率。

(4)結論。通過評價認為Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ和Ⅲ平均亮度都超過允許值，而顯示屏Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅰ-4、Ⅱ和Ⅲ最大亮度超過了允許值，所以需要對Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅰ-4、Ⅱ和Ⅲ進行整治，降低顯示屏亮度，減少畫面切換次數。

5 大屏幕顯示屏光污染防治措施

大屏幕顯示屏造成的光污染問題是近年來比較熱門的話題，顯示屏的管理尚未出臺統一的管理規定。目前，北京、南京和貴陽等城市已經出臺了戶外電子顯示屏管理規定，但在顯示屏亮度的具體控制上沒有明確提出。顯示屏的光污染問題需要多方面的去控制。

(1)降低屏幕亮度。有兩種方法可以控制亮度，一種是改變流過LED的電流，一般LED管允許連續工作電流在20毫安左右，除了紅色LED有飽和現象外，其他LED亮度基本上與流過的電流成比例;另一種方法是利用人眼的視覺惰性，用脈寬調制方法來實現灰度控制，也就是周期性改變光脈沖寬度 (即占空比)，只要這個重復點亮的周期足夠短 (即刷新頻率足夠高)，人眼是感覺不到發光象素在抖動。

(2)分區域控制。對于不同的功能區，亮度控制標準可以不同。根據城市功能區劃和用地設定，可以劃分成6類城市照明分區。交通部分屬必須照明區，亮度和照度要嚴格控制以保證通行功能和交通安全;景點休閑區亮度可適當提高，以滿足人們觀賞、娛樂和展示環境景觀;商業區為了加強商業氣氛，可以適當加強動態廣告;工業及辦公區和文化、醫療區域要限制照明，對顯示屏的亮度、開放時間要做強制性規定;居住區及生態區屬于禁止照明區，避免外溢光對居民和生態環境造成干擾。

(3)政府部門加強管理。大屏幕顯示屏的管理涉及到城管局、環保部門、宣傳部和規劃局、工商等部門，需要這些部門協調管理。對顯示屏要加強管理，廣告的內容要定期的監督和審查;顯示屏的開放及關閉時間和特殊時期播放內容需要政府部門相關部門制定規范。

(4)推動綠色照明，提高顯示屏廣告效果。開發新技術，開展節能措施，推動綠色照明。［4］

［1］柴萬東.LED在照明領域的應用研究 ［J］.赤峰學院學報 (自然科學版)，2010，26(1):20～21.

［2］劉鳴.城市照明中主要光污染的測量.實驗與評價研究 ［D］.天津:天津大學.2007，6.

［3］陸榮慶.LED顯示屏亮度測量方法及測量儀器 ［J］.現代顯示，2004(4):27～29.

［4］陳緒誠.高校LED電子顯示屏的選型.安裝與管理［J］.實驗技術與管理，2007，24(7):170～173.