LED廣告屏對居住建筑形成的典型色光侵擾數(shù)據(jù)調查研究——以天津市為例

李　娜，張明宇，于　娟，宋捷翹

(天津大學，天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術重點實驗室，天津　300072)

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LED廣告屏對居住建筑形成的典型色光侵擾數(shù)據(jù)調查研究
——以天津市為例

李娜，張明宇，于娟，宋捷翹

(天津大學，天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術重點實驗室，天津300072)

摘要：在其眾多光侵擾源中，LED廣告屏因其發(fā)光面積大、亮度高、且亮度瞬時變化大和色彩飽和度高等特點，成為典型的色光侵擾來源。本文通過對建筑窗口部位的光參數(shù)測試及周邊居民的主觀調查，分析研究居住建筑由LED廣告屏形成的色光侵擾問題。通過天津市的7個典型案例測試數(shù)據(jù)的分析，獲取典型色光的光譜范圍及對應的亮度數(shù)值范圍等因素，并比對現(xiàn)有的相關規(guī)范標準要求，以明確色光侵擾的程度。

關鍵詞：LED廣告屏；居住建筑的色光侵擾；數(shù)據(jù)調查

引言

北美照明工程協(xié)會 (IESNA) 將光侵擾 ( LIGHT TRESPASS) 分為兩種類型: 來自相臨地域的非必要照明和在視野內有過高照度的燈光 (侵擾眩光) ，并指出 “非必要光線會導致煩擾、不適、注意力分散和能見度降低”[1]。

目前，隨著居住區(qū)各項配套設施的發(fā)展與完善，光侵擾的來源種類日益多樣化、復雜化，對居民夜間生活休息產生的光侵擾問題愈加嚴重。光侵擾可能會影響睡眠質量，生物鐘甚至增加癌癥風險[2]，防治光侵擾已經成為保障光環(huán)境的重要問題。在天津，居住建筑受到光侵擾的問題十分嚴重，在其眾多光侵擾源中，LED廣告屏因其發(fā)光面積大、亮度高且瞬時變化大和色彩飽和度高等特點，形成了典型的彩色光侵擾。

本文針對城市中受LED廣告屏侵擾的居住建筑窗口展開測試，案例共計7個。通過測試數(shù)據(jù)的歸類整理分析，獲取典型色光的光譜范圍及對應的亮度數(shù)值范圍、侵擾時間等相關因素，并比對現(xiàn)有夜景照明的規(guī)范標準要求，以明確色光侵擾的程度。以期為以后的相關研究提供基礎數(shù)據(jù)。

1調研程序

1.1調研對象

調研的范圍為天津市內的LED廣告屏及受其光侵擾的居住建筑。首先，對天津市區(qū)范圍內32塊LED廣告屏進行了初步調研，根據(jù)其周圍是否有受其影響的居住區(qū)，篩選出7塊LED廣告屏及周邊受其侵擾的居住小區(qū) (見表1，圖1) ，并進行現(xiàn)場測試。這7處廣告屏存在不同程度的光侵擾問題，在一定程度上，具有代表性。

表1　LED廣告屏及受其侵擾的居住小區(qū)

圖1　LED廣告屏位置、測試點位、圖片F(xiàn)ig.1　Location of LED advertising screen and text point location

1.2調研方式

本次調查分為現(xiàn)場測試和主觀問卷兩個部分。

1.2.1現(xiàn)場測試

現(xiàn)場測試的儀器選用彩色光度計Topcon BM-7型。測試數(shù)據(jù)為以入戶測量受侵擾居住建筑窗口的侵擾光的亮度、色坐標兩項參數(shù)，因故不能入戶測試的小區(qū)，采用測量小區(qū)建筑底部受光侵擾數(shù)據(jù)取代。每個點位進行多次測試，廣告循環(huán)一次測試一組，共測試三組數(shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)取三次測試的算術平均值。

1.2.2主觀問卷調查

主觀反應調查通過入戶發(fā)放問卷(表2)，共計收回有效問卷56份。該問卷主要為了解居民對LED屏光侵擾狀況的主觀反映。

表2　問卷中主要問題

2調查結果及分析

2.1測試數(shù)據(jù)及分析

根據(jù)調研數(shù)據(jù)，經過整理，分別從侵擾時間、亮度數(shù)值、色光參數(shù)三方面進行分析。

2.1.1侵擾時間

經過調研(見圖2)，居住建筑周圍的LED廣告屏每天開啟時長均超過11個小時，其中環(huán)球置地主樓的LED廣告屏從早7點開啟至晚11點關閉，侵擾時長竟達到16小時。此外，晉濱大酒店LED廣告屏與對面的文化村小區(qū)距離較近，僅有74米，侵擾時間為12小時。在入戶測試時，住戶反應極大，稱廣告屏嚴重干擾其生活。

圖2　侵擾時間Fig.2　Intrusion time

2.1.2LED廣告屏侵擾光亮度數(shù)值分析

1)根據(jù)調查數(shù)據(jù)可知(見圖3)，調研的7處LED廣告屏亮度數(shù)值很大，且波動區(qū)間較大(從4.334 cd/m2到4863 cd/m2)，相對于環(huán)境亮度來講，很容易對人眼產生影響。

在測試過程中發(fā)現(xiàn)，亮度數(shù)值變化大的情況往往出現(xiàn)在廣告切換時背景從暗色調突變?yōu)榱辽蛟诹炼戎岛芨邥r突然變暗。這樣的亮度瞬間變化很容易對周圍的居民產生影響，破壞居室的舒適性，長此以往，必然會對身體造成傷害。

2)根據(jù)CIE150號技術報告[3]及國內相關城市對LED屏的設置要求[4-5]，城市的商業(yè)區(qū)及其周邊(E4區(qū))設置的戶外電子顯示屏，夜間亮度值應小于等于1000cd/m2。本文所測試地區(qū)屬于城市中心的商業(yè)與居住混合區(qū)(E4區(qū))，限定值取1000cd/m2。

統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，有四塊 LED 廣告屏亮度超標，比例為57.1%(見圖4)。同時，不同LED 廣告屏的亮度差別較大，有的最大亮度遠遠超過 1000 cd/m2，甚至達到 4863 cd/m2，周圍居住必然會受到影響。

2.1.3色光參數(shù)分析

1)光譜顏色偏向分析。根據(jù)實地測量的76組數(shù)據(jù)，繪制在CIE1931色度圖中(見圖5)，侵擾光色坐標集中于區(qū)域1，區(qū)域2，區(qū)域3，區(qū)域4，區(qū)域5這五個區(qū)域。除無彩色傾向的白色光(區(qū)域5)，針對本文側重的色光侵擾而言，典型侵擾色光傾向分別為紅色系、綠色系、黃色系和藍色系。由圖5可知，紅色系為10個點，占所有色光的39%，黃色系4個、綠色系8個、藍色系4個，分別占15%，31%；藍色系的點位占15%。

2)侵擾色光波長及亮度數(shù)值范圍。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，進行計算，得到數(shù)據(jù)如表3所示。

在測試條件下，綠色系侵擾光最大亮度最高，達到4863cd/m2，色坐標為(0.2603，0.4887)。其次為黃色系光、藍色系光，分別達到了1275 cd/m2和1010 cd/m2，最大亮度最低的為紅色系光。

圖3　LED廣告屏亮度數(shù)值Fig.3　Luminance value of LED advertising screen

圖4　LED廣告屏最大亮度Fig.4　Max luminance of LED advertising screen

色光呈現(xiàn)顏色偏向紅色系綠色系黃色系藍色系測試數(shù)據(jù)波長范圍/nm604～640498～523565～584477～492亮度數(shù)值范圍/(cd/m2)4.334～718.232.00～4863164.2～127545.8～1010

圖5　數(shù)據(jù)分布圖Fig.5　Color coordinates on the chromaticity diagram

2.2主觀反應評價分析

根據(jù)在7個點位發(fā)放的56份有效問卷，結果如圖6、圖7所示。

圖6　問題一調查結果Fig.6　The results of problem 1

圖7　問題二調查結果Fig.7　The results of problem 2

通過以上統(tǒng)計可知，對于“請問您覺得LED廣告屏以下哪幾方面對您影響最大”一題(見圖6)，59%的居民認為LED廣告屏太亮影響最大，41%的居民認為LED廣告屏瞬時亮度變化差值大對其影響最大，沒有人選擇播放廣告的顏色或其他選項。由此可見，LED廣告屏“太亮”、“瞬時亮度變化差值大”這兩方面構成了其對居民光侵擾的主要原因。

對于“請問您感覺播放廣告的顏色哪個最讓人厭煩”一題中(見圖7)，66%的居民選擇白色，32%的居民選擇紅色， 2%的居民選擇黃色。在調查中發(fā)現(xiàn)，如果第一題中選擇LED廣告屏“太亮”的居民，往往第二題選擇“白色”。原因主要是： LED廣告屏呈現(xiàn)白色時亮度較高，對觀察者的視覺沖擊力很大，觀察者容易感到刺眼；而選擇“紅色”、“黃色”的居民也普遍反映該顏色在夜間時視覺沖擊力較大，易讓人厭煩。

2.3主客觀數(shù)據(jù)對比分析及探討

1)LED廣告屏亮度過高。57.1%的LED廣告屏最大亮度超過 1000 cd/m2，部分數(shù)據(jù)甚至達到 4863 cd/m2，其色坐標為(0.2603,0.4887)。此外，根據(jù)主觀調查，其他未超1000 cd/m2的顯示屏的周圍居民，仍反應受到LED廣告屏亮度的影響。因此，以國際和國內現(xiàn)有相關標準和規(guī)范中規(guī)定的LED廣告屏的亮度小于1000cd/m2的限定值，不足以限制LED廣告屏對周圍居民光侵擾的影響。

2)LED廣告屏侵擾時間過長，均超過11個小時，有的甚至達到16個小時，嚴重干擾周圍居民正常生活。

3)LED廣告屏存在色光侵擾問題。從主觀調查中得知，居民認為紅光、黃光這兩種色光厭煩程度高，同時，現(xiàn)場測試得知LED廣告屏侵擾色光所呈現(xiàn)的顏色還有綠色系，藍色系。綜合主觀問卷和測試數(shù)據(jù)，提出主要侵擾的色光為：紅色系光，綠色系光，黃色系光，藍色系光。

3總結

1)天津市LED廣告屏周圍的居民受光侵擾問題嚴重，LED屏選址時應盡量避開或遠離居住區(qū)。

2)要嚴格控制LED廣告屏的亮度和開啟及關閉時間，以減少侵擾程度。

3)色光侵擾已經成為新的光侵擾形式，天津市居民普遍反映紅光、黃光這兩種色光侵擾較大。

這或許和天津居民的色彩感受有關，并且不同地域人群對此問題可能有不同反映，有待于后續(xù)研究進一步探討。

4)彩色光最終對人的影響是其色光的亮度。對于規(guī)范中1000 cd/m2限定值，這一指標不足以完全限制不同色光的侵擾影響，后續(xù)研究要對于上述不同色光分別研究，并綜合考慮提出更嚴格指標，以減少對周圍環(huán)境的影響。

5)本研究僅針對天津地區(qū)，后續(xù)研究應加大不同地域的樣本數(shù)量，色光侵擾的亮度閾值研究，為色光侵擾環(huán)境研究提供更為詳實的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻

[1] IESNA. Lighting for exterior environments, IESNA Recommended Practice RP-33-99. New York: The Illuminating Engineering Society of North America,1999.

[2] JASSER S A,BLASK D E. Light During Darkness and Cancer: Relationships in Circadian Photoreception and Tumor Biology[J]. Cancer Causes and Control,2006,17(4)：515-523.

[3] CIE.Guide on the limitation of the effects of obtrusive light from outdoor lighting installation.Technical Report Publication No.150. Vienna: CIE,2003.

[4] 北京市市政管理委員會.北京市戶外電子顯示屏設置規(guī)范[EB/OL].(2008-3-10)[2015-8-20].http://www.bjmac.gov.cn/pub/guanwei/F/C/C6/200803/t20080319_8247.html.

[5] 廣州市政府.廣州市戶外廣告和招牌設置管理辦法(2014修訂)[EB/OL].(2014-03-08)[2015-8-20].http://www.gz.gov.cn/GZ00/2.1/201403/2635745.shtml.

Investigation on Typical Chromatic Light Trespass around Residential

Buildings Caused by LED Advertising Screens

——Tianjin City as An Example

Li Na, Zhang Mingyu,Yu Juan,Song Jieqiao

(TianjinUniversity，TianjinKeyLaboratoryofArchitecturalPhysicsandEnvironmental

Technology，Tianjin300072，China)

Abstract：Among all the light sources of light trespass, LED advertising screen is one of the most typical chromatic light trespass sources due to the following concerns, including large luminous area, high luminance, great transient luminance variation difference, high color saturation and so on.The study is based on two surveys.One is the optical parameter data collected on light trespass effect by LED advertising screen through the window. The other is the subjective investigation of the surrounding residents.Through the above surveys,this paper analyzed typical chromatic light trespass around residential buildings caused by LED Advertising Screens. From the data collected in Tianjin,7 cases in total,the study analyzed the spectral range of the typical chromatic light trespass, the range of the luminance and duration of light trespass. In conclusion, the study compared the data with the current code standard of lighting design,in order to determine the degree of typical chromatic light trespass.

Key words:LED advertising screen; chromatic light trespass;investigation

基金項目：國家自然科學基金青年基金項目(項目編號：51208351)，天津市應用基礎與前沿技術研究計劃(一般項目)(項目編號：15JCYBJC22000)

中圖分類號：TU113

文獻標識碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.06.010