基于全彩色LED顯示屏干擾光的風(fēng)險(xiǎn)評估研究

周鋼，吳杜雄

（1.深圳賽西信息技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518057；2.廣州賽西標(biāo)準(zhǔn)檢測研究院有限公司，廣東 廣州 510700）

0 引言

城鎮(zhèn)化飛速發(fā)展的過程中，城市中心繁華地段都積極打造城市夜景，大型戶外全彩色LED顯示屏既可以展示動態(tài)廣告帶來經(jīng)濟(jì)效益，又可以宣傳城市文化，且亮度較高，面積較大，視角較大，容易吸引人們眼球的注意力，成為近年來城市夜景項(xiàng)目的標(biāo)志性建筑物的“新寵兒”。由于LED顯示屏的安裝位置不合理、亮度設(shè)置過高等因素，過多的溢散光造成人們不舒適、分散注意力或視覺能力下降的不良影響，形成干擾光，帶來安全隱患問題：擾亂周圍居民的生物鐘，影響日常作息生活和危害身心健康；直射機(jī)動車駕駛員的眼睛，分散駕駛員的視線注意力，引發(fā)交通安全事故。因此LED顯示屏干擾光已成為近年來市民的投訴新熱點(diǎn)，對LED顯示屏開展干擾光的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測工作，能推動LED顯示屏產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康和穩(wěn)定發(fā)展。

1 評價(jià)指標(biāo)及測量要求

1.1 評價(jià)指標(biāo)

LED顯示屏的高亮度能緩解白天太陽光照射在屏幕表面造成對比度下降、影響顯示識別度的問題，但隨著夜間環(huán)境亮度降低，LED顯示屏顯得格外刺眼，容易造成交通隱患，干擾周邊居民的日常作息生活，因此采用屏幕亮度對LED顯示屏的本身特性進(jìn)行評價(jià)及限制，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36101-2018《LED顯示屏干擾光評價(jià)要求》要求，如表1所示[1]。

表1 LED 顯示屏亮度的限值（cd/m2）

在安裝LED顯示屏?xí)r，對其位置和朝向有一定的要求，若安裝不當(dāng)，LED顯示屏發(fā)出光線，通過居住建筑窗戶進(jìn)入室內(nèi)，干擾居民日常作息生活，因此采用居住建筑窗戶表面上的垂直照度進(jìn)行評價(jià)及限制，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36101-2018 《LED顯示屏干擾光評價(jià)要求》要求，如表2所示。

表2 居住建筑窗戶表面上垂直照度的限值（lx）

閾值增量是失能眩光的度量，為了達(dá)到同樣看清物體的目的，在物體及其背景之間的亮度對比所需要增加的百分比，表征失能眩光對駕駛員影響的程度情況[2]。駕駛員受到LED顯示屏干擾主要來自進(jìn)入駕駛員眼睛的LED顯示屏入射光，因此采用閾值增量進(jìn)行評價(jià)及限制，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36101-2018 《LED顯示屏干擾光評價(jià)要求》要求，如表3所示。

1.2 測量要求

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 34973-2017《LED顯示屏干擾光現(xiàn)場測量方法》要求，對LED顯示屏亮度、居住建筑窗戶表面上垂直照度、對機(jī)動車駕駛員的閾值增量進(jìn)行現(xiàn)場測量，應(yīng)復(fù)現(xiàn)LED顯示屏的實(shí)際安裝使用場景，測量對居民或駕駛員產(chǎn)生的最嚴(yán)重干擾光，因此亮度計(jì)與照度計(jì)等儀器設(shè)備架設(shè)在居民區(qū)位置或機(jī)動車道位置，在大于5min連續(xù)測量不少于50個照度或亮度數(shù)據(jù)，取其最大值作為測量結(jié)果，用于評估大型戶外全彩色LED顯示屏的干擾光風(fēng)險(xiǎn)危害程度[3]。

亮度計(jì)光探頭采集范圍不得小于16個相鄰像素。照度計(jì)探頭應(yīng)加裝黑色遮光套筒，使探頭視角越小越好，但應(yīng)保證探頭采集范圍不小于LED顯示屏的發(fā)光面積。測量方向是受干擾光影響的地點(diǎn)與LED顯示屏中心的連線，中間無建筑或其他遮擋物。現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，干擾因素較多，應(yīng)在溫度、濕度、風(fēng)速、噪聲、振動、灰塵、雜散光等環(huán)境條件處于適當(dāng)限制下進(jìn)行，以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

閾值增量采用標(biāo)準(zhǔn)CIE 150-2003《戶外照明裝置干擾光控制導(dǎo)則》的計(jì)算方法，如公式（1）所示。可知駕駛員在某個位置的閾值增量大小由LED顯示屏對駕駛員人眼形成干擾的照度Eeye與駕駛員人眼前方的水平視線與LED顯示屏中心所形成的夾角Θ 所決定。

在公式（1）中，相關(guān)符號說明如下：L是機(jī)動車道的路面亮度，單位為cd/m2，商業(yè)廣告用途的LED顯示屏位于高亮度區(qū)域E4(城市中心和商業(yè)區(qū))，因此取表3的5cd/m2適應(yīng)亮度LA；Eeye是LED顯示屏對駕駛員眼睛形成干擾的照度值，單位為lx；Θ 是駕駛員眼睛水平視線與LED顯示屏中心夾角，單位為°；A是駕駛員的年齡，取常規(guī)默認(rèn)值23歲；k是同駕駛員年齡有關(guān)的常數(shù)，A取常規(guī)默認(rèn)值23歲，因此k取650。

表3 對機(jī)動車駕駛員的干擾光閾值增量的限值

2 風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測試驗(yàn)

為了調(diào)研LED顯示屏對居民或駕駛員產(chǎn)生干擾光危害的影響，在某一線城市不同城區(qū)的不同繁華地段挑選正常工作的40批次戶外全彩色LED顯示屏，重點(diǎn)考慮不同城區(qū)位置、不同面積等因素：覆蓋8個城區(qū)，面積從12m2至542m2，位于高亮度區(qū)域 E4(城市中心和商業(yè)區(qū))，其測量時段都在熄燈時段前。

2.1 LED顯示屏亮度

從檢測數(shù)據(jù)可知，40個LED顯示屏中，一共有38個樣品的最大亮度超過600cd/m2，不符合表1限值要求，超標(biāo)率為95.0%，最大亮度是6433.28cd/m2，最小亮度是237.53cd/m2。

2.2 居住建筑窗戶表面上垂直照度

從檢測數(shù)據(jù)可知，40個LED顯示屏中，只有17個樣品的周圍環(huán)境存在臨近居住建筑,具備居住建筑窗戶表面上垂直照度的測量條件，其中11個樣品的最大照度不符合表2限值要求，超標(biāo)率為64.7%，最大照度為127.31lx,最小照度為9.21lx。

2.3 對機(jī)動車駕駛員的干擾光閾值增量

從檢測數(shù)據(jù)可知，40個LED顯示屏中，39個樣品的周圍環(huán)境有機(jī)動車車道,具備閾值增量的測量條件，只有4個樣品的最大閾值增量不符合表3限值要求，超標(biāo)率為10.3%，最大閾值增量為39.55%，最小閾值增量為0.65%。

3 風(fēng)險(xiǎn)等級評估分析

LED顯示屏亮度對人體眼睛造成視覺不舒適感的傷害，以及居住建筑窗戶表面上垂直照度對人體日常作息生活造成睡眠不舒適感的傷害，都是暫時性影響，安全風(fēng)險(xiǎn)等級較低。由于LED顯示屏本身高亮度與夜間環(huán)境低亮度的分布不適當(dāng)、亮度變化的幅度太大，降低了駕駛員眼睛分辨路面情況的能力，所產(chǎn)生的眩光影響到駕駛員的反應(yīng)能力，存在交通事故安全隱患[4]。因此研究LED顯示屏對駕駛員的干擾光閾值增量超標(biāo)問題，分析評估它的安全風(fēng)險(xiǎn)等級具有重大意義。

LED顯示屏主要位于城市中心或發(fā)達(dá)商業(yè)區(qū)環(huán)境中，密集許多行人及機(jī)動車，機(jī)動車速度控制在30km/h（道路交通安全法實(shí)施條例規(guī)定）。相關(guān)文獻(xiàn)研究表明，機(jī)動車速度30km/h碰撞行人的交通事故，其最頻繁受傷害的部位是人體的下肢(如造成下肢骨折等)與頭部（如造成顱腦損傷等），下肢的傷害通常被認(rèn)為是最嚴(yán)重的傷害，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致行人長期的殘疾，而頭部的傷害則有可能造成被撞行人的死亡[5]。因此此類交通事故對會導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的人體傷害，將此類傷害程度等級定義為“嚴(yán)重”等級。

當(dāng)駕駛員經(jīng)過LED顯示屏?xí)r，LED顯示屏對駕駛員的干擾光閾值增量過大，延長駕駛員對眼睛視線內(nèi)物體辨認(rèn)的恢復(fù)時間，使得駕駛員出現(xiàn)暫時性的光幕失明，無法控制機(jī)動車方向、速度等動作，導(dǎo)致發(fā)生交通安全事故，發(fā)生對行人的身體傷害，這種傷害的可能性如下：

（1）通過某一線城市LED顯示屏試驗(yàn)，測量其閾值增量的超標(biāo)率為10.3%，即103/1000。

（2）閾值增量可能延長駕駛員對物體辨別的恢復(fù)時間，恢復(fù)時間與眩光強(qiáng)度閾值增量、背景亮度、眩光作用時間密切相關(guān)[6]，估計(jì)閾值增量增大導(dǎo)致恢復(fù)時間延長的可能性為1/3。

（3）駕駛員恢復(fù)時間的長短影響眼睛對駕駛有關(guān)的外界信息進(jìn)行感知和識別，可能出現(xiàn)暫短性失靈，通過眼睛、耳朵、其他感官系統(tǒng)對路況等駕駛有關(guān)的信息進(jìn)行感知和識別，估計(jì)恢復(fù)時間縮短導(dǎo)致眼睛出現(xiàn)暫短性失靈的可能性為1/3。

（4）駕駛員眼睛的短暫性失靈影響采集相關(guān)信息（如形狀、大小、顏色、其他特征信息）進(jìn)行處理與分析（如識別、判斷、決策、其他反應(yīng)），無法做出正確的駕駛行為，估計(jì)眼睛的暫短性失靈造成駕駛員的大腦信息判斷失誤的可能性為1/16。

（5）駕駛員大腦信息判斷失誤導(dǎo)致駕駛操作不當(dāng)（如動作控制、方向控制、速度控制、其他控制），出現(xiàn)機(jī)動車的方向與速度偏差，造成機(jī)動車在行駛過程出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，撞上行人造成嚴(yán)重的下肢或頭部傷害，估計(jì)這種身體傷害的可能性為1/4。

綜上所述，LED顯示屏對駕駛員的閾值增量過大造成行人的身體傷害可能性為：103/1000×1/3×1/3×1/16×1/4=103/576000，雖然會發(fā)生少數(shù)傷害事件，可能性較小，所以將此類傷害發(fā)生的可能性類型定義為“V”類型。

因?yàn)長ED顯示屏對駕駛員的閾值增量過大引發(fā)交通事故造成的人體傷害程度等級為“嚴(yán)重”等級，以及造成人體傷害發(fā)生的可能性類型定義為“V”類型，所以根據(jù)GB/T 22760-2008《消費(fèi)品安全風(fēng)險(xiǎn)評估通則》的矩陣法分析結(jié)論為：以LED顯示屏對駕駛員的閾值增量為主導(dǎo)的LED顯示屏干擾光的安全風(fēng)險(xiǎn)等級范圍為“中等風(fēng)險(xiǎn)M”，見表4[7]。

表4 戶外全彩色LED 顯示屏干擾光的風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

4 結(jié)束語

本文選擇試驗(yàn)LED顯示屏針對性強(qiáng)，覆蓋范圍廣，較全面地考慮實(shí)際安裝使用的特點(diǎn)，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題： 設(shè)置亮度過度地偏高；安裝位置不合理，導(dǎo)致附近居民區(qū)的建筑窗戶垂直照度過分地偏高；播放切換動態(tài)內(nèi)容速度過快，導(dǎo)致人眼難以適應(yīng)顯示屏動態(tài)圖像的明暗轉(zhuǎn)換速度，增加人眼不舒適感等。因此，相關(guān)政府部門建立和健全監(jiān)管機(jī)制，做好防治LED顯示屏干擾光監(jiān)督與管理工作，使戶外LED顯示屏的優(yōu)勢得到更好地發(fā)揮，降低戶外 LED顯示屏對交通安全、居民生活的影響和干擾。