LED顯示屏光安全問題分析

1 光安全分類

大體上可將光安全分為以下兩類，即光生物安全和干擾光。

光生物安全

這種類型的光安全主要研究范圍包括紫外、紅外、藍光以及可見光輻射對人體組織的傷害問題。常見的光生物危害主要有光化學(xué)紫外對人體皮膚及眼睛的危害、藍光對人體視網(wǎng)膜的危害、紅外敷設(shè)對眼睛的危害以及光熱對皮膚的危害等等。

在人體的所有感覺器官中，眼睛是最重要的一個部分，它的自我修復(fù)能力相對較弱，一旦受到外界的光學(xué)輻射將會對眼睛造成不可恢復(fù)的損害，就算可見光都有可能傷害到人們的眼睛，如波長較短的藍光會造成視網(wǎng)膜感光細胞損傷，嚴重時可能引起色素上皮功能退化，又如強度較高的輻照會導(dǎo)致視網(wǎng)膜熱損傷。

干擾光

干擾光分為直接性和間接性兩種，前者具體是指視野內(nèi)亮度較高的發(fā)光體直接造成的視覺分辨力下降;后者則是指發(fā)光體并未直接出現(xiàn)在視野內(nèi)，但光投射物體表面反射后進入人眼造成的問題。

通過對國內(nèi)一些LED顯示屏廠家進行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)， LED顯示屏的最大亮度在6 000~8 000 cd/m2，該數(shù)值并未達到光生物安全問題的亮度最低值，由此可知， LED顯示屏并不會對人的視網(wǎng)膜造成包括藍光危害在內(nèi)的光生物危害。鑒于此，下面重點對LED顯示屏的干擾光問題進行分析。

2 LED顯示屏干擾光的形成原因

自身原因

LED顯示屏具備亮度高的特點，若顯示屏在漆黑夜晚的亮度輸出達到8000 cd/m2，那么就會造成嚴重的光干擾。

位置原因

觀察者與顯示屏的距離越近，或所站位置與顯示屏形成的對邊角越大，或觀察者視線方向與顯示屏朝向越趨同，則會產(chǎn)生更為嚴重的干擾光。

照度原因

白天與夜晚的環(huán)境照度存在明顯差別，這也就造成同一亮度LED顯示屏在不同時間段會產(chǎn)生不同程度的干擾光。

觀察者原因

觀察者的年齡段、職業(yè)、健康狀況、心理情緒不同，會感受到不同程度的干擾光。如，經(jīng)常接觸光敏劑或患有眼疾的觀察者，會對光較為敏感。

內(nèi)容顯示原因

顯示屏所顯示的圖像內(nèi)容若變化過快，則易引起觀察者的不適感;顏色亮度過高、過渡生硬，也會引起人眼不適。

評價標準原因

顯示屏被應(yīng)用于諸多場所中，如道路交通、商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等，由于場所性質(zhì)的不同，其干擾光的評價標準也有所不同。

環(huán)境原因

環(huán)境條件會對顯示屏干擾光帶來明顯影響，若環(huán)境條件較為惡劣，如遇到霧霾、灰塵、霧氣、暴雨、狂風(fēng)等天氣，則會影響人們對顯示屏干擾光的判斷，人眼在受到外界因素的影響下，會造成判斷標準失準，影響評價的客觀性。

LED顯示屏光污染問題的解決途徑

LED顯示屏的高亮度特性是產(chǎn)生光污染的重要原因，為了有效解決光污染問題，可采取以下安全防護方法。

1 依托環(huán)境調(diào)整亮度

調(diào)整人眼舒適的亮度

根據(jù)顯示屏所處于的環(huán)境光強弱程度，對LED顯示屏的整體亮度進行調(diào)節(jié)，在保證顯示屏清晰度的同時，避免產(chǎn)生刺眼、扎眼的不良視覺感受。通過調(diào)查研究顯示，若人眼習(xí)慣800 cd/m2的環(huán)境亮度，那么人眼能夠看清的亮度為80~8 000 cd/m2，若超出該亮度規(guī)模，人眼必須經(jīng)過數(shù)秒調(diào)理才能逐步看清。所以， LED顯示屏要依托環(huán)境調(diào)整亮度，引入環(huán)境亮度監(jiān)測設(shè)備，為亮度調(diào)整提供可靠依據(jù)，使顯示屏亮度能夠調(diào)整到人眼舒適觀看的范圍內(nèi)。在夜晚期間，應(yīng)將顯示屏的亮度控制在環(huán)境亮度的10倍以下。

出臺亮度調(diào)整標準

許多室外顯示屏到夜晚的亮度過高，造成了嚴重的光污染，給周圍居民生活帶來一定程度影響。為此，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)出臺顯示屏亮度調(diào)整標準，加強對光污染的防治，要求顯示屏使用單位必須根據(jù)環(huán)境亮度主動調(diào)整亮度輸出，嚴厲禁止在漆黑夜晚輸出高亮度強光。

2 削減藍光輸出

不同波長的光對人眼會帶來不同的視覺感知，由于人眼感知具有一定復(fù)雜性，難以通過光亮度這一衡量標準來反映人眼對光線的感知，所以可引入輻照量指標，將其作為評判可見光安全能量范圍的標準。在衡量光對人眼作用時，不能僅憑人眼對藍色光的亮度感受，而是要引入輻照度計量設(shè)備，用計量設(shè)備測得的數(shù)據(jù)來客觀反映藍色光輸出強度對視覺感知的影響。LED顯示屏的生產(chǎn)廠家要在保證顯示屏顯示功能的基礎(chǔ)上，適當(dāng)削減藍光輸出量，從而避免對人眼造成不適感。

3 控制光線散布

合理布設(shè)LED顯示屏的光線，在人眼可視規(guī)模范圍內(nèi)，均勻散布顯示屏輸出的光線能量，避免出現(xiàn)顯示屏局部強光問題。這就要求在生產(chǎn)LED顯示屏?xí)r，必須對光線照射方向和照射規(guī)模作出嚴格限定，以達到有效控制LED顯示屏光污染的目的。

4 明示安全防護方法

在LED顯示屏產(chǎn)品的使用說明書上，要標明安全防護注意事項，重點解說LED顯示屏亮度調(diào)節(jié)的正確方法，闡述清楚人眼長期直視顯示屏可能帶來的傷害。若顯示屏亮度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障，則可采用人工調(diào)節(jié)的方式進行亮度調(diào)節(jié)。同時，還要向社會公眾普及光污染的安全防護措施，增強社會公眾的自我保護能力。如，不能長期直視顯示屏，盡量避免人眼聚焦顯示屏上的細節(jié)畫面，避免因LED聚集于眼底而造成視覺亮斑，嚴重時甚至?xí)σ暰W(wǎng)膜帶來灼傷。

5 提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量

為保證LED顯示屏產(chǎn)品的性能，應(yīng)加強對產(chǎn)品在室內(nèi)外環(huán)境中的亮度檢測。在室內(nèi)檢測的過程中，工作人員要佩戴亮度衰減2~4倍的黑色墨鏡，在近距離范圍內(nèi)觀測顯示屏的細節(jié)是否存在問題。在室外檢測過程中，工作人員要佩戴亮度衰減4~8倍的黑色墨鏡。特別是在漆黑環(huán)境下開展檢測工作，工作人員必須佩戴安全防護工具，這樣才能避免工作人員暴露在強光下。

6 引入先進技術(shù)

LED顯示屏在不同時間段、不同地點環(huán)境的亮度變化存在明顯差異。一旦顯示屏亮度輸出超過環(huán)境亮度的60%，就會對人眼帶來不適感，產(chǎn)生光污染。所以，應(yīng)為LED顯示屏配備戶外亮度采集系統(tǒng)，實時采集環(huán)境亮度，并將環(huán)境亮度信息傳輸?shù)街行目刂剖?，由中心控制室根?jù)已接收的數(shù)據(jù)信息，自動計算出最為適宜的顯示屏輸出亮度，并以此作為亮度調(diào)節(jié)的依據(jù)。

此外，在LED顯示屏中應(yīng)引入多級灰度矯正技術(shù)，改善普通8 bit色彩顯示屏色彩過渡生硬的問題，避免給人眼帶來強烈的不適感。在多級灰度矯正技術(shù)的支撐下，可將原本顯示屏系統(tǒng)的色彩顯示層次提升到14 bit，從而給人眼帶來柔和的色彩過渡，降低光對人眼的刺激。

結(jié)語

綜上所述， LED顯示屏作為一種光源，其在運行的過程中不可避免地會出現(xiàn)光安全與光污染問題，為有效防止LED顯示屏對人體造成的危害，應(yīng)當(dāng)在全面分析其光安全問題的基礎(chǔ)上，采取合理可行的措施消除LED顯示屏的光污染，由此除了能夠為人體健康提供保障之外，還能為LED顯示屏應(yīng)用范圍的拓寬提供幫助。