防治戶外燈光光污染不同類型有不同辦法

　　對光污染目前沒有統一的定義，比較能接受的說法是：光污染是由外溢光、雜散光的不利影響造成的不良照明環境。

　　目前，關于戶外燈光的光污染，國際上還沒有各個國家普遍接受的定義與限制標準。國際照明委員會(CIE)對戶外燈光的光污染，進行過視覺研究，并針對不同的光污染類型，提出了相應的限制標準。

　　關于LED顯示屏的光污染防治，在全球范圍內，除了上海市頒布了LED顯示屏最大亮度的限定值外，全球還沒有專門針對戶外LED顯示屏的光污染限制標準。

　　對光污染的理解，目前還沒有統一的定義。比較能接受的說法是：光污染是由外溢光、雜散光的不利影響造成的不良照明環境。狹義地講，即為有害光的消極影響，其數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于一些重要信息(如交通信號)的感知能力。對動物、植物亦會產生不良影響的外溢光、雜散光都屬于有害光。

　　從這個定義中，可以看出兩點：一是光污染是針對夜間光環境中的事物而言的;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環境產生負面的影響，所以不能單純根據一個區域或一個照明設備的亮度水平或出光量來評價光污染。

　　國際照明委員會(CIE)關于戶外燈光對居民造成的影響，主要采用4個技術參數進行評價，包括光入侵、建筑物外墻及招牌的光度、眩光及夜空輝光。

　　光入侵是指經窗戶溢散入屋的光線。建筑物外墻及招牌光度是以發光體為基礎的參數，用以評估來自建筑物外墻表面和招牌的光度。

　　對居民產生的眩光是指居民直視明亮照明設備而導致的煩躁、注意力分散或不適。對道路使用者產生的眩光，是用來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比，以致影響天文學家觀測天體的能力。

　　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周圍環境和人產生危害的水平。指導思想是減少或消除產生光污染的那部分光線。國際照明委員會(CIE)建議，根據一般環境亮度，把不同地區劃分為本質上漆黑、低照明區域、中照明區域和高照明區域等4類照明區域。對不同區域，光污染的防治有不同的辦法。

　　一是對居住區的光入侵防治。對居住區光污染的防治，主要是減少居民住宅窗戶的光入侵。國際照明委員會(CIE)對住宅的光入侵進行了嚴格的限制。

　　二是影響行人的眩光防治。對行人構成危害的光污染主要來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。國際照明委員會(CIE)和一些發達國家都采用規定燈具最大發光強度或亮度的方法對此進行限制。

　　三是對產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的光是有用的，但是在不需要照射的范圍內也會有溢出光，形成光污染。特別是上射光會產生夜空輝光，形成嚴重的夜空光污染。國際上不同的國家、專業協會等，對上射光都有嚴格的控制，國際照明委員會(CIE)、英國對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域

　　為了解決顯示屏上射光污染，最佳的方案是顯示屏通過技術手段，盡量減少上射光的數量，從而達到減少上射光的光污染問題。

　　戶外全彩LED顯示屏的光污染研究，還是一個比較新的領域，目前還沒有一個業界都能接受的統一標準，參考國際照明委員會(CIE)對戶外燈具光污染的研究結果，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方面。

　　全球及各專業協會，對LED顯示屏的光污染均缺少統一的規定，結合國際照明委員會(CIE)對各類戶外光源的規定，本文將對LED顯示屏的光污染進行初步探討。

　　一是居住區的光入侵防治。LED顯示屏對居住區的光入侵，無法單獨定義。因為除了LED顯示屏之外，還有戶外路燈等其他光源。對居住區的光入侵限制，可以參照國際照明委員會(CIE)的相關限制，但是無法單獨區分LED顯示屏光污染的具體數值。要減少LED顯示屏對居住區的光入侵，可以通過調節LED顯示屏的亮度，以及減少上射光的數量，來降低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顯示屏眩光對行人的干擾，涉及到個人對顯示屏亮度的主觀評價，比較難限定。國際照明委員會(CIE)對眩光源進行過視覺試驗研究，并對眩光源亮度進行了限制。此外，上海市質量技術監督局在2013年6月17日發布了全國首個LED顯示屏亮度限制標準DB31/708-2013，《公共場所發光二極管(LED)顯示屏最大可視亮度限值和測量方法》，對LED顯示屏的最大亮度值進行了限制。

　　三是對產生夜空輝光的上射光的防治。LED顯示屏由于是對稱發光，因此上視角范圍內的上射光，成為了居住區光入侵以及夜空輝光的光污染來源。由于LED顯示屏對稱發光的特性，無法采用國際照明委員會(CIE)規定的上射光占據總體光通量的最大比例來進行限制。到目前為止，對于LED顯示屏上射光的光污染問題，全球都還沒有相關的限制。

　　為了解決顯示屏上射光污染，最佳的方案是顯示屏通過技術手段，盡量減少上射光的數量，從而達到減少上射光的光污染問題。

　　為了減少顯示屏的光污染，業界提出了許多LED顯示屏光污染的解決方案，主要措施有4種：一是合理規劃顯示屏面積和安裝位置。根據觀看的距離、周圍環境和觀看角度，合理規劃顯示面積和位置。二是播放內容的選擇和設計。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，畫面在變換的時候要有一個過渡，不要采用閃爍太多的畫面。三是采用多級灰度矯正技術改善色彩柔和度。LED顯示屏采用更多的灰度等級，看起來色彩柔和，過渡自然。四是采用可自動調節亮度的調節系統。不同的時間、環境亮度變化很大，如果顯示屏的亮度大于環境過多，特別是在晚上，強烈的眩光會造成人們眼睛的不適應。通過自動亮度調整系統，就能自動換算適合環境的播出亮度，避免光污染。

　　LED顯示屏減少光污染器件級解決方案

　　可以通過對LAMP器件進行非對稱的光學設計，將上視角的部分能量，轉移到下視角的可視范圍內，從而減少光污染。

　　除了以上業界常用的控制光污染的措施外，還有一種器件級的解決方案，即通過減少上射光以及無效可視范圍內的光的亮度，來減少光污染。

　　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，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。在無效可視范圍的光，是有害光，需要盡量減少光能量在無效可視范圍內的分布，從而達到減少光污染的目標。

　　LAMP器件非對稱光學設計可以減少光污染。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，上視角為無效可視范圍，會造成嚴重的光污染。為了達到節能與減少光污染的目的，依照LED顯示屏通常仰視的應用環境和觀看習慣，提出了LAMP器件光學非對稱的設想。通過對LAMP器件進行非對稱的光學設計，將上視角的部分能量，轉移到下視角的可視范圍內，從而達到增加下視角有效可視范圍內亮度，同時減少上視角無效可視范圍內光污染的目的。

　　減少上視角無效可視范圍內的光污染。為了對比非對稱LAMP器件與正常LAMP器件在上視角無效可視范圍內的光污染，將非對稱LAMP器件箱體與正常LAMP器件箱體功率調整為相同，對上視角范圍內不同仰視角度下的亮度進行對比。在上視角范圍內，從非對稱LAMP箱體亮度與正常LAMP箱體亮度對比來看，采用非對稱光學設計的LAMP器件，在不同的俯視角度下，可以減少光污染10%～50%。

　　減少下視角無效可視范圍內的光污染。在下視角有效可視范圍內的亮度是有效亮度，非對稱LAMP比正常LAMP的亮度越高越好。在下視角無效可視范圍內的亮度是有害亮度，非對稱的LAMP的亮度要越小越好，可以減少無效可視范圍內的光污染。當水平0°視角亮度值相同時，在下視角無效可視范圍內，當水平視角大于±60°時，非對稱AB系列LAMP器件箱體的亮度下降速度，遠高于正常LAMP器件箱體的下降速度，因此非對稱LAMP箱體的亮度低于正常LAMP箱體的亮度，也就是在下視角無效可視范圍內，非對稱LAMP器件的光污染低于正常LAMP器件的光污染。

　　相關鏈接

　　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顯示屏的無效顯示范圍，觀看者通常俯視。

　　有效可視范圍與無效可視范圍

　　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120°的一個視角范圍，此范圍內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，成為無效可視范圍。