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户外全彩LED显示屏光污染防治及技术解决方案探讨

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019/2/22     浏览次数:    
    户外全彩LED显示屏光污染防治及技术解决方案探讨
    摘要:本论文对LED户外显示屏的光污染问题进行了探讨,对LED显示屏的主要光污染,包括光入侵、眩光、显示屏亮度、夜空辉光等光污染,参照国际照明委员会(CIE)与上海市的限制标准,提出了LED显示屏的光污染的参考限制参数。针对显示屏的光污染,提出了器件级的解决方案。在有效可视范围内,光能量集中分布,有利于降低显示屏功耗,在无效可视范围内,尽量降低光能量分布,减少光污染。经过实测数据的对比,这个器件级的降低光污染解决方案,能有效降低无效可视亮度范围内10%~50%的光污染。
    关键词:全彩LED显示屏;光污染;有效可视范围;无效可视范围
    显示屏光污染器件级解决方案
    要减少LED显示屏的光污染,最佳的方法是控制光线的出光方向与光能量的分布范围。也就是在有效可视范围内,全部是有用光,需要将光能量尽量多地集中在有效可视范围内。在无效可视范围的光,是有害光,需要尽量减少光能量在无效可视范围内的分布,从而达到减少光污染的目标。

    将光能量尽量多地分布在有效可视范围,达到增加有用光能量的目的,在本编辑的另外一篇论文《全彩LED显示屏用非对称节能型LAMP器件的设计》中已有详细阐述,在此不再赘述。在本论文中,将详细阐述在无效可视范围内的光能量分布,从而达到减少光污染的目标。

    1。LAMP器件非对称光学设计减少光污染如图5所示,常规的LAMP器件,上视角θ1与下视角θ2相等,上视角与下视角内光能力对称分布。
    显示屏通常安装于一定的高度,且垂直于水平面安装,人们通常是仰视观看显示屏,下视角为有效可视范围,上视角为无效可视范围,会造成严重的光污染[7]。
    为了达到节能与减少光污染的目的,依照LED显示屏通常仰视的应用环境和观看习惯,提出了图5非对称LAMP器件与常规LAMP器件视角示意图器件光学非对称的设想。通过对LAMP器件进行非对称的光学设计,将上视角的部分能量,转移到下视角的可视范围内,从而到达增加下视角有效可视范围内亮度,同时减少上视角无效可视范围内光污染的目的。
    为了进行量化研究,制作了非对称AB系列器件与正常LAMP器件的对比箱体进行测试,用于制作对比箱体的非对称AB系列LAMP器件与正常器件的参数如下表所示[7]。
    2。减少上视角无效可视范围内的光污染为了对比非对称LAMP器件与正常LAMP器件在上视角无效可视范围内的光污染,将非对称LAMP器件箱体与正常LAMP器件箱体功率调整为相同,对上视角范围内不同仰视角度下的亮度进行了对比,具体见下列数据。
    表7雷曼非对称AB系列LAMP346器件参数表8雷曼正常LAMP346器件参数表9俯视10度不同水平角度亮度分布第03期屠孟龙:户外全彩LED显示屏光污染防治及技术解决方案探讨表10俯视20度不同水平角度亮度分布表11俯视30度不同水平角度亮度分布表12俯视40度不同水平角度亮度分布在上视角范围内,从非对称LAMP箱体亮度与正常LAMP箱体亮度对比来看,采用非对称光学设计的LAMP器件,在不同的俯视角度下,可以减少光污染10%~。
    3。减少下视角无效可视范围内的光污染在下视角有效可视范围内的亮度是有效亮度,非对称LAMP比正常LAMP的亮度越高越好。在下视角无效可视范围内的亮度是有害亮度,非对称的LAMP的亮度要越小越好,可以减少无效可视范围内的光污染。
    为了对比非对称LAMP箱体与正常箱体,在下视角的无效可视范围内减少光污染的程度,在进行对比时,将二者在水平0°的亮度调整为相同,测试在不同视角范围内的亮度值,对比二者的光污染数据,具体对比数据见下图。

    从图中可以看出,当水平0°视角亮度值相同时,在下视角无效可视范围内,水平视角大于±60°时,非对称AB系列器件箱体的亮度下降速度,远高于正常LAMP器件箱体的下降速度,因此非对称LAMP箱体的亮度低于正常LAMP箱体的亮度,也就是在下视角无效可视范围内,非对称LAMP器件的光污染低于正常器件的光污染。


    结论
    显示屏的光污染,到目前为止还没有一个业界都能接受的统一标准,参考CIE对户外灯具光污染的研究结果,LED显示屏的光污染也涉及到光入侵、显示屏的亮度、眩光及夜空辉光等几个方面。
    显示屏眩光的限制值可以参考CIE标准进行限制;LED显示屏亮度的限制,可以参考上海市的《公共场所发光二极管(LED)显示屏最大可视亮度限值和测量方法》标准进行限制;显示屏对光入侵、夜空辉光的限制,还无法进行定量的限制,但是可以通过合理的设计,减少上射光的数量。
    通过LAMP器件非对称光学设计,可以将光能量集中在下视角的有效可视范围内,同时降低无效可视范围内的光污染,为减少LED显示屏光污染提供器件级的解决方案。
    在上视角无效可视范围内,当LED显示屏功耗相同时,非对称LAMP器件与常规LAMP器件相比,可以降低10%~50%的光污染。

    在下视角无效可视范围内,当亮度相同时,非对称LAMP器件与常规LAMP器件相比,非对称LAMP器件的亮度下降速度更快,可以降低下视角无效可视范围内的光污染。


本文由 合肥LED电子显示屏 整理编辑。

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