环境工程化学

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1、LED显示屏光污染的限制化学工程夏勇摘要从生活屮LED显示屏产出的光污染问题引出，在分析了LED显示屏光污染产生的范围、原因和危害的基础上，通过参考各地城市对灯光照明、电子显示屏的设置规范，借鉴企业LED显示屏的安装经验，并对上海现行的部分LED显示屏现场测试以及在实验室进行LED显示屏亮度的试验评价后，经过分析讨论，得出了LED显示屏在实际使用屮的亮度限值，为相关职能部门制定法律法规、标准来控制公共场所LED显示屏光污染提供参考和依据。0引言在当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，以低能耗、低污染和低排放为基础的“低碳经济”成为全球热点。低碳经

2、济的实质之一是通过发展新技术提高能源利用效率。欧美发达国家大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”，着力发展“低碳技术”，并对产业、能源、技术、贸易等政策进行重大调整。低碳技术尉眇及助交匾赖、傩化E、石伽门以及£口」再插卿新能源、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获与埋存等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术。随着全球经济的发展，人类照明用电对电力资源的需求越来越大。例如，西方发达国家照明用电占总电量的比例己达到14%左右［2］。因此，发展新型照明光源，提高电力资源的利用效率变得非常重要。白光LED是一种新型固态照明光源

3、,与传统光源相比具有低电压、低能耗、长寿命、高可靠性，以及耐震动和抗冲击等特点。这使得白光LED在照明市场的前景备受全球瞩目。欧美以及日本等发达国家已经投入大量人力和物力推动白光LED的研发工作。LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写。第一个LED出现于二十世纪50年代，由英国科学家在电致发光的实验中使用半导体GaAs发明，并于1960年进入商用领域。随着LED的制造工艺的不断改善和新材料的开发和应用，把红外LED的长波发射向上转化为宽带可见光谱。自从GaN基P-N结紫外LED于1992年诞生以来，1993年日亚化学公

4、司率先在GaN蓝光LED上取得技术突破并很快将其进行产业化，直到20世纪末AlGalnN短波长LED问世，实用的白光LED才开始成为现实。白光LED—推向市场即受到人们的极人关注。其最人的吸引力在于作为第四代照明光源拥有庞大的照明市场和显著的节能前景。随着LED显示屏技术飞速发展，价格逐渐下降，LED显示屏已广泛地应用于各行各业，不仅在繁华的商圈使用，而且已推广到普通的小区楼宇。与此同时LED显示屏产生的“光污染”问题也越来越多。所谓光污染是指过量的光辐射对人类生活和生产环境造成不良影响的现象。有研究发现，长时间在光污染环境下工作和生活的人，视网膜

5、和虹膜都会受到不同程度的损害，视力下降，白内障的发病率高达45%,它述会使人头昏心烦，甚至发生失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等类似神经衰弱的症状。上海某商城LED广告屏曾被指太亮，影响高架上的机动车行车安全；某公园附近的LED广告屏被指对比度太强，过于刺眼，遭群众投诉。如今出现的众多光污染案例，不得不引起人们冷静思考，究竟LED屏该多亮？LED亮度是一个非常有弹性的指标，广告商认为亮度要大一些，才有利于广告的宣传效果，而市民认为屏幕太亮，会伤害眼睛、影响岀行或休息。争议了半天，却发现竟然没有一个针对性的标准o2004年上海曾经颁布DB31/T3

6、16-2004《上海市城市环境（装饰）照明规范》，但其中只规定了传统户外广告和招牌的照明亮度，并不适合LED电子显示屏，这项规范明显滞后。LED的发光原理：LED与常用的白炽灯钩丝发光与节能灯三基色粉发光的原理不同，而是采用了电场发光。LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片。在P型半导体和N型半导体之间的过渡层，便是我们常说的P-N结。该过渡层中由于空间电荷的存在形成内建电场，使得n型半导体中电子不能通过过渡层进入p型半导体材料中。当给P-N结一个正向电压，便改变了P-N结的动态平衡。注入的少数载流子（少子）与多数载流子（多子）复合时

7、，便将多余的能量以光的形式释放岀来，从而把电能直接转换为光能。若给P-N结加反向电压，少数载流子（少子）难以注入,故不发光。P-N结零偏、反偏、正偏条件下的P-N结及其对应的能带图如下图所示。1LED显示屏亮度的限值1.1LED显示屏光污染产生的原因LED显示屏光污染产生的根源，往往是由于某些企业对LED显示屏如何正确合理地使用并不是很了解，屏幕安装完成后，根本就不会对LED屏幕亮度做任何调整，没有意识到可能会对屏幕周围的受众造成彫响。也有部分LED显示屏的运营企业为了吸引眼球，追求不合时宜的显示效果，一味提高显示屏的显示亮度，相互攀比，恶性竞争，

8、造成了公共场所LED显示屏周边严重的“光污染”。还有一些企业由于技术不到位，LED显示屏没有自动亮度调节功能，在白天或者周