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亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法

更新时间:2024-07-01
亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法 专利申请类型:发明专利;
地区:江苏-苏州;
源自:苏州高价值专利检索信息库;

专利名称:亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202111172134.8

专利申请(专利权)人:惠仁康宁(苏州)健康科技有限公司
权利人地址:江苏省苏州市昆山市玉山镇登云路268号105、202、203室

专利发明(设计)人:邱学军,高嵩,林燕丹

专利摘要:本发明涉及亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,对N个具有不同亮度、不同色温的采样点n进行采样,检测获得各采样点n的亮度Ln和色温CTn,计算对应于各采样点n的蓝光辐射功率的无蓝光危害的曝光时间阈值tn,基于各采样点的亮度Ln、色温CTn和曝光时间阈值tn拟合形成无蓝光危害情形下的亮度、色温与曝光时间的安全边界曲面或安全边界函数,据安全边界曲面进行蓝光安全区域的判断或确认,位于边界曲面低取值侧的区域为蓝光安全区域,位于边界曲面高取值侧的区域为存在蓝光危害风险的区域。

主权利要求:
1.一种适应于LED显示屏的亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,其特征在于对N个具有不同亮度、不同色温的采样点n进行采样,采样点的亮度范围在显示器最大校准亮度Lmax和最小校准亮度Lmin之间,采样点的色温范围在显示器最大校准色温CTmax和最小校准色温CTmin之间,检测获得各采样点n的亮度Ln和色温CTn,依据下式计算对应于各采样点n的蓝光辐射功率的无蓝光危害的曝光时间阈值tn,PBn·tn=EL
基于各采样点的亮度Ln、色温CTn和曝光时间阈值tn进行亮度L、色温CT和曝光时间t的曲面拟合,形成无蓝光危害情形下的亮度、色温与曝光时间的安全边界曲面:L=LRGO=f(CT,t)
和/或
t=tRGO=g(L,CT)
和/或
CT=CTRGO=h(t,L)
依据下式计算各采样点n的蓝光辐射功率PBn:
其中,PBn为第n个采样点的蓝光辐射功率,n=1,2,3,......,N;tn为第n个采样点的蓝光辐射功率PBn所对应的无蓝光危害的曝光时间阈值;EL为蓝光辐射能量的安全阈值;L为亮度;CT为色温;t为曝光时间;LRGO为无蓝光危害的亮度阈值;CTRGO为无蓝光危害的色温阈值;
tRGO为无蓝光危害的曝光时间阈值;Pλ(λ)n为第n个采样点的波长相关的光谱辐射功率;B(λ)为与波长相关的蓝光危害加权系数;λ为波长,依据安全边界曲面进行蓝光安全区域的判断或确认,位于边界曲面低取值侧的区域为蓝光安全区域,位于边界曲面高取值侧的区域为存在蓝光危害风险的区域,对于任一坐标点(t,L,CT),如该坐标点位于安全区域,判断为无蓝光危害风险,如该坐标点位于不安全区域,判断为存在蓝光危害风险,对于位于安全区域的任一坐标点(t,L,CT),依据该坐标点在任一坐标轴方向上距边界曲面的距离判断在该坐标轴方向上的调节余量。
2.如权利要求1所述的亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,其特征在于EL=0.220J。
3.如权利要求1或2所述的亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,其特征在于以变量t、CT、L为坐标轴建立三维坐标系,绘制安全边界曲面CT=h(t,L),所称安全区域位于边界曲面的低取值侧,为CT=h(t,L)、CT=CTmin、CT=CTmax、L=Lmin、L=Lmax和t=0围出的区域,其中Lmin为显示器的最小校准亮度,Lmax为显示器的最大校准亮度,CTmin为显示器的最小校准色温,CTmax为显示器的最大校准色温。
4.如权利要求1或2所述的亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,其特征在于在对采样点进行检测时,以显示器的中央位置为检测点或检测的中心点。
5.如权利要求1或2所述的亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,其特征在于在对采样点进行检测时,采用多点检测法进行多点检测。
6.如权利要求5所述的亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,其特征在于采用多点检测法检测后,依据各检测点的数据分别进行安全边界曲面的计算,依据下列任一方式进行安全区域的确认:
1)当各检测点的确认结果均为安全区域时,确认为安全区域,否则确认为不安全区域;
2)当至少一定数量的多个检测点的确认结果为安全区域时,确认为安全区域,否则确认为不安全区域;
3)对依据各检测点的数据获得的各安全边界曲面进行加权平均,计算获得显示器的等效边界曲面,依据等效边界曲面进行安全区域的确认。 说明书 : 亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法技术领域[0001] 本发明涉及亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法及这种方法在显示器控制上的应用,适应于医用显示器(屏)、民用显示器(屏)及近场显示器等各种显示器(屏)。背景技术[0002] 目前对于LED(发光二极管)显示器(屏),包括OLED(有机发光二极管)显示、MicroLED(微米发光二极管)显示、MiniLED(小间距发光二极管)显示和LED背光+LCD(液晶显示)等显示器(屏),其显示视觉健康评测与测试方法,特别是LED显示器(屏)蓝光辐射对人眼视网膜损伤或危害的评价方法,除要了解影响蓝光辐射累积大小的显示器(屏)自身物理性能(如显示屏尺寸、色温、亮度等)之外,还要了解人眼观视显示屏的距离(一般桌面显示器观视距离为30cm、50cm、80cm或其他人类工效学观视距离,大屏显示器按照人类工效学规定观视距离,智能手机和移动平板显示屏为20cm、30cm或其他人类工效学观视距离)和观视累积时间(一般1小时以内,或1‑2小时和2‑3小时,专业医用影像显示阅片2‑3小时、经常达4‑8小时,专业民用图像显示分析也要2‑3小时、经常达4‑8小时)。目前均没有提出、集成或植入基于LED显示器(屏)的综合其亮度、色温与辐射累积时间之间的蓝光辐射危害豁免级(称作RG0无风险等级)临界安全边界曲面及其安全区域的拟合计算方法,无法主动实现对影响LED显示器(屏)蓝光辐射强度的亮度、色温等参数随辐射累积时间变化的综合关系评估分析,更难以根据影响显示视觉健康的蓝光辐射危害豁免级RG0安全边界曲面及包络安全区域进行多参数测评与调控,极大影响显示器(屏)蓝光辐射量度对人眼视网膜损伤风险程度的把控,风险较大。发明内容[0003] 本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷,提供出一种亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,以获得基于LED显示器(屏)的亮度、色温与辐射累积时间之间的蓝光辐射豁免级与危害风险边界曲面,为相关情形下显示器蓝光辐射危害的测评及调控提供相应的基础。[0004] 本发明的技术方案是:亮度、色温与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法,对N个具有不同亮度、不同色温的采样点n(n=1,2,3,……,N)(可称为亮度与色温采样点)进行采样,检测获得各采样点n的亮度Ln和色温CTn,依据下式计算对应于各采样点n的蓝光辐射功率的无蓝光危害(蓝光危害豁免级)的曝光时间阈值tn,[0005] PBn·tn=EL[0006] 基于各采样点的亮度Ln、色温CTn和曝光时间阈值tn进行亮度L、色温CT和曝光时间t的曲面拟合,形成无蓝光危害情形下的亮度L、色温CT和相应情形下最长曝光时间的函数关系(简称安全边界函数,或边界函数)或无蓝光危害情形下的亮度、色温与辐射累积时间(曝光时间)的安全边界曲面(简称安全边界曲面,或边界曲面)或安全边界函数:[0007] L=LRGO=f(CT,t)[0008] 和/或[0009] t=tRGO=g(L,CT)[0010] 和/或[0011] CT=CTRGO=h(t,L)[0012] 上述函数均表示同一边界曲面,是等效的,在一定的精度下,三者可以相互替代,亦可以采用其中任意一种或多种函数形式表示边界曲面或进行安全区域等相关分析。[0013] 或者,一般地,可以用下式表示边界曲面上t,L,CT的函数关系:[0014] F(t,L,CT)=0[0015] 可以依据下式计算各采样点n的蓝光辐射功率PBn:[0016][0017] 其中,[0018] PBn为第n个采样点的蓝光辐射功率,n=1,2,3,……,N,为蓝光加权后的辐射功率,‑1可依据上式定义,常用单位:J·s ;[0019] tn为第n个采样点的蓝光辐射功率PBn所对应的无蓝光危害的曝光时间阈值,常用单位:h(小时);[0020] EL为蓝光辐射能量的安全阈值(设定值),常用单位:J(焦耳)。EL可依据相关技术规范、标准等文件和/或通过实验或理论分析等方式确定。例如,可以依据目前公认的或适宜的标准获得,例如,在现有计技术背景下,可以EL=0.220J;[0021] L为亮度(显示器亮度),常用单位:cd/m2(坎德拉/平方米);[0022] LRGO为无蓝光危害的亮度阈值,为满足函数关系的亮度,为曝光时间和色温的函2数,常用单位:cd/m;[0023] CT为色温(显示器色温),通常可以采用显示器的中央色温,常用单位:K(开尔文);[0024] CTRGO为无蓝光危害的色温阈值,为满足函数关系的色温,为亮度和曝光时间的函数,常用单位:K;[0025] t为曝光时间,常用单位:h(小时)或s(秒);s(秒)或h(小时);[0026] tRGO为无蓝光危害的曝光时间阈值,为满足函数关系的曝光时间,为色温和亮度的函数,常用单位:h;[0027] Pλ(λ)n为第n个采样点的波长相关的光谱辐射功率,可在采样时通过检测获得或依‑1 ‑1据已知知识,常用单位:J·s ·nm ;[0028] B(λ)为与波长相关的蓝光危害加权系数,无量纲;[0029] λ为波长,常用单位:nm(纳米)。[0030] f()、g()和h()用于表示相应的函数关系,通过各采样点n的数据Ln、tn和CTn拟合获得。F(t,L,CT)=0为这些函数的等效方程式表述,F()为相应表示方式下的等效函数。[0031] 采样点的亮度范围可以在显示器最大校准亮度Lmax和最小校准亮度Lmin之间。通常应包含L=Lmin和L=Lmax或邻近L=Lmin和L=Lmax的采样点。[0032] 采样点的色温范围可以在显示器最大校准色温CTmax和最小校准色温CTmin之间,通常应包含包括CT=CTmin和CT=CTmax或邻近CT=CTmin和CT=CTmax的采样点。[0033] 采样点可在L‑CT平面上大致均匀分布。可以在采样点的亮度范围内先调节或设定一个亮度,再在保持该亮度基本不变的情形下,依据采样点的色温范围调节和设定若干个色温分别进行采样(相关的数据检测),然后再调节或设定为另一个亮度重复上述采样过程,如此形成的采样点在L‑CT平面上大致为纵横对齐排列的均匀分布。可以考虑在曝光时间阈值变化较大的区域增大采样点的密度。采样点的数量可以依据实际需要,使得拟合形成的边界曲面符合分析和控制的精度要求。[0034] 当存在明显影响蓝光危害风险的其他因素时,亦可以在这些因素不变的情形下进行采样,或依据已经掌握的自然规律,在采样获得的数据中剔出这些因素变化带来的影响。[0035] 可以采用现有多项式拟合方式实现上述边界曲面的拟合,可以利用matlab等现有拟合工具或平台。[0036] 上述积分式中的积分下限380(nm)和上限700(nm)分别代表应考虑蓝光危害的波长范围的下限和上限,可以依据实际状况及蓝光危害及显示器发光特性等的认知进行适当调整,从图3可以看出,波长小于380(nm)和大于700(nm)时,B(λ)可视为零。[0037] 依据蓝光危害的特点,将其中的任一自变量固定,f()、g()和h()均为另一自变量的减函数(参见图1和图2),且,导数的绝对值通常亦为减函数,边界曲面的切平面位于其低取值侧。根据实际需要,可以以安全边界曲面上的任意两个变量为自变量,确定第三个变量在这两个自变量确定的数值下的最大安全阈值(无蓝光危害情形下的最大值),例如,可以在所用亮度和色温确定的情形下,依据该边界曲面确定无蓝光危害风险的最大曝光时间(最长观视时间),或者在观视时间及色温确定的情形下,依据该边界曲面确定无蓝光危害风险的最大显示亮度。亦可以在其中一个变量确定的情形下,分析另外两个变量的安全(无蓝光危害)取值范围,例如,在观视时间确定的情形下,调整亮度和色温,使其符合观视者需求且保证无蓝光危害风险。[0038] 可以依据安全边界曲面进行蓝光安全区域的判断或确认,位于边界曲面低取值侧(对其中任意适宜的两个变量的确定值,第三个变量的值小于该边界曲面上的对应值的区域,例如,对任意适当的CT和L值的组合,t<tRGO侧)为蓝光安全区域,位于边界曲面高取值侧(对其中任意适宜的两个变量的确定值,第三个变量的值大于该边界曲面上的对应值的区域,例如,对任意适当的CT和L值的组合,t>tRGO侧侧)的区域为存在蓝光危害风险的区域(不安全区域),对应于RG1或更高的风险区域。[0039] 通常,可以将边界曲面作为或者视为安全区域。[0040] 可以以变量t、CT、L为坐标轴建立三维坐标系(三维笛卡尔坐标系),由于t、CT、L相互关联,可以依据实际需要以任一变量为因变量,因此,该坐标系中的t、CT、L三个坐标轴是等效的,可以将t、CT、L以任意方式绘制为常规X轴、Y轴和Z轴方向的坐标轴,可称为t轴、CT轴和L轴。[0041] 边界曲面为CT=h(t,L)或任意的其他等效函数,对具体的显示器,CTmin≤CT≤CTmax,Lmin≤L≤Lmax,其中,CTmin为显示器的最小校准色温,CTmax为显示器的最大校准色温,Lmin为显示器的最小校准亮度,Lmax为显示器的最大校准亮度,所称安全区域为CT=h(t,L)、CT=CTmin、CT=CTmax、L=Lmin、L=Lmax和t=0围出的区域,位于边界曲面的低取值侧。[0042] 对于任一坐标点(t,L,CT)(任一t、L、CT值的组合),如该坐标点位于安全区域,判断为无蓝光危害风险,如该坐标点位于不安全区域,则判断为存在蓝光危害风险。[0043] 对于位于安全区域的任一坐标点(t,L,CT),可以依据该坐标点在任一坐标轴(t轴、CT轴和L轴)方向上距边界曲面的距离判断在该坐标轴方向上的调节余量(该坐标轴对应的参数的调节余量),即在其他相关参数不变的情况下,该参数最多允许增加多少。例如,如果该坐标点在t轴方向上距边界曲面的距离dt,可以判断出在相应的色温和亮度下,曝光时间(观视时间)最多可以在原设定时间的基础上延长dt,如果比原设定时间延长的时间超过dt,则存在蓝光危害风险。又如,依据该坐标点在CT轴方向上距边界曲面的距离dCT,可以判断出在相应的显示器亮度和观视时间(曝光时间)下,显示屏色温最多可以在原设定色温的基础上增加dCT,如果比原设定色温增大的色温超过dCT,则存在蓝光危害风险。再如,依据该坐标点在L轴方向上距边界曲面的距离dL,可以判断出在相应的显示器色温和观视时间(曝光时间)下,显示屏色温最多可以在原设定亮度的基础上增加dL,如果比原设定亮度增大的亮度超过dL,则存在蓝光危害风险。[0044] 在对采样点(亮度与色温采样点)进行检测时,通常可以以显示器的中央位置为检测点或检测的中心点,依据现有检测手段检测显示屏的中央色温、亮度及其他参数(或称变量)(如果需要的话)或数据。[0045] 根据实际需要,在对采样点(亮度与色温采样点)进行检测时,也可以采用多点检测法(例如,九点检测法、二十五点检测法)进行多点检测,在显示屏上依据检测规则选取多个点作为检测点(或称位置检测点)进行检测。[0046] 所述九点检测法可以为白场九点测试法。[0047] 采用多点检测法检测后,依据各检测点的数据分别进行安全边界曲面的计算,依据设定的标准(例如,公认的判断标准或适宜的判断标准)进行安全区域的确认(判断)。[0048] 例如,[0049] 1)当各检测点的确认结果(所称检测点的确认结果为依据该检测点的检测数据计算获得的确认结果)均为安全区域时,确认为安全区域,否则确认为不安全区域,即当至少一个检测点的确认结果为不安全区域时,确认为不安全区域。[0050] 2)当至少一定数量(或一定比例)的多个检测点(例如,超过全部检测点的50%)的确认结果为安全区域时,确认为安全区域,否则确认为不安全区域,即当至少一定数量(或一定比例)的多个检测点(例如,不少于全部检测点的50%)的确认结果不为安全区域时,确认为不安全区域,在此情形下,可以根据实际情况划分确认为安全区域所需的确认结果为安全区域的最少检测点数量或确认为不安全区域所需的确认结果为不安全区域的的最少检测点数量。[0051] 3)对依据各检测点的数据获得的各安全边界曲面(曝光时间阈值)进行加权平均,计算获得显示器的等效边界曲面(曝光时间阈值),依据等效边界曲面进行安全区域的确认(判断),确认方式与前述依据边界曲面的确认方式相同。[0052] 例如,对于九点检测法(例如,白场九点测试法),可以采用下列方式计算获得或建立安全边界曲面或无蓝光危害的安全边界函数:t=tRGO=g(L,CT)[0053] 依据各检测点的检测数据计算并拟合出相应的安全边界曲面:[0054] ti=tRGOi=gi(Li,Ti)[0055] 其中,下标i表示为检测点i的检测数据或者依据检测点i的检测数据计算(含拟合)获得的相关数据参数。例如,ti为依据检测点i的检测数据计算出的安全边界函数中的时间t;tRGOi为依据检测点i的检测数据计算出的无蓝光危害的曝光时间阈值tRGO,为依据检测点i的检测数据出的安全边界曲面上的曝光时间,为检测点i检测的亮度Li和色温CTi的函数;gi()表示依据检测点i的检测数据计算出的安全边界函数,其中,i=0,1,2,3,4,5,6,7,8,为检测点的编号或顺序号,检测点0(i=0的检测点)为位于显示屏中央的检测点,检测点1‑4(i=1,2,3,4的检测点)分别为横向上和纵向上外侧中部的检测点,检测点5‑8分别为外侧四角处的检测点。[0056] 以依据各检测点的检测数据获得的曝光时间阈值tRGOi进行加权平均,作为显示器的等效曝光时间阈值tRGOv,获得曝光时间与各检测点检测的色温CTi相关的安全边界函数(安全边界曲面),或者曝光时间与显示屏的中央区域(检测点0)检测的色温CT0相关的安全边界函数(安全边界曲面):[0057][0058] 或[0059][0060] 其中,tRGOv为等效曝光时间阈值;[0061] αi为除检测点0之外的其他检测点检测的亮度与检测点0检测的亮度的比值,即αi=Li/L0。也可以认为α0=1。[0062] βi为除检测点0之外的其他检测点检测的色温与检测点0检测的色温的比值,即βi=CTi/CT0。也可以认为β0=1。[0063] gv()表示相应的函数。[0064] αi和βi均可以依据实际检测数据计算获得。当进行多次检测时(例如,设置多个亮度与色温采样点),可以采用算术平均或加权平均的方式计算相应的αi和βi。例如,一种方便且可行的方式为在观视涉及范围的显示器最大功率、中间功率和最小功率下进行亮度(或色温)检测,获得各检测点对应于显示器最大功率、中间功率和最小功率的最大亮度(或色温)、最小亮度(或色温)和中间亮度(或色温),以各检测点的最大亮度(或色温)、最小亮度(或色温)和中间亮度(或色温)的两倍之和除以4作为用于αi(或βi)计算的亮度(或色温)的平均值,依据相应检测点的该亮度(或色温)的平均值作为Li(或CTi)计算αi(或βi)。[0065] 上述各加权平均方法基本上符合显示屏的实际状况,在现有技术背景下,符合本发明的目的和要求,能够获得符合实际控制精度要求的结果。[0066] 对各采样点的采样(检测)应在基本相同的相关条件下进行。除本发明涉及的亮度、色温和曝光时间外,如果其他影响蓝光危害的因素/参数发生变化,在进行相关技术和涉及安全区域的分析判断等时,应考虑这些变化对蓝光危害风险或安全区域的影响。[0067] 本发明的有益效果是:能够得到一定大小的显示器(屏)在一定观视距离下,不同亮度和色温下显示器(屏)达到蓝光辐射危害豁免级RG0限值所对应的辐射累积时间(曝光时间或观视时间),计算得到基于LED等显示器(屏)的亮度、色温与辐射累积时间之间的蓝光辐射豁免级与危害风险边界曲面和安全区域,进而对实际或预计的观视是否存在蓝光危害风险以及允许的调节余量做出判断,可应用于显示屏显示的自动和人工控制。[0068] 本发明使各类医用显示器、民用显示器、手机显示屏、近场显示器等显示器(屏)产品具有显示视觉健康即蓝光辐射危害人眼视网膜豁免级与风险评价功能,提供经拟合计算生成的显示器(屏)色温与辐射累积时间影响因素之间的蓝光辐射安全边界曲面及安全区域,方便警示色温性能指标调控操作,用户操控方便,拟合计算成熟规范,不增加硬件成本。[0069] 本产品在医用、民用显示器(屏)及智能手机屏的现场测试与蓝光辐射危害评价时取得良好的效果。[0070] 本发明适应于各种显示器,能够适应于医用显示器、民用显示器及其他类似显示器,还能够适应于近场显示器,例如头盔式显示器、眼镜佩戴式等各种穿戴式显示器或穿戴式装置的显示器,例如用于AR/VR的穿戴式显示器,所称近场显示器的观视距离可为约1‑10厘米以内。附图说明[0071] 图1是在在t、CT、L三维坐标系下边界曲面及安全区域的示意图;[0072] 图2是本发明涉及的B(λ)曲线图(λ‑B(λ)曲线);[0073] 图3是本发明涉及的九点检测法的检测点的分布图。具体实施方式[0074] 参见图1‑3,本发明采用多项式拟合技术或其他拟合技术,拟合不同亮度和色温下满足蓝光辐射危害豁免级RG0限值所对应的色温与辐射累积时间数值各个离散点的坐标,计算生成新的显示器(屏)亮度、色温与辐射累积时间的蓝光辐射安全边界曲面,处于蓝光辐射安全边界曲面小于等于蓝光辐射危害豁免级限值侧的区域为安全边界区域,处于蓝光辐射安全边界曲面大于蓝光辐射危害豁免级限值侧的区域为不安全的风险边界区域。[0075] 可以采用由t轴、CT轴和L轴组成的三维坐标系(笛卡尔坐标系)绘制边界曲面(参见图1),t轴、CT轴和L轴可以采用任意方式与三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴对应。对于采样及计算获得的各采样点n的亮度Ln、色温CTn以及该亮度和色温的曝光时间阈值tn,采用拟合运算获得边界曲面的函数关系,位于该边界曲面的低取值侧的区域为安全区域,位于该边界曲面的高取值侧的区域为不安全区域。[0076] 可以采用下列步骤进行安全边界曲面的拟合:[0077] 1)得到关于蓝光辐射危害豁免级RG0限值能量的判断公式;[0078] 2)根据上述判断公式得到某型显示器在一定测试距离等参数下,不同亮度和色温值下显示器(屏)达到蓝光辐射危害豁免级RG0限值所对应的辐射累积时间(曝光时间阈值);[0079] 3)在得到不同色温值下显示器(屏)蓝光危害达到豁免级限值所对应的辐射累积2时间后,由不同采样点的亮度值Ln(单位:cd/m)、色温值CTn(单位:K)和对应辐射累积时间值tn(单位:h)形成若干的离散点,基于这些离散的坐标点进行新的数学拟合计算,即可得到该显示器(屏)的亮度、色温与辐射累积时间之间的用于蓝光辐射危害评价的色温与辐射累积时间的安全边界曲面。[0080] 4)绘制边界曲面,由边界曲面及相应各参数取值上下限平面围成的区域为安全区域。[0081] 当依据各检测点的数据进行安全边界曲面计算或拟合时,得到的安全边界曲面的特性与图1和图2相仿。[0082] 蓝光辐射危害豁免级RG0限值能量的判断公式可以参照下列推演过程:[0083] 1)依据涉及灯和灯系统的光生物安全性的国家标准GB/T20145‑2006/CIES009/E:2002和国际标准CEI/IEC62471:2006及IEC/TR62778:2014,采用下列公式判断无蓝光危害风险:[0084][0085] 其中LB为蓝光加权辐亮度(W·m‑2sr‑1),Lλ(λ)为与波长λ相关的光源光谱辐亮度‑2 ‑1 ‑1(W·m sr nm ),B(λ)为与波长λ相关的蓝光危害加权系数,λ为波长(nm,纳米),t代表曝光2时间(s,秒),J为能量单位焦耳,W为功率单位瓦特,m为平方米,sr为立体角对应的球面度。[0086] 2)医用和民用显示器(屏)的使用场景,与照明灯相比,具有高分辨率(全高清1K(2MP)、2K(5MP),超高清4K(8MP)、8K(32MP)或其它分辨率)、长时间(4‑8小时)、近距离观视2(20cm、30cm、50cm或其它观视距离)、高亮度(300‑800cd/m或其它亮度值)、高色温(5000K‑9000K或其他色温值)、大尺寸屏幕面积(桌面20‑30寸、55‑120寸或其它尺寸不等,移动手机和移动平板5‑6寸、8‑10寸或其它尺寸不等)的不同特点,需要从满足照明灯和灯系统的公式(1),改进到适合LED(发光二极管)显示器(屏)大面积光谱功率照射影响的新的公式算法。根据使用需要,选择合适的使用时间,一般选择8小时(h)即28800秒(s)。其中显示器(屏)分辨率1K为1920x1080像素,2K为2560x2048像素,4K为4096x2160像素,8K为7680×4320像素,MP为百万像素。[0087] 3)根据公式(1),若考虑时间效应,假设t>104时时间效应仍成立,则可改进、新引入辐射积累量(能量)作为辐射豁免级RG0判断的阈值,其公式为:[0088] Eexp=P·t(2)[0089] 其中Eexp为眼瞳孔接受的辐射积累量(J),P为辐射功率(J·s‑1),t代表曝光时间(s)。[0090] 4)光谱辐色温公式:[0091][0092] 其中,Pλ(λ)为波长λ相关的光谱蓝光加权辐射功率(J·s‑1);A为根据最大对边角20.1rad求得的有效辐射光源面积(m);Ω为瞳孔对于光源的立体角(sr),其大小与瞳孔直径、观察距离有关。[0093] 5)应用于医用和民用显示器(屏)应用场景特点,公式(1)改进变换后有:[0094][0095] 其中,PB为蓝光辐射功率(J·s‑1)。[0096] 6)光源的对边角是一个与光源尺寸和观察距离有关的物理量,对于医学影像显示器或其他类似显示屏,可视为长方形薄光源,其对边角α为:[0097][0098] 其中,a和b分别为长方形薄光源的长与宽(mm),r为观察距离或测试距离(mm),rad为弧度单位。[0099] 对于医学影像显示器,其在光轴r(如500mm等)观察距离处的对边角远大于0.1rad,因而有效辐射光源面积与光源尺寸无关。设有效辐射光源面积为圆形平面,其半径为R(mm),则根据0.1rad对边角的限制,其有效辐射半径公式为:[0100][0101] 由公式(6),可得有效辐射面积A(单位平方米m2)为:[0102] A=π*R2(7)[0103] 根据立体角的定义,可得:[0104][0105] 其中,S为人眼瞳孔面积(mm2),当长时间观察屏幕,达到光适应状态时,假定瞳孔2直径稳定为3mm,取S为7mm;r为观察距离或测试距离(mm)。[0106] 7)改进整理后可得到关于蓝光辐射安全阈值或豁免级RG0限值能量的判断公式(RG0):[0107][0108] 相应的安全阈值为:[0109] PBL·t=EL=0.220J(10)[0110] 由于本发明针对各类显示器(屏)长时间、近距离、高色温观视以及大尺寸屏幕面积等显示应用场景,故通过上式判断医用和民用等各类显示器(屏)蓝光光谱功率更适用。[0111] 8)利用上述公式(9)进行计算,判断PB·t与0.220J(RG0)的大小关系,若其小于等于0.220J,则表明该显示器(屏)蓝光辐射量值在规定的使用时间内处于安全阈值或豁免级RG0值之内,对人眼视网膜没有造成实质性蓝光危害。若PB·t大于0.220J,则其在规定的使用时间内对人眼视网膜造成不可恢复的蓝光损害。在蓝光辐射能量的安全阈值不同于0.220J的情形下,可以依据相应的阈值进行分析判断。[0112] 对于其他场景,亦可以依据相同或相仿的推算过程,计算获得EL。[0113] 依据能量的特点,在现有技术背景和公认的或适宜的蓝光危害风险评价标准下,可以认为,上述公式(10)适应于本发明涉及的各种显示器。[0114] 可以依据公认的或规定的新的或其他更适宜的蓝光安全控制标准和/或人们对相关自然规律的新的认知,依据相同或相仿的推算过程,计算获得EL。[0115] 可以利用分光辐射色温计测试获得相应光谱辐射功率数据。[0116] 对于显示区域呈矩形或大致呈矩形的显示屏,所称九点检测法的检测点共计设置九个检测点(位置检测点),检测点纵横对齐排列为3行3列,每列和每行均有3个检测点,纵横连线呈矩形网格状,横向上最外侧点距显示屏相应侧边的距离可以为w/9‑w/10,纵向上最外侧点距显示屏相应侧边的距离可以为h/9‑h/10(根据实际情况,也可以采用其他距离,如:横向上最外侧点距显示屏相应侧边的距离为w/3‑w/4,纵向上最外侧点距显示屏相应侧边的距离为h/3‑h/4,等),其中,w为显示屏(显示区域)的宽度,h为显示屏(显示区域)的高度。[0117] 根据实际需要,也可以采用25点检测法或采用其他检测点数量。通常可以按矩形网格状纵横对齐排列的方式确定检测点的位置,也可以采用其他适应方式的选点方式,以使各检测点的状况基本上能够体现出显示屏的状况。例如,检测点按行和列对齐分布(例如,25点检测法的25个点分为5行5列),通常有一个点位于显示屏的正中央(行数和列数均为单数),横向上相邻点的间距相等,纵向上相邻点的间距相等,横向上和纵向上最外侧点与显示屏相应侧边之间通常留有间距,间距的大小可以采用前述九点检测法的相应间距,也可以依据实际需要或规范设定。[0118] 本发明针对显示器(屏),在人眼一定观视距离或人类工效学观视距离上,在相关测试数据的基础上,依据测试数据,采用多项式拟合技术或其他拟合技术,拟合不同色温下满足蓝光辐射危害豁免级RG0限值所对应的色温与辐射累积时间数值各个离散点的坐标,计算生成新的显示器(屏)色温与辐射累积时间的蓝光辐射安全边界曲面。位于蓝光辐射安全边界曲面上及相对于安全边界曲面的小于蓝光辐射危害豁免级限值侧的区域为安全区域;而相对于安全边界曲面的大于蓝光辐射危害豁免级限值侧的区域为不安全的风险区域。[0119] 在仅涉及显示屏显示或蓝光辐射的情形下,显示器与显示屏无实质性差异,所称显示器(屏)、显示器和显示屏均可以指代通常所称的各种采用相关显示方式显示的显示器和显示屏,包括独立的显示器、显示屏和集成或安装在其他装置上的显示器和显示屏等。[0120] 本发明所称无蓝光危害风险的安全区域/安全性或其他类似表述仅限于相对于观视中显示器蓝光辐射对人眼的蓝光危害的安全性,不涉及相对于其他危害方式或其他危害因素的安全性,同时,该安全性评价建立在已有对普通人群的相关危害的研究成果或认知,不涉及因个体差异及其他因素导致的对具体个体可能存在的危害性。[0121] 本发明公开的各优选和可选的技术手段,除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外,均可以任意组合,形成若干不同的技术方案。

专利地区:江苏

专利申请日期:2021-10-08

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN113870751B

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