CN102160914B

CN102160914B - Led模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置

Info

Publication number: CN102160914B
Application number: CN201110136085.2A
Authority: CN
Inventors: 薛黎明; 刘伯昂
Original assignee: Rayspower Energy Group Co Ltd
Current assignee: Rayspower Energy Group Co Ltd; Rayspower New Energy Co Ltd
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: CN102160914A

Abstract

本发明公开了一种LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，该装置包括模拟合成LED光源装置、电源及智能控制装置，两者以控制线路相连，且共同安装于承载装置上；其中，模拟合成LED光源装置包括若干种不同波段的LED紫外发光单元，通过频率混合可模拟发射人体或动物生理所需的紫外光谱。本发明可替代自然阳光照射人体满足一定的生理光照需求，比天然阳光安全且可控；可为居住在无阳光或光照不足地区的人群提供适宜的模拟自然晒太阳的环境，通过人工合成可对光的频带进行选择，加上电源可调控制光强，更好地控制频率及其强度、更安全可靠。

Description

LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置

技术领域

本发明涉及LED智能光照装置，尤指一种LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置。

背景技术

医学证实人类的生理活动在正常情况下需要适当阳光的照射。即紫外波段的中长波紫外线在一定强度下的照射。适量的紫外线照射可使皮肤中的脱氧胆固醇转变为维生素D，维生素D可增强钙磷在体内的吸收，能帮助骨骼的生长发育，成长期的儿童多晒太阳，多在户外活动，有利于预防佝偻病。近来在白领阶层中佝偻病的发生率有所增加，这是因为上下班坐车，工作环境全封闭，辛勤一周后的双休日不出门少晒阳光。

其次，不同波长的UV－A、UV－B波段能够治疗类风湿性关节炎、红斑狼疮、银屑病、硬皮病、白癜风、玫瑰糠疹和皮肤T细胞性淋巴瘤等皮肤病。仅对红斑狼疮的治疗研究表明，用紫外线治疗的病人可以显著减轻症状和减少综合症发生的危险，而且随着治疗时间的延长，治疗的有效性不断增强。

紫外线是一种波长10～400纳米的辐射线，室外的紫外线照射主要来自阳光，它的波长为290～400纳米。紫外线按其波长可分为三个部分：A 紫外线波长位于0.32～0.40微米之间，B 紫外线波长位于0.28～0.32微米之间，C 紫外线波长位于0.01～0.28微米之间；C 紫外线几乎都被臭氧层所吸收，影响不大。紫外线对人类的影响主要表现为A 紫外线和 B紫外线的综合作用。

用紫外线灯照射而合成维生素D就像直接晒太阳。紫外线的作用是化学效应，如果直接接受紫外线照射，时间久了容易得皮肤癌，而接受太阳照射则不同，因为大气层里含有臭氧，能除去紫外线里对人体的有伤害的东西。这就是农村里种地的人虽然长年累月在太阳底下晒，非但没有得皮肤癌，反而合成了维生素D而身体很健康的原因。而近年来南极上空因出现了臭氧层空洞，科学家把一些动物放在那里，晒了一段时间，就得了皮肤癌；在其它地区臭氧层也在变薄，阳光中紫外线强度在不断增加，对人类及动植物都构成威胁。

在市场方面，由于种种客观条件限制，许多人在日常活动中无法正常的接受日照，没有时间或日照太强，而适当的日照又是人类维持正常生理活动所必须的，因此就需要这样一个装置来替代阳光，尤其对没有条件正常接受日照的人群更是如此：居住在地球两极附近的人于冬季长夜时期、地下作业的相关工种职业人群，长期阴雨天气气候地区生活的人群等；还有处于生长发育快速阶段的少年儿童，各种由于缺少阳光照射而患病的人群。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种节能环保、且对人体无害的LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置。

为实现上述目的，本发明LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，包括模拟合成LED光源装置、电源及智能控制装置，两者以控制线路相连，且共同安装于承载装置上；其中，模拟合成LED光源装置包括若干种不同波段的LED紫外发光单元。

进一步，所述电源及智能控制装置包括为所述LED紫外发光单元供电的电源单元、用于控制所述LED紫外发光单元发光的控制单元和用于显示所述控制单元的控制状态信息的显示单元。

进一步，所述控制单元包括用于收发控制指令的通讯模块及接口、若干个相互独立的通断和光源强度调节控制模块，每一个控制模块单独控制一种波段的所述LED紫外发光单元，通过频率混合可模拟发射人体或动物生理所需的紫外光谱。

进一步，若干种不同波段的所述LED紫外发光单元通过焊接、压接或接插件插接等工艺集成安装于平面、曲面或柔性电路板上。

进一步，所述平面、曲面或柔性电路板设置有用于固定安装于所述承载装置上的固定安装接口。

进一步，所述承载装置上设置有防护罩，该防护罩将所述模拟合成LED光源装置扣装在其罩体内。

进一步，所述防护罩采用不吸收紫外光且紫外光穿透性良好的材料制成，或者采用对紫外光有一定衰减率的材料制成。

进一步，所述防护罩采用紫外玻璃制成。

进一步，所述承载装置的正面上设置有用于安装所述模拟合成LED光源装置、电源及智能控制装置的固定安装接口或固定座；所述承载装置的背面上设置有与外部连接及固定用的连接结构。

本发明可替代自然阳光照射人体满足一定的生理光照需求，比天然阳光安全且可控；可为居住在无阳光或光照不足地区的人群提供适宜的模拟自然晒太阳的环境，通过人工合成可对光的频带进行选择，加上电源可调控制光强，更好地控制频率及其强度、更安全可靠。

附图说明

图1为LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置结构示意图；

图2为LED紫外发光单元非相干光频率混合前频谱分布对比图；

图3为LED紫外发光单元非相干光频率混合后频谱分布对比图。

具体实施方式

如图3所示，本发明LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，包括模拟合成LED光源装置3，电源及智能控制装置2以及承载装置1。模拟合成LED光源装置3和电源及智能控制装置2以控制线路相连（图中未示），模拟合成LED光源装置3和电源及智能控制装置2共同安装于承载装置1上。模拟合成LED光源装置3包括了多种的不同波段LED紫外发光单元4，本实施例中，LED紫外发光单元包括A 紫外线频谱LED紫外发光单元和 B紫外线频谱LED紫外发光单元，实际使用中，可根据需要进行调节，并且LED紫外发光单元4的总数量、各个不同波段的数量均可根据实际使用需要进行调节。若干种不同波段的LED紫外发光单元4通过焊接、压接或接插件插接等工艺集成安装于平面、曲面或柔性电路板8上，平面、曲面或柔性电路板8上设置有用于固定安装于承载装置1上的固定安装接口。

电源及智能控制装置2通过控制线路可对模拟合成LED光源装置的光源强度及开启关闭进行控制。电源及智能控制装置2包括为LED紫外发光单元3供电的电源单元、用于控制LED紫外发光单元3发光的控制单元和用于显示控制单元的控制状态信息的显示单元。控制单元设置有无线通讯装置可实现通讯功能，控制单元包括用于收发控制指令的通讯模块及接口、若干个相互独立的通断和光源强度调节控制模块，每一个控制模块单独控制一种波段的LED紫外发光单元，以实现对每一波段的LED紫外发光单元开启、关闭及强度调节等功能。

承载装置1带有防护罩5或类似结构，该防护罩将模拟合成LED光源装置3扣装在其罩体内，组装安装后可对模拟合成LED光源装置3进行保护。防护罩5采用不吸收紫外光且紫外光穿透性良好的材料制成，或者采用对紫外光有一定衰减率的材料制成。材料可选择专用的紫外玻璃。

承载装置1的正面上设置有用于安装模拟合成LED光源装置3、电源及智能控制装置2的固定安装接口或固定座6；承载装置1的背面上设置有与外部连接及固定用的连接结构7，通过连接结构7可将本发明LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置与外部结构固定安装，固定连接方式采用法兰连接，紧配合连接、螺丝连接、粘接等方式。

本发明LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，所涉及领域包括了生理学、生物物理学、射线生物学及射线生理学等学科。根据人体的正常生理日照需求，同时依据法定部门的人体可接收紫外光频谱、强度及时间极限或相关安全与健康标准。对本发明的模拟合成LED光源装置、电源及智能控制装置进行设计，使LED光源照射的频谱、强度及时间可控并且限定在上述法定部门的要求范围内。同时依据安全与健康条例规定的人体可接收的紫外光频谱及频带，制定紫外光LED的发光频带。而后根据现有紫外光LED的发光单元特性频谱，利用非相干光频率混合性质，模拟合成自然阳光的频谱。生产替代自然阳光的模拟太阳的人造光照环境。本发明还可用于非野生动物的保育，如动物园及饲养动物的保健理疗设备。

模拟合成自然阳光原理：见图2，LED紫外发光单元非相干光频率混合前频谱分布对比图。图中横坐标为光波长λ；纵坐标为光的相对强度P。A、B、C曲线为多种不同波段LED紫外发光单元所发频谱，W为人体生理日照需求光谱。经非相干光频率混合后，频谱分布对比图变为图3，即诸多LED紫外发光单元所发光经非相干光频率混合后的频谱与自然光的频谱分布对比图。紫外发光单元所发光混合后成为D频谱曲线，与自然光的W频谱曲线较为接近，基本达到模拟的目的，在通过频谱强度的单独调节模拟效果会更好。

本发明原理及优点：

由于LED照明基础研究及生产工艺技术的不断进步，现在通过在LED照明灯的生产过程工艺中加入不同性质的荧光物质，已有可能按照不同的发光频段制造LED光源，也就是说LED光源的发光频谱可调节。再结合对人类正常生理活动有益A 紫外线和 B紫外线的频率特性并通过频率模拟及混合技术，用相应不同发光频段的LED光源混合出近似或相似A 紫外线和 B紫外线的发光光谱，与自然光相比不仅可以制造出符合A 紫外线和 B紫外线频率特性的LED光源；而且还可以避开对人体有害的紫外发光频段。另一方面，照明功率可通过电源进行调节，因此光照的强度也可控，通过智能控制可更有效保证照射的安全、可靠及效率。这些功能都是对比自然光和普通紫外光灯的优势。除此之外，LED光源可用直流干电池驱动，可以小型轻便化，又是一个优势。

总结以上得出的发明优点：其一、可替代自然阳光照射人体满足一定的生理光照需求，比天然阳光安全且可控；可为居住在无阳光或光照不足地区的人群提供适宜的模拟自然晒太阳的环境。另一方面，在太阳紫外线照射强烈的地区容易发生照射灼伤，增加室内人造照射确有必要，此装置优势明显。其二、由于人工合成可对光的频带进行选择，加上电源可调控制光强，更好地控制频率及其强度、更安全可靠。此外，可随时随地使用只需要直流供电，方便操作；且LED灯的寿命又具有巨大的优势。

Claims

1. LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，该装置包括模拟合成LED光源装置、电源及智能控制装置，两者以控制线路相连，且共同安装于承载装置上；其中，模拟合成LED光源装置包括若干种不同波段的LED紫外发光单元；所述电源及智能控制装置包括用于收发控制指令的通讯模块及接口、若干个相互独立的通断和光源强度调节控制模块，每一个控制模块单独控制一种波段的所述LED紫外发光单元，通过频率混合模拟发射人体或动物生理所需的紫外光谱，并避开对人体有害的紫外发光频段。

2. 如权利要求1所述的LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，所述电源及智能控制装置包括为所述LED紫外发光单元供电的电源单元、用于控制所述LED紫外发光单元发光的控制单元和用于显示所述控制单元的控制状态信息的显示单元。

3. 如权利要求1所述的LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，若干种不同波段的所述LED紫外发光单元通过焊接、压接或接插件插接等工艺集成安装于平面、曲面或柔性电路板上。

4. 如权利要求3所述的LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，所述平面、曲面或柔性电路板设置有用于固定安装于所述承载装置上的固定安装接口。

5. 如权利要求1所述的LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，所述承载装置上设置有防护罩，该防护罩将所述模拟合成LED光源装置扣装在其罩体内。

6. 如权利要求5所述的LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，所述防护罩采用不吸收紫外光且紫外光穿透性良好的材料制成，或者采用对紫外光有一定衰减率的材料制成。

7. 如权利要求6所述的LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，所述防护罩采用紫外玻璃制成。

8. 如权利要求1所述的LED模拟合成阳光人体生理补光智能光照装置，其特征在于，所述承载装置的正面上设置有用于安装所述模拟合成LED光源装置、电源及智能控制装置的固定安装接口或固定座；所述承载装置的背面上设置有与外部连接及固定用的连接结构。