CN102287632A - 照明装置和照明装置的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可控制人体的褪黑素分泌、且可抑制电力效率下降的照明装置和照明装置的控制方法。该照明装置具有:第1光源(10),其输出白色光,且具有出射蓝色光的第1发光二极管(11)和包含由第1发光二极管(11)的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体(M1)的第1荧光体层(12);以及第2光源(20),其输出白色光,且具有出射蓝色光的第2发光二极管(21)、包含由第2发光二极管(21)的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体(M2)的第2荧光体层(22)和遮挡从第2发光二极管(21)出射且透过第2荧光体层(22)的蓝色光的一部分的滤光层(23)。
Description
技术领域
本发明涉及考虑了人的活体律动影响的、将发光二极管用于光源的照明装置和照明装置的控制方法。
背景技术
将发光二极管(LED)用于光源的照明装置(以下称为“LED照明装置”)得到实用化。为了实现输出白色光的LED照明装置,使用分别出射红色光、绿色光、蓝色光的多个LED,或者使用将蓝色LED和各种蓝色激励荧光体(黄色发光体、绿色发光体、红色发光体)进行了组合的伪白色LED。
并且,提出了考虑了对人体的活体律动的影响的LED照明装置。例如,提出了这样的方法:使用具有红色LED、绿色LED和波长不同的2种蓝色LED的LED照明装置,通过控制2种蓝色LED来控制人体的褪黑素分泌(例如参照专利文献1)。
【专利文献1】日本特开2007-173557号公报
然而,在使用红色LED、绿色LED和蓝色LED的RGB结构的白色LED中,色度、亮度、颜色的均匀性、控制性是困难的。因此,作为照明系统,成品率低,价格高。并且,由于驱动许多各颜色的LED,因而存在电力效率低的问题。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种可控制人体的褪黑素分泌、且可抑制电力效率下降的照明装置和照明装置的控制方法。
根据本发明的一个方式,提供了一种照明装置,该照明装置具有:(a)第1光源,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第1发光二极管和包含由第1发光二极管的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体的第1荧光体层;以及(b)第2光源,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第2发光二极管、包含由第2发光二极管的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体的第2荧光体层和遮挡从第2发光二极管出射而透过第2荧光体层的蓝色光的一部分的滤光层。
根据本发明的另一个方式,提供了一种照明装置的控制方法,该照明装置具有:第1光源,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第1发光二极管和包含由第1发光二极管的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体的第1荧光体层;以及第2光源,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第2发光二极管、包含由第2发光二极管的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体的第2荧光体层和遮挡从第2发光二极管出射且透过第2荧光体层的蓝色光的一部分的滤光层,在照明装置的控制方法中,将从第1光源输出的第1输出光的亮度和从第2光源输出的第2输出光的亮度控制成,当提高一方的亮度时降低另一方的亮度。
本发明提供一种可控制人体的褪黑素分泌、且可抑制电力效率下降的照明装置和照明装置的控制方法。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式涉及的照明装置的结构的示意图。
图2是示出在本发明的第1实施方式涉及的照明装置中可使用的荧光体的例子的表。
图3是示出白炽灯泡、荧光灯和伪白色LED的发光光谱特性的图。
图4是示出使本发明的第1实施方式涉及的照明装置的输出光的亮度在时间上变化的例子的图。
图5是示出本发明的第1实施方式涉及的照明装置中的多个第1光源和多个第2光源的配置例的俯视图。
图6是示出本发明的第1实施方式涉及的照明装置中的多个第1光源和多个第2光源的另一配置例的俯视图。
图7是示出本发明的第2实施方式涉及的照明装置的结构的示意图。
图8是示出本发明的第2实施方式的变型例涉及的照明装置的结构的示意图,图8(a)是俯视图,图8(b)是剖面图。
图9是示出本发明的第2实施方式的另一变型例涉及的照明装置的结构的示意图,图9(a)是俯视图,图9(b)是剖面图。
标号说明
1:照明装置;10:第1光源;11:第1发光二极管;12:第1荧光体层;15、25:封装;20:第2光源;21:第2发光二极管;22:第2荧光体层;23:滤光层;30:基板;31:第1基板;32:第2基板;40:控制装置;50:光漫射板;51:第1主面;52:第2主面;55、56:光反射板;61、62:透镜;100、200:输出面;101、201:负电极;102、202:正电极;L1:第1输出光;L2:第2输出光;Ld:输出光;M1:蓝色激励荧光体;M2:蓝色激励荧光体。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的第1和第2实施方式。在以下附图的记载中,对相同或类似的部分附上相同或类似的标号。不过,附图是示意性的,具体的尺寸应参考以下说明进行判断。并且,当然在附图相互间也包含有彼此的尺寸关系和比率不同的部分。
并且,以下所示的第1和第2实施方式例示出用于对本发明的技术思想进行具体化的装置和方法,本发明的技术思想并没有将构成部件的形状、结构、配置等确定为下述的形状、结构、配置等。本发明的实施方式可在权利要求范围内施加各种变更。
(第1实施方式)
本发明的第1实施方式涉及的照明装置1如图1所示具有:第1光源10,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第1发光二极管11和包含由第1发光二极管11的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体M1的第1荧光体层12;以及第2光源20,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第2发光二极管21、包含由第2发光二极管21的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体M2的第2荧光体层22和遮挡从第2发光二极管21出射且透过第2荧光体层22的蓝色光的一部分的滤光层23。第1光源10和第2光源20是将蓝色LED和各种蓝色激励荧光体进行了组合的伪白色LED。
第1光源10和第2光源20配置在基板30上。另外,假定第1发光二极管11和第2发光二极管21的底面是负电极,上面是正电极。从第1发光二极管11和第2发光二极管21的上面出射蓝色光。
第1发光二极管11的负电极与负电极101接触。并且,第1发光二极管11的正电极通过例如接合线与正电极102连接。负电极101与配置在基板30上的配线311连接,正电极102与配置在基板30上的配线312连接。当经由配线311、312对第1发光二极管11的正电极和负电极之间施加了电压时,驱动电流流入第1发光二极管11。由此,从第1发光二极管11出射蓝色光。
第2发光二极管21的结构与第1发光二极管11相同。第2发光二极管21的负电极与负电极201接触。并且,第2发光二极管21的正电极通过例如接合线与正电极202连接。负电极201与配置在基板30上的配线321连接,正电极202与配置在基板30上的配线322连接。当经由配线321、322对第2发光二极管21的正电极和负电极之间施加了电压时,驱动电流流入第2发光二极管21,从第2发光二极管21出射蓝色光。
如图1所示,第1和第2发光二极管11、21配置在具有分别填充有第1荧光体层12和第2荧光体层22的、底部比上部窄的凹部的封装15、25的凹部底面。由此,从第1和第2发光二极管11、21出射的蓝色光的指向性提高。
从第1发光二极管11出射的蓝色光在通过第1荧光体层12之后,从第1光源10的输出面100输出。第1荧光体层12可采用含有蓝色激励荧光体(以下简称为“荧光体”)M1的树脂等。荧光体M1是由蓝色光激励而分别放射特定颜色的光的各种荧光体,图2示出其例子。荧光体M1将从第1发光二极管11出射的蓝色光的一部分变换为黄色光LY1和红色光LR1。
一般地,在将出射蓝色光的发光二极管和各种蓝色激励荧光体(黄色发光体、绿色发光体、红色发光体)进行了组合的伪白色LED中,蓝色光被变换为白色光的效率是约30%,约70%的蓝色光不被变换而被放射。从第1发光二极管11出射、在第1荧光体层12内不进行变换的蓝色光,即无助于第1荧光体层12内包含的荧光体M1的蓝色光照原样作为蓝色光LB1从第1光源10的输出面100被输出。因此,从第1光源10输出的第1输出光L1包含蓝色光LB1、绿色光LG1、黄色光LY1、红色光LR1作为成分。
另一方面,从第2发光二极管21出射的蓝色光在通过第2荧光体层22和滤光层23之后,从第2光源20的输出面200被输出。第2荧光体层22是含有蓝色激励荧光体(以下简称为“荧光体”)M2的树脂等。荧光体M2可采用的荧光体与荧光体M1可采用的荧光体相同,图2示出其例子。荧光体M2将从第2发光二极管21出射的蓝色光的一部分变换为、绿色光LG2、黄色光LY2、红色光LR2,变换后的光从输出面200被输出。由荧光体M2未变换的第2发光二极管21的出射光的一部分由滤光层23遮挡,而未遮挡的剩余的出射光作为蓝色光LB2从输出面200输出。因此,从第2光源20输出的第2输出光L2包含蓝色光LB2、绿色光LG2、黄色光LY1、红色光LR1作为成分。
如上所述,滤光层23吸收或反射由荧光体M2未变换而通过了第2荧光体层22的第2发光二极管21的出射光,即,无助于第2荧光体层22内包含的荧光体M2的蓝色光中的一部分。滤光层23可采用吸收蓝色光的树脂、掺入了吸收蓝色光的染料的树脂等。或者,可以将仅反射蓝色光的材料用于滤光层23。
另外,在图1中,示出将第2光源20的滤光层23配置在第2荧光体层22的上方的例子,然而可以将滤光层23配置在第2荧光体层22的内部。在该情况下,滤光层23至少配置在荧光体M2的上方,以使第2荧光体层22的蓝色光变换不受滤光层23阻碍。
在光的波长和人体的活体律动之间,以下作为公知的事实是知道的。即,
(1)当波长460nm附近的光照射时,褪黑素分泌被抑制;
(2)当人醒悟时(醒来时),褪黑素分泌被抑制;
(3)从晚上睡觉的2个小时左右前到睡眠前半部分,分泌大量的褪黑素,促进体温的下降和睡眠导入;
(4)睡觉前的光照射扰乱活体律动。
如图3所示,与白炽灯泡的发光光谱特性Sa和荧光灯的发光光谱特性Sb相比较,伪白色LED的发光光谱特性Sc如图3中圆圈所示在波长460nm附近具有发光强度的峰值。这是因为,如已述那样,在伪白色LED中蓝色光被变换为白色光的效率是约30%,约70%的蓝色光无助于荧光体。
这样,许多伪白色LED由于在波长460nm附近具有发光强度的峰值,因而不适于晚上照明。由于在波长460nm附近人的视感度低,因而不知不觉地扰乱活体律动。从图3看出,扰乱活体律动的弊病在伪白色LED的情况下大,在白炽灯泡和荧光灯的情况下是相同程度。也就是说,即使以节能和环境保护为目的导入LED照明,有时也会扰乱活体律动。
如已述那样,无助于第1荧光体层12内包含的荧光体M1的蓝色光从第1光源10的输出面100输出。也就是说,第1输出光L1在波长460nm附近具有发光强度的峰值。因此,第1光源10适于白天照明,而不适于晚上照明。
与此相对,在第2光源20中,透过第2荧光体层22的第2发光二极管21的出射光,即无助于第2荧光体层22内包含的荧光体M2的蓝色光的一部分由滤光层23遮挡。例如,在从第2发光二极管21出射且通过了第2荧光体层22的光具有图3所示的发光光谱特性Sc的情况下,透过第2荧光体层22的蓝色光中的50%左右由滤光层23吸收或反射。由此,波长460nm附近的发光强度的峰值消失,第2输出光L2的发光光谱特性为平坦。由滤光层23遮挡何种程度的蓝色光,是根据透过第2荧光体层22的蓝色光的强度等来设定的。
因此,从第2光源20的输出面200输出的第2输出光L2与从第1光源10的输出面100输出的第1输出光L1相比较,是蓝色光被削减的光。因此,对于第1输出光L1和第2输出光L2,发光光谱特性不同。
不过,第1输出光L1和第2输出光L2的色温度(色度)是相等的。并且,第1输出光L1和第2输出光L2的平均演色指数为Ra=80以上。例如,通过使第2荧光体层22与第1荧光体层12相比包含多的绿色发光的荧光体,并使第2荧光体层22内包含的多个荧光体进行组合,对于第1输出光L2和第2输出光L2,使色温度相等。通过使第2荧光体层22包含多的绿色发光的荧光体,使第2输出光L2的演色指数与第1输出光L1相等,抑制色温度的下降。由此,通过简单减少蓝色成分,可避免第2输出光L2看起来显红的现象。也就是说,与蓝色光LB1多的第1输出光L1相比,使第2输出光L2减少蓝色光LB2,另一方面使第2输出光L2包含绿色光LG2。在该情况下,第2输出光L2的发光光谱特性是与第1输出光L1的发光光谱特性相比、蓝色成分少且绿色成分多的特性。
根据具有第1光源10和第2光源20的第1实施方式涉及的照明装置1,如以下那样,积极地控制人体的褪黑素分泌,可同时实现醒悟和舒适的催眠导入。
在图1中,控制装置40控制从第1光源10输出的第1输出光L1的亮度和从第2光源20输出的第2输出光L2的亮度。例如,控制装置40分别控制施加给负电极101和正电极102之间的电压、以及施加给负电极201和正电极202之间的电压,单独调整第1发光二极管11和第2发光二极管21的驱动电流。由此,通过控制装置40独立控制第1输出光L1的亮度和第2输出光L2的亮度。
在早晨和晌午等时,通过控制装置40提高从第1光源10输出的第1输出光L1的亮度,并降低从第2光源20输出的第2输出光L2的亮度。通过这样采用“第1输出光L1的亮度>第2输出光L2的亮度”,增多照明装置1整体的输出光内包含的蓝色光。例如,当使照明装置1整体的亮度为100时,使第1输出光L1的亮度为60~100,使第2输出光L2的亮度为40~0。其结果,积极地抑制褪黑素分泌,促进人的醒悟。
另一方面,在晚上和睡眠前、睡眠时,通过控制装置40降低第1输出光L1的亮度,并提高第2输出光L2的亮度。通过这样采用“第1输出光L1的亮度<第2输出光L2的亮度”,减少照明装置1整体的输出光内包含的蓝色光。例如,当使照明装置1整体的亮度为100时,使第1输出光L1的亮度为0~40,使第2输出光L2的亮度为100~60。其结果,不阻碍褪黑素分泌,可实现舒适的睡眠导入。
在图1所示的照明装置1中,使用控制装置40,可使第1输出光L1和第2输出光L2的亮度自动或手动变化。在使第1输出光L1和第2输出光L2的亮度自动变化的情况下,通过使亮度连续变化,可平稳或剧烈地进行“醒悟(早晨)→通常状态(晌午)→晚上→睡眠前→睡眠”的变化,可积极地控制醒悟和睡眠导入。
图4示出考虑人体的活体律动来使第1输出光L1和第2输出光L2的亮度连续变化的例子。如图4所示,通过在早晨的醒悟、晌午的通常状态、晚上的睡眠前、即将睡眠前、睡眠状态的各方中控制第1输出光L1和第2输出光L2的亮度,可针对生活控制褪黑素分泌。即,从醒悟时到晌午,通过提高第1输出光L1的亮度,并降低第2输出光L2的亮度,来抑制褪黑素分泌。然后,从晚上到即将睡眠前,通过降低第1输出光L1的亮度,并提高第2输出光L2的亮度,来使褪黑素分泌。在睡眠状态中,第1输出光L1和第2输出光L2的亮度被调整为零。通过这样控制照明装置1的亮度,可实现良好的醒悟和睡眠导入的双方。
如图4所例示,使第1输出光L1和第2输出光L2各自的亮度周期地变化,以便当提高一方的亮度时降低另一方的亮度。该周期可使用结合例如人的一昼夜律动而预先设定的程序,由控制装置40实现。由此,可实现考虑了褪黑素分泌和一昼夜律动的双方的照明装置和照明装置的控制。
如已说明那样,对于第1输出光L1和第2输出光L2,发光光谱特性彼此不同。然而,通过调整第1荧光体层12和第2荧光体层22内包含的荧光体的材料和配合,色温度是同等的。因此,在使第1输出光L1和第2输出光L2的亮度发生了变化时,人不能识别色温度变化,减少了由色调变化引起的不舒适感。
并且,通过使第1光源10和第2光源20的平均演色指数Ra为80以上,可实现物体的颜色识别特性优良的照明装置1。
图5~图6示出将多个第1光源10和多个第2光源20配置在基板30上的例子。图5~图6是将第1光源10和第2光源20呈3行2列的矩阵状的例子,是从光的输出方向观察的俯视图。图5是将第1光源10和第2光源20在行方向和列方向交替配置的例子。图6是在第1列配置第1光源10、在第2列配置第2光源20的例子。通过配置多个第1光源10和第2光源20,可实现进行大范围照明的照明装置。
如以上说明那样,本发明的第1实施方式涉及的照明装置1具有:第1光源10,其使出射蓝色光的第1发光二极管11和包含蓝色激励荧光体的第1荧光体层12进行组合;以及第2光源20,其使出射蓝色光的第2发光二极管21和包含蓝色激励荧光体的第2荧光体层22进行组合,而且具有阻碍蓝色光通过的滤光层23。因此,与从第1光源10输出的第1输出光L1相比,在从第2光源20输出的第2输出光L2中,蓝色光被削减。因此,根据照明装置1,通过分别控制第1输出光L1的亮度和第2输出光L2的亮度,可积极地控制人体的褪黑素分泌。并且,由于第1光源10和第2光源20是伪白色LED,因而与将RGB结构的白色LED用于光源的照明装置相比,可抑制电力效率的下降。
(第2实施方式)
图7示出本发明的第2实施方式涉及的照明装置1。图7所示的照明装置1具有配置在第1输出光L1和第2输出光L2的行进方向的光漫射板50。其它结构与图1所示的第1实施方式相同。
从第1主面51分别入射到光漫射板50的第1输出光L1和第2输出光L2在进行漫射的同时通过光漫射板50。然后,从光漫射板50的第2主面52输出亮度被均匀化的输出光Ld。因此,减少了在使第1输出光L1和第2输出光L2的亮度发生了变化时的、由照明器具的明暗位置和明暗位置的变化(空间的闪变)引起的不舒适感。其它与第1实施方式实质相同,省略重复说明。
<变型例>
图8(a)、图8(b)示出第2实施方式涉及的照明装置1的变型例。图8(a)是从来自照明装置1的输出光Ld的输出方向观察的俯视图,图8(b)是沿着图8(a)的VIII-VIII方向的剖面图。在图7中,将光漫射板50配置在第1光源10和第2光源20的上方。与此相对,在图8(a)、图8(b)所示的照明装置1中,与图7不同的是,在光漫射板50的侧面配置第1光源10和第2光源20。
如图8(a)所示,在第1基板31上交替配置第1光源10和第2光源20,同样,在第2基板32上交替配置第1光源10和第2光源20。如图8(a)、图8(b)所示,优选的是,将第1光源10和第2光源20配置成夹住光漫射板50对置。从光漫射板50的侧面分别入射到光漫射板50内的第1输出光L1和第2输出光L2在光漫射板50内漫射后,从光漫射板50的第1主面51输出。
在该情况下,如图8(b)所示,可以将反射第1输出光L1和第2输出光L2的光反射板55配置在光漫射板50的第2主面52。由此,可提高来自第1主面51的输出光Ld的亮度。另外,可以不在第2主面52配置光反射板55,而使输出光Ld从光漫射板50的第1主面51和第2主面52各方输出。
并且,可以将透镜61配置在第1光源10的输出面100,并将透镜62配置在第2光源20的输出面200。第1输出光L1和第2输出光L2由透镜61、62会聚到光漫射板50的侧面。
另外,如图9(a)、图9(b)所示,可以仅在光漫射板50的一个侧面配置第1光源10和第2光源20。图9(a)是从来自照明装置1的输出光Ld的输出方向观察的俯视图,图9(b)是沿着图9(a)的IX-IX方向的剖面图。大多数情况是,第1输出光L1和第2输出光L2在光漫射板50内衰减,而不到达光漫射板50的另一个侧面。然而,可以在与第1输出光L1和第2输出光L2入射的侧面对置的光漫射板50的侧面配置反射第1输出光L1和第2输出光L2的光反射板56。
根据本发明的第2实施方式涉及的照明装置1,可实现能积极地控制人体的褪黑素分泌、且减少了由照明器具的明暗位置和明暗位置的变化引起的不舒适感的照明装置。
(另一实施方式)
如上所述,通过第1和第2实施方式对本发明作了说明,然而形成其公开的一部分的论述和附图不应理解为对本发明进行限定。从该公开中对本行业人员来说,各种替代实施方式、实施例以及运用技术是显而易见的。
在已述的第1和第2实施方式的说明中,说明了从第1光源10输出的第1输出光L1的亮度和从第2光源20输出的第2输出光L2的亮度由控制装置40控制的情况。然而,可以不使用控制装置40而通过手动控制第1输出光L1的亮度和第2输出光L2的亮度。
这样,当然,本发明包含这里未记载的各种实施方式等。因此,本发明的技术范围从上述说明中仅由妥当的权利要求范围涉及的发明特定事项来决定。
Claims (12)
1.一种照明装置,其特征在于,该照明装置具有:
第1光源,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第1发光二极管和包含由该第1发光二极管的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体的第1荧光体层;以及
第2光源,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第2发光二极管、包含由该第2发光二极管的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体的第2荧光体层和遮挡从所述第2发光二极管出射而透过所述第2荧光体层的蓝色光的一部分的滤光层。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,该照明装置还具有控制装置,该控制装置控制从所述第1光源输出的输出光的亮度和从所述第2光源输出的输出光的亮度。
3.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于,所述控制装置按照当提高一方的亮度时降低另一方的亮度的方式使所述第1光源和所述第2光源的输出光各自的亮度变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置,其特征在于,所述第2光源的输出光具有与所述第1光源的输出光相比蓝色成分少且绿色成分多的发光光谱特性。
5.根据权利要求4所述的照明装置,其特征在于,所述第2荧光体层与所述第1荧光体层相比,包含更多的绿色发光的荧光体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置,其特征在于,该照明装置还具有光漫射板,所述第1光源和所述第2光源的输出光入射到该光漫射板,且入射的所述输出光在漫射的同时通过该光漫射板。
7.根据权利要求6所述的照明装置,其特征在于,从所述光漫射板的一个主面分别入射到所述光漫射板的所述第1光源和所述第2光源的输出光从所述光漫射板的另一主面输出。
8.根据权利要求6所述的照明装置,其特征在于,从所述光漫射板的侧面分别入射到所述光漫射板的所述第1光源和所述第2光源的输出光从所述光漫射板的主面输出。
9.根据权利要求8所述的照明装置,其特征在于,该照明装置还具有反射板,该反射板配置在所述光漫射板的一个主面上并反射所述第1光源和所述第2光源的输出光,所述第1光源和所述第2光源的输出光从所述光漫射板的另一主面输出。
10.根据权利要求8或9所述的照明装置,其特征在于,该照明装置还具有分别配置在所述第1光源和所述第2光源的输出面上的透镜,所述第1光源和所述第2光源的输出光由该透镜会聚到所述光漫射板的侧面上。
11.一种照明装置的控制方法,其特征在于,该照明装置具有:第1光源,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第1发光二极管和包含由该第1发光二极管的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体的第1荧光体层;以及第2光源,其输出白色光,且具有出射蓝色光的第2发光二极管、包含由该第2发光二极管的出射光激励而发光的蓝色激励荧光体的第2荧光体层和遮挡从所述第2发光二极管出射而透过所述第2荧光体层的蓝色光的一部分的滤光层,该照明装置的控制方法的特征在于,
按照当提高一方的亮度时降低另一方的亮度的方式控制从所述第1光源输出的第1输出光的亮度和从所述第2光源输出的第2输出光的亮度。
12.根据权利要求11所述的照明装置的控制方法,其特征在于,使所述第1输出光和所述第2输出光各自的亮度周期地变化。
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