CN105101581B - 一种照明自适应明暗调节方法、照明灯具及其应用 - Google Patents
一种照明自适应明暗调节方法、照明灯具及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种照明自适应明暗调节方法、照明灯具及其应用，调节方法的照明开启过程为：从0s到10‑40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到1500‑2700K，之后从10‑40s到120‑240s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值；同时从0s到120‑240s内，照明亮度逐渐递增并稳定在额定值。照明熄灭过程为：从0s到10‑40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500‑2700K；同时，从0s到180‑360s内，照明亮度从额定度值递减到零。自适应明暗照明灯具为采用所述调节方法的灯具，通过亮度和光谱同步综合控制，可最大限度减少照明明暗瞬间突变带来的刺激等不良影响，对人眼起到舒适保护作用。自适应明暗照明灯具应用在母婴照明产品上，可有效的保护婴幼儿眼睛的视觉系统正常发育。
Description
技术领域
本发明涉及照明技术领域，具体是指一种照明自适应明暗调节方法、照明灯具及其应用。
背景技术
当视觉环境条件发生变化时，人眼内部会产生一系列自适应过程，从而匹配该环境下的最佳视觉感受。从暗环境变化为明环境的明适应的进程相对较快，其经历由初步适应到完全适应过程。其机制是视杆细胞在暗环境蓄积了大量的视紫红质，进入明环境遇到强光时迅速分解，因而产生耀眼的光感。只有在较多的视紫红质迅速分解之后，对光较不敏感的视锥色素才能在明环境感光而恢复视觉。与明适应相比，暗适应过程相关的各种条件因素则更为复杂。在进行暗适应时，视网膜中央视觉逐渐转化为边缘视觉作用（锥状细胞到杆状细胞作用的过渡），杆状细胞感受性逐渐提高，其感光物质称为视紫红质，其过程通常需要较长时间才能达到最佳视觉适应。
新生婴儿具有完整的眼睛组织结构，但视觉系统发育还不完善，0-3岁是婴儿眼睛视觉系统发育完善关键期，明暗变化的光线带来视觉适应刺激、高辐射强度的可见光、闪烁都会对婴儿的眼睛视觉系统发育造成不良影响。婴幼儿期间，特别是哺乳期，夜晚经常会开关电灯，而灯光的瞬间开启和熄灭都会带来一个明显的明暗变化，对小孩子的眼睛会造成瞬间视觉刺激，这对婴幼儿视觉系统发育会造成伤害。当然对于其他特殊人群，比如眼疾患者人群同样也会造成一定伤害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种照明自适应明暗调节方法，很好地解决了瞬间明暗变化带来的不良影响；本发明还基于该调节方法提出自适应明暗的照明灯具及其应用的技术方案。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种照明自适应明暗调节方法，照明开启过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到1500-2700K，之后从10-40s到120-240s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值；同时从0s到120-240s内，照明亮度逐渐递增并稳定在额定值。
所述调节方法，还包括照明熄灭过程，该照明熄灭过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500-2700K；同时，从0s到180-360s内，照明亮度从额定度值递减到零。
所述照明亮度逐渐递增采用线性递增方式或者先缓后快的曲线递增方式。
所述照明亮度逐渐递减采用线性递减方式或者先缓后快的曲线递减方式。
所述照明开启和熄灭过程中，光输出波动深度均控制在小于3%。
一种照明自适应明暗调节方法，照明熄灭过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500-2700K；同时，从0s到180-360s内，照明亮度从额定值递减到零。
所述照明亮度逐渐递减采用线性递减方式或者先缓后快的曲线递减方式。
所述照明熄灭过程中，光输出波动深度控制在小于3%。
一种自适应明暗照明灯具，具有驱动控制模块，该驱动控制模块控制照明开启过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到1500-2700K，之后从10-40s到120-240s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值；同时从0s到120-240s内，照明亮度逐渐递增并稳定在额定值。
所述驱动控制模块还控制照明熄灭过程，该照明熄灭过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500-2700K；同时，从0s到180-360s内，照明亮度从额定值递减到零。
所述照明亮度逐渐递增采用线性递增方式或者先缓后快的曲线递增方式。
所述照明亮度逐渐递减采用线性递减方式或者先缓后快的曲线递减方式。
所述照明灯具的光源为LED光源模组，其由高显指白光光源和红绿蓝可调光源组成。
所述驱动控制模块具有延时控制电路，该延时控制电路包括延时电路和多路输出控制电路；延时电路按照明暗调节要求输出随时间变化的电流值，多路输出控制电路独立控制LED光源模组其每路LED芯片的驱动电流。
所述驱动控制模块还具有纹波消除电路，通过该纹波消除电路有效过滤电路纹波，驱动光输出波动深度小于3%。
一种自适应明暗照明灯具，具有驱动控制模块，该驱动控制模块控制照明熄灭过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500-2700K；同时，从0s到180-360s内，照明亮度从额定值递减到零。
所述照明亮度逐渐递减采用线性递减方式或者先缓后快的曲线递减方式。
所述照明灯具的光源为LED光源模组，其由高显指白光光源和红绿蓝可调光源组成。
所述驱动控制模块具有延时控制电路，该延时控制电路包括延时电路和多路输出控制电路；延时电路按照明暗调节要求输出随时间变化的电流值，多路输出控制电路独立控制LED光源模组其每路LED芯片的驱动电流。
所述驱动控制模块还具有纹波消除电路，通过该纹波消除电路有效过滤电路纹波，驱动光输出波动深度小于3%。
一种自适应明暗照明灯具的应用，该自适应明暗照明灯具应用于母婴照明产品上。
采用上述方案后，本发明照明自适应明暗调节方法及对应的自适应明暗照明灯具，照明点亮时（启动时）按设定的渐亮方式和光色特性开启，可最大限度的减少强光照射下视紫红质迅速分解带来耀眼的光感，避免炫目和不舒适感；照明熄灭时（关闭时）按设定的渐暗方式和光色特性熄灭，感光视觉由明视觉平滑过渡到暗视觉。通过亮度和光谱同步综合控制，可最大限度减少照明明暗瞬间突变带来的刺激等不良影响，对人眼起到舒适保护作用。婴幼儿眼睛视觉系统还处于发育完善过程，过度光线刺激都会造成视觉系统的损伤，自适应明暗照明灯具应用在母婴照明产品上，可最大限度减少照明明暗突变刺激带给婴幼儿眼睛的伤害，有效的保护婴幼儿眼睛的视觉系统正常发育。
附图说明
图1是本发明调节方法的过程示意图；
图2是本发明照明灯具的控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本案作进一步详细的说明。
本发明涉及一种照明自适应明暗调节方法，照明开启过程为：从0s（秒）到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类（近似）CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到1500-2700K，之后从10-40s到120-240s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值；同时从0s到120-240s内，照明亮度逐渐递增并稳定在额定值，具体而言从0.001cd/m²递增并稳定在额定值（当环境亮度＜0.001cd/㎡时，人眼主要靠暗视觉细胞---杆状细胞来感光）。该照明亮度逐渐递增可以采用线性递增方式或者先缓后快的曲线递增方式均可。
优选地，本发明调节方法还包括照明熄灭过程，该照明熄灭过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500-2700K；同时，从0s到180-360s内，照明亮度从额定度值递减到零。该照明亮度逐渐递减可以采用线性递减方式或者先缓后快的曲线递减方式均可。
如图1所示给出第一具体优选实施例，开启过程：0-30s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到2500K，之后从30-180s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值（比如4000 K）；同时从0-180s内，照明亮度从0.001cd/m²逐渐递增并稳定在额定值。图1中照明亮度递增示意出线性递增和曲线递增两种方式。熄灭过程：从0-30s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在2500K；同时从0-300s内，照明亮度从额定度值递减到零，当然此时光色色温回到初始态。图1中照明亮度递减示意出线性递减和曲线递减两种方式。
第二具体优选实施例，开启过程：0-20s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到2000K，之后从20-130s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值（比如4000 K）；同时从0-130s内，照明亮度从零逐渐递增并稳定在额定值。熄灭过程：从0-20s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在2000K；同时从0-230s内，照明亮度从额定度值递减到零，当然此时光色色温回到初始态。
第三具体优选实施例，开启过程：0-25s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到2300K，之后从25-150s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值（比如4000 K）；同时从0-150s内，照明亮度从零逐渐递增并稳定在额定值。熄灭过程：从0-25s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在2300K；同时从0-270s内，照明亮度从额定度值递减到零，当然此时光色色温回到初始态。
第四具体优选实施例，开启过程：0-35s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到2600K，之后从35-210s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值（比如4000 K）；同时从0-210s内，照明亮度从零逐渐递增并稳定在额定值。熄灭过程：从0-35s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在2600K；同时从0-330s内，照明亮度从额定度值递减到零，当然此时光色色温回到初始态。
优选地，所述照明开启和熄灭过程中，光输出波动深度均控制在小于3%，以此来确保照明开启和熄灭过程中渐变的稳定性。
当人长时间在暗处而突然进入明亮处时，最初感到一片耀眼的光亮，不能看清物体，只有稍待片刻才能恢复视觉，这称为明适应（light adaptation）。明适应的进程很快，通常在几秒钟内即可完成。其机制是视杆细胞在暗处蓄积了大量的视紫红质，进入亮处遇到强光时迅速分解，因而产生耀眼的光感。只有在较多的视杆色素迅速分解之后，对光较不敏感的视锥色素才能在亮处感光而恢复视觉。
本发明专利所述的灯光开启过程，设置特定的渐亮方式和光色特性开启方式，可以有效的减缓视紫红质的分解过程。一方面，启动亮度采用2-4分钟内渐亮方式，可以适当地缓慢供应视紫红质的分解所需的光能量，减少强光刺激感受；另一方面，通过调节启动光色，从长波长低能量的红光开启，也可以减缓视紫红质的分解速度；在10s-40s特定时间内遵循CIE1931光谱图黑体辐射轨迹变化，实现约80%的视紫红质的平缓分解过程中，最大色温控制在2500K附近，在接下来100-200s（较佳150s）的时间内逐渐完成视紫红质的分解，并调节增加光谱中短波长高能量的蓝光成分，最终达到设定的灯光色温。
从明亮环境中突然进入暗环境时，最初看不见任何东西，经过一定时间后，视觉敏感度才逐渐增高，能逐渐看见在暗环境的物体，这种现象称为暗适应（dark adaptation）。据有关研究分析，暗适应的第一阶段主要与视锥细胞视色素的合成增加有关；第二阶段亦即暗适应的主要阶段，与视杆细胞中视紫红质的合成增强有关。本发明专利公开的光源照明熄灭时（关闭时）按设定的渐暗方式和光色特性熄灭，匹配暗适应两个阶段，进行分段调光调色，第一阶段10s-40s特定时间内遵循CIE1931光谱图黑体辐射轨迹变化，适当缓慢降低色温至设定值（比如2500K附近），减少短波长高能量的蓝光成分，另外降低总的光能量；第二阶段从10s-40s到180-360s（较佳300s），缓慢降低光的总输出能量，有利于感光视觉由明视觉平滑过渡到暗视觉。
本发明还涉及一种照明自适应明暗调节方法，照明熄灭过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500-2700K；同时，从0s到180-360s内，照明亮度从额定值递减到零。该照明亮度逐渐递减可以采用线性递减方式或者先缓后快的曲线递减方式均可。优选实施例如上面所述，其中一具体实施例，熄灭过程为：从0-30s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在2500K；同时从0-300s内，照明亮度从额定度值递减到零。另外，同理，照明熄灭过程中，光输出波动深度控制在小于3%，以此来确保照明熄灭过程中渐变的稳定性。
本发明还涉及有一种自适应明暗照明灯具，具有驱动控制模块，该驱动控制模块控制照明开启过程，该照明开启过程及优选实施例同上面所述，这里不再详细累述。优选地，所述驱动控制模块还控制照明熄灭过程，同理，该照明熄灭过程及优选实施例同上面所述，这里不再详细累述。
本发明还涉及有一种自适应明暗照明灯具，具有驱动控制模块，该驱动控制模块控制照明熄灭过程，该照明熄灭过程及优选实施例同上面所述，这里不再详细累述。
优选地，所述照明灯具的光源为LED光源模组，其由高显指白光光源和红绿蓝可调光源组成，其中高显指白光光源作为标准照明光源，红绿蓝可调光源作为可调的过渡光源，其红绿蓝发光芯片可以单独控制并随意调节光色输出。
所述驱动控制模块如图2所示，主要包括有AC-DC恒流电路、延时控制电路、纹波消除电路。延时控制电路包括延时电路和多路输出控制电路；延时电路按照明暗调节要求输出随时间变化的电流值，多路输出控制电路独立控制LED光源模组其每路LED芯片的驱动电流，从而进一步控制LED光源模组的发光亮度及光色特性。纹波消除电路连接LED光源模组（输出光源）前端，可以有效过滤电路纹波，以确保驱动光输出波动深度小于3%，以此来确保照明开启和熄灭过程中渐变的稳定性。
本发明还涉及一种自适应明暗照明灯具的应用，该自适应明暗照明灯具应用于母婴照明产品上。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明权利要求的范围。
Claims (7)
1.一种照明自适应明暗调节方法，其特征在于，照明开启过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到1500-2700K，之后从10-40s到120-240s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值；同时从0s到120-240s内，照明亮度逐渐递增并稳定在额定值；
所述调节方法，还包括照明熄灭过程，该照明熄灭过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500-2700K；同时，从0s到180-360s内，照明亮度从额定度值递减到零；
所述照明亮度逐渐递减采用线性递减方式或者先缓后快的曲线递减方式；
所述照明亮度逐渐递增采用线性递增方式或者先缓后快的曲线递增方式。
2.如权利要求1所述的一种照明自适应明暗调节方法，其特征在于，所述照明开启和熄灭过程中，光输出波动深度均控制在小于3％。
3.一种自适应明暗照明灯具，具有驱动控制模块，其特征在于，该驱动控制模块控制照明开启过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增变化增加到1500-2700K，之后从10-40s到120-240s内按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递增并稳定在设定色温值；同时从0s到120-240s内，照明亮度逐渐递增并稳定在额定值；
所述驱动控制模块还控制照明熄灭过程，该照明熄灭过程为：从0s到10-40s内，光色按照CIE1931光谱图黑体辐射轨迹或者类CIE1931光谱图黑体辐射轨迹递减并稳定在1500-2700K；同时，从0s到180-360s内，照明亮度从额定值递减到零；
所述照明亮度逐渐递减采用线性递减方式或者先缓后快的曲线递减方式；
所述照明亮度逐渐递增采用线性递增方式或者先缓后快的曲线递增方式。
4.如权利要求3所述的一种自适应明暗照明灯具，其特征在于，所述照明灯具的光源为LED光源模组，其由高显指白光光源和红绿蓝可调光源组成。
5.如权利要求4所述的一种自适应明暗照明灯具，其特征在于，所述驱动控制模块具有延时控制电路，该延时控制电路包括延时电路和多路输出控制电路；延时电路按照明暗调节要求输出随时间变化的电流值，多路输出控制电路独立控制LED光源模组其每路LED芯片的驱动电流。
6.如权利要求3所述的一种自适应明暗照明灯具，其特征在于，所述驱动控制模块还具有纹波消除电路，通过该纹波消除电路有效过滤电路纹波，驱动光输出波动深度小于3％。
7.一种自适应明暗照明灯具的应用，其特征在于，该权利要求3-6任一项所述的自适应明暗照明灯具应用于母婴照明产品上。
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