CN105258797B - 基于光生物效应的led健康照明评价方法及健康照明灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光生物效应的LED 健康照明评价方法及LED健康照明灯包括LED发光光源、与LED发光光源相连接的驱动电源、控制装置（3）、采用基于人体在LED光源照明条件下的生理参数变化获得的光谱响应函数修正的光照度测量模块，以及数据处理模块组成的光通量测量仪和背景亮度测量模块。其特征在于对不同光谱成分的LED光源进行光生物等效评价，先将不同光谱成分的LED光源的B/P值存储在光通量测量仪的内存中，测量明视觉照度，等效照度为实测的明视觉照度值与B/P值的乘积，根据所需要实现的光生物照明效果，通过驱动控制装置对LED发光光源进行光谱、色温、亮度调节，以满足不同照明需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种光生物效应评价方法，特别是涉及一种基于光生物效应的LED 健康照明评价方法及LED健康照明灯。
背景技术
随着照明技术的不断发展，人类对照明光质量的要求已经从视观清晰生动、安全发展到现在对健康的要求。有效评价照明现场的光生物效应，有益于制定和改进更符合人类生活需要的照明标准,对推进健康照明、舒适照明、节能照明的绿色照明工程有一定的理论意义和实际意义。
目前照明光生物效应光谱响应的评价方法两大类，一类是以褪黑激素的抑制作用为依据的响曲线，这类方法的缺陷在于需要长时间照明和高强度的光照有效果，对于实际照明场景的评价，缺乏即时性,同时在低照度情况下，该方法失效；另一类是基于瞳孔大小改变的光谱响应曲线，这类方法的缺陷是目前尚不能证明瞳孔大小的改变是单独由于ipGRC作用发生改变，还是ipRGC与视锥细胞和视杆细胞共同作用的结果，即无法有效完全分离照明的视觉通道和非视觉通道。
而以心率及心率变化来评价光环境变化时人的光生物效应可以有效分离视觉通道参量和非视觉通道参量，使光生物效应具有即时性，将该方法应用于照明灯控制系统中，可以很方便的实现健康照明。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述评价方法的不足而提供一种在LED光源照明条件下能更准确衡量人体光生物效应的健康评价方法及基于该评价方法的LED健康照明灯。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于光生物效应的LED健康照明灯，包括LED发光光源、与LED发光光源相连接的驱动电源、控制装置、采用基于人体在LED光源照明条件下的生理参数变化获得的光生物效应光谱响应函数修正的光照度测量模块，以及数据处理模块组成的光通量测量仪和背景亮度测量模块，对不同光谱成分的LED光源进行光生物等效评价，先将不同光谱成分的LED光源的B/P值存储在光通量测量仪中，测量时，先测量明视觉照度，等效照度为实测的明视觉照度值与B/P值的乘积，根据所需要实现的照明效果，通过驱动控制装置对LED发光光源进行色温、亮度调节。
进一步的，光生物效应光谱响应函数：，A与光源的有关。
进一步的，光生物等效光通量为：
；为绝对光谱能量分布，等效最大光谱光效函数；
。
进一步的，所述背景亮度测量仪（6）直接测量背景亮度值。
进一步的，通过调节光源的光谱成分和色温、亮度改变B/P值。
本发明还提供了一种基于光生物效应的LED健康照明评价方法，其特征在于：基于人体在LED光源照明条件下的生理参数变化获得的光生物效应光谱响应函数，对不同光谱成分的LED光源进行光生物等效评价，先将不同光谱成分的LED光源的B/P值存储在光通量测量仪中，测量时，先测量明视觉照度，等效照度为实测的明视觉照度值与B/P值的乘积；按照人体对于自然光的适应性，根据实际测量获得的不同时段某处的B/P及等效光生物效应，将光生物效应的贡献值与自然光环境进行比较，调整LED光源的光谱成分，色温及亮度。
进一步的，光生物效应光谱响应函数：，A与光源的有关。
进一步的，光生物等效光通量为：
；为绝对光谱能量分布，等效最大光谱光效函数；
。
进一步的，所述背景亮度测量仪（6）直接测量背景亮度值。
进一步的，通过调节光源的光谱成分和色温、亮度改变B/P值。
附图说明
图1为本发明系统结构图；
图2为基于心率光生物效应响应曲线；
图中：1、LED发光光源；2、驱动电源；3、控制装置； 4、光通量测量模块；5、数据处理模块；6、背景亮度测量模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明，并给出具体实施方式。
如图1所示，本发明基于光生物效应的LED健康照明灯包括LED发光光源1、与LED发光光源相连接的驱动电源2、控制装置3、采用基于人体在LED光源照明条件下的生理参数变化获得的光生物效应光谱响应函数修正的光通量测量模块4，以及数据处理模块5组成的光通量测量仪和背景亮度测量模块6。
对不同光谱成分的LED光源进行光生物等效评价，先将不同光谱成分的LED光源的B/P值（光生物效应与明视觉效应的比值）存储在光通量测量仪的内存中，测量明视觉照度，等效光生物效应为实测的明视觉照度值与B/P值的乘积，根据所需要实现的光生物照明效果，通过驱动控制装置对LED发光光源进行色温、亮度调节。
基于人体在LED光源照明条件下的生理参数变化获得的光生物效应光谱响应函数为：，式中A为系数，与光源的有关，通过进行基于生理参数（心率，血压）变化的光生物实验，获得数据，拟合得到A值；
光生物等效光通量为：
；为绝对光谱能量分布，等效最大光谱光效函数。
；
根据建立明视觉光谱光视效率V（λ）的基础，以及实验心理学中物理量与感受量之间的对数关系，两者等效光通量的差值，可以转化为两者引起生理参数变化的比值。
LED健康照明灯，通过调节光源的光谱成分和色温、亮度改变B/P值，B/P值的范围在0.5到5.0之间变化。所述的LED健康照明灯，将适用于老人健康，儿童健康，夜间照明，办公工作效率高，学生注意力集中，自然光等要求的B/P值存储在数据处理模块的存储器中，可以按照不同的模式调整光源参数，满足相关情景的照明需求。
LED发光光源1至少包括两个光源模块，通过测量获得的当前光生物等效照度，对控制模块发送控制命令，调节光源模块的光谱参数。
所述的数据处理模块具有年月日等事件信息和地域的位置信息，可根据具体的时间和地域信息及背景亮度测量仪测得的背景信息计算并输出控制信号到控制装置，控制光源的驱动信号，达到光生物效应健康照明要求。
实施例1：学校教室光生物效应照明，教室结构五行十列，窗朝北，不同时段教室内的B/P及等效光生物效应如表1。
表1 不同时段教室内的B/P及等效光生物效应
在自然采光环境下B/P值与4000K～6500K荧光灯接近，按照人体对于自然光的适应性，人在自然光环境下，感觉最舒适，根据实际测量获得的如表1所示不同时段教室内的B/P及等效光生物效应，将光生物效应的贡献值与自然光环境进行比较，调整LED光源的光谱成分，色温。
Claims (4)
1.一种基于光生物效应的LED健康照明评价方法，其特征在于：基于人体在LED光源照明条件下的生理参数变化获得的光生物效应光谱响应函数，对不同光谱成分的LED光源进行光生物等效评价，先将不同光谱成分的LED光源的B/P值存储在光通量测量仪中，测量时，先测量明视觉照度，等效照度为实测的明视觉照度值与B/P值的乘积；按照人体对于自然光的适应性，根据实际测量获得的不同时段某处的B/P及等效光生物效应，将光生物效应的贡献值与自然光环境进行比较，调整LED光源的光谱成分，色温及亮度。
2.根据权利要求1所述的基于光生物效应的LED健康照明评价方法，其特征在于：光生物效应光谱响应函数：，A与光源的有关。
3.根据权利要求2所述的基于光生物效应的LED健康照明评价方法，其特征在于：光生物等效光通量为：
；为绝对光谱能量分布，等效最大光谱光效函
数；
。
4.根据权利要求1所述的基于光生物效应的LED健康照明评价方法，其特征在于：通过调节光源的光谱成分和色温、亮度改变B/P值。
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