CN105934030B - 一种公共场合光线控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公共场合光线控制方法，目的是是晚上要对光线进行严格的管控，提出管制的四个来自自然的标准，一是光线的亮度要调向满月时地面的照度，约0.2lux,二是光谱调向蜡烛光在可见光范围的光谱；三是发光体无频闪，也即光的变化速度要慢，应以人类的内源节奏作为参照（周期约24小时），四是光线的空间要均匀，不能有眩光。本发明还依据这一管制方法提出了学生上语文及英语等语言课时，可将教室变成全黑状态，从而最大限度地减少学生用眼时间并增加学生褪黑素的分泌；本发明还考虑了对营房的光线进行控制的方法，从而增加营房内人员的雄性激素水平。该方法从光谱、照度、频率、眩光四个方面对光线进行严格的管控，保证人们的健康与安全。

Description

一种公共场合光线控制方法

技术领域

本发明涉及公共卫生及照明，尤其是涉及一种公共场合光线控制方法。

背景技术

公共场合是指教室、寝室、营房、医院、体育场馆、地铁、广场，商场、街道等多人集聚的地方。如今这些地方灯火通明，灯箱、LED大屏、电视屏等展现或播出的广告铺天盖地，把黑夜变成了白昼。半导体照明（见图1中白LED光谱1）与显示由于具有节能、使用成本低的优点，大家更是无节制地使用，导致光污染。

光污染的主要成分是其中的蓝光危害（见图1中白LED的蓝光峰1A），由于蓝光是三基色，没有蓝光，就不会有白光和彩色影像，再说，白天自然光（见图1中自然光光谱4）中也含有蓝光，所以，蓝光是人们生活必不可少的；人们会觉得光污染及蓝光危害没什么了不起，只要把窗帘做好，不影响睡眠就行。但是，越来越多的证据表明，蓝光危害远不止对眼睛的伤害。晚上的光会通过人眼中的神经节细胞（ipRGC)传感到松果体而影响其分泌褪黑素，而褪黑素影响着人体各种激素的分泌，这其中就包括生殖系统的各种激素。目前可以确定的是，晚上白光或彩色图象中的蓝光均会抑制人的褪黑素分泌；大量的动物试验已明确，褪黑素会明显影响动物的生殖系统；现在基本上可以确定，女人乳腺癌和光影响褪黑素分泌相关，而乳腺属生殖腺；也有一些数据显示，使用几十年的日光灯（见图1中日光灯光谱3）及CRT电视可能已导致了性早熟并使人中性化。目前，全球都在探索蓝光的危害（或更确切讲是光的生物危害），人类正在寻求健康光，有关蓝光危害的最新国际标准是IEC/TR62778-14。

统计表明，中国目前大学生近视率大于87%，中国5岁以上民众，有近视等眼疾的人占50%以上。这些年，家长对小孩眼睛的爱护程度无可复加，但为何适得其反？原因可能是我们根本就没有找到主要矛盾或正确的解决办法。

现代照明与显示的历史才几十年，相对人类漫长的进化历史来讲，这几十年实不算什么，或许我们人类的身体还适应不了现代照明与显示，我们应回归自然。正是这几十年，近视、性早熟现象变得越发普遍，人们的生殖能力也大大下降，人类的中性化趋势也越来越明显。为此，人们寻找了各式原因，晚上不正确的现代照明与显示的方式可能是主要原因之一。

在人类一时还无法找到主要矛盾之前，回归自然肯定没错。这个“自然”应包括五点内容：(a)晚上“火”光（确切讲是黑体辐射光）最适合人类，其光谱最有利于视觉等健康，即图1中的蜡烛光谱2最好 (b)晚上光的亮度尽可能象月亮光或星光，也即晚上要向“黑暗”回归 (c) 太阳光周期是24小时及一年，月亮光则是一个月，这便是人类的内源节奏（医学术语），它是以24小时为周期的慢节奏；人类感受光的变化周期应慢至24小时乃至一个月，这应是生活的慢节奏标准，更应是光线无频闪的标准，也即光线应时间均匀 (d)光线还应空间均匀，象电镀物品产生的眩光就应高度重视；(e)蓝光等通过ipRGC抑制松果体分泌褪黑素，而褪黑素影响哺乳动物生殖在医学上是确认的;对照这五点，可知现在照明与显示已偏离得太远，比如讲，满月时，月光在地面的照度是0.2lux,而现在办公室照度标准是300lux，相差1500倍！

现代照明与显示存在四个误区（1）夜间在光谱方面错误地追求白昼的白光，即图1中的自然光光谱4；（2）亮度方面错误地追求越亮越好，有的灯具虽也能调光，但调节范围的低值及调节目的均偏离健康目的（3）频闪方面，广告通过闪烁来吸引眼球；显示通过人眼的视觉暂留来合成图像，也即光是在快速地变化，其频率远干扰人类的内源节奏；大量使用脉宽调制技术来合成颜色（光谱）及调节亮度，相比本发明推崇的调幅技术，显然损害大，且同样也包括了光的异于人类内源节律的快速变化。（4）眩光方面，大量使用电镀件及玻璃等表面光滑的物品，虽显高档，但局部角度产生的反射光特别明亮（即眩光），有时严重损害视网膜的细胞，且这种眩光是强迫性的，例如，我们要倒开水，我们的眼睛就不得不接收亮闪闪的杯子外边的眩光，直到倒水结束。这时我们闭上眼睛，就能感觉残留的白影，也即眼睛可能就受到伤害，日经月累，这种伤害可能很大。

因此，要健康，人类就得回归自然，并按上述“自然”标准，控制晚上光线，向着至少四个主要目标靠拢，一是光线的光谱要尽可能接近图1中蜡烛光谱2或白炽灯光谱5，二是光线的亮度尽可能暗，即回归月亮光标准；三是晚上光线的变化要尽可能慢，象悠悠的月光。四是产品及工程设计时，要充分考虑局部反射的眩光的危害，显然，目前的照明与显示均严重偏离了这四个目标，尤其是目前公共场合的照明与显示，更是肆无忌惮，因而可能严重地影响了人们的身体健康；若能重新找回这些目标，也许能扼制国人近视及生育力的恶性发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种公共场合光线控制方法，该方法从光谱、照度、频率、眩光四个方面对光线进行严格的管控，保证人们的健康与安全。

本发明的目的是这样实现的：

一种公共场合光线控制方法，具体步骤下：包括公共场合照明或显示对光线的光强、光谱、频闪、眩光控制方法，其特征在于：

第一步：测试公共场合现有照明或显示产生的光线的光谱、照度、频闪、眩光；评估将照度调向满月月光在地面照度0.2 Lux时，由于此时可见光太暗导致的摄像监控失效，否则更换成能在黑暗环境下工作的红外摄像监控，在保证公共场合安全第一的情况下，增设应急照明或保留原有照明作为应急白色照明；所谓白色照明，指色温大于4000K、追求照明效果如同白昼的照明；

第二步：将公共场合下灯的光谱调向蜡烛光在可见光范围的光谱；所谓调向，指以蜡光的光谱为调整目标，即认为在可见光范围，烛光光谱是最佳的；用数值来阐述，即保证在可见光范围任何波长位置与烛光的光谱相差小于20%；灯箱广告或店牌之类的晚上发光体的光谱同样调向蜡烛光在可见光范围的光谱，同样保证在任何波长位置的光谱相差小于20%；使用调幅方法而非脉宽调制的方法调节灯的光谱及发光体的光谱；可见光范围通常指400nm-770nm，优选460-700nm的范围；晚上发光体指晚上发出光线的物体，含灯箱广告、店牌、LED大屏幕、各种显示屏、霓虹灯；

第三步：将公共场合下灯对人的照度调向满月时地面的照度，小于50Lux；灯箱广告、店牌、LED大屏幕、各种显示屏、霓虹灯的晚上发光体对人的照度调向使行人所在位置的照度小于10Lux；使用调幅方法而非脉宽调制的方法调节照度；调节照度即是调节灯或发光体的亮度；

第四步：将公共场合下灯的频闪调向小于0.1Hz或大于200Hz，晚上发光体的图像改变频率调向小于0.1Hz或大于200Hz；

第五步：检测以上各步的实际效果并根据国家法规作出调整及演习，确保安全第一；公共场合的光线在遇紧急情况时能缓变地将亮度调到白昼亮度，缓变时间大于10秒，同样，从白昼调回低照度时，也有缓变功能，缓变时间也大于10秒；在缓变调光时，只使用调幅方法而不使用脉宽调制方法调整亮度。

通过以上五步就可对公共场合的光线进行有效控制，现存公共场合下的灯具及发光体发出的光线均未从这些方面进行考虑及控制。有的灯具能调光，但没有灯具会调到1Lux这么暗。

比如，当夜间在公共场合使用手机时，手机自动设置光谱及亮度，以保证对周边0.5米处的照度小于1Lux，且手机屏白平衡时的光谱和蜡烛光在可见光范围的光谱相差小于20%，以保证手机光谱健康且不影响他人。

比如，对于教室这样的公共场合，当上语言课无需用眼时，将教室照度缓变调到小于0.1Lux的全黑状态；对寄宿制学校，将语言课调换到夜间上课，此时学生不使用眼睛，只使用耳朵；老师用红外监控进行课堂纪律管理，从而最大限度地让学生眼睛得到休息，并保证学生的褪黑素分泌不受抑制；下课时同样缓变调回亮度；缓变时间大于10秒。

比如，对于营房这样的公共场合，夜间照明的光谱为烛光光谱，照度小于0.2lux，手机只使用语音功能，或只打开单色屏，屏的发光波长大于550nm。

总之，通过上面的步骤，就可从光谱、照度、频率、眩光四个方面对光线进行严格的管控，保证人们的健康与安全。

本发明与已有技术对比，具有以下特点：

1．指出了现代照明与显示的四大误区（追求像中午自然光的“白”、追求“亮”、靠“闪烁”吸引眼球及视觉暂留显示图象、追求高档使用太多的电镀造成无处不在的“眩光”），给出了截然不同的光线管控四要素（光谱、亮度、节奏、均匀），且这些要素均可操作，技术指标均超出目前照明标准要求的范围，原理上非常明确与新颖。

2. 通过将语言课调换到夜间上课，可让每个青少年每天少用眼2小时，且褪黑素分泌每天少受抑制2小时，从而真正回归自然，做到了“大隐隐于市”；

3. 通过晚上光线的控制，使人类的褪黑素得到了最佳的保护，而目前公共场合的光线根本就没考虑对人类褪黑素的影响，甚至可以讲是肆无忌惮。人们在不知觉的情况下，褪黑素被这些光线抑制，而褪黑素的功能之一就是保护和提高男性雄性激素水平；

4. 以月光及烛光为标准，对光污染（亮度、节奏、光谱、均匀）给出定量的参照。

本发明与已有技术对比，具有以下显著优点：

1.使人类夜间所接受的光线回归自然，最大限度地保证了人们的健康，对光污染进行了严格的管控，将对广告及招牌发出的光线进行管控；

2.可扭转人类身体素质的劣化；

3.可望解决“低头一族”这样的社会问题；

4.特别地，能提高男性雄性激素水平。

附图说明

图1为当前典型灯的光谱图；

图2为上语言课时教室光线控制图；

其中：1—白LED光谱，1A—白LED的蓝光峰，1B—白LED的黄光峰，2-蜡烛光谱， 3—日光灯光谱, 4—自然光光谱, 5—白炽灯光谱，6—半导体灯， 7—半导体灯的光线，8—红外摄像头，9—红外灯，10—红外灯的光线，11—老师，12—监控屏，13—遮屏罩，14—学生。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：营房的光线管控

第一步：测试营房现有照明与显示产生的光线的光谱、照度、频闪；评估将照度调向满月月光在地面照度0.2 Lux时，由于可见光照明光线变暗导致的安全及安全监控的有效性。由于营房内的人员都年轻，所以，在照度调到0.2Lux时，不会产生人员摔跌等安全问题，考虑营房的特殊性，本实施例选用940nm的红外照明摄像头，这种摄像头比起880nm的红外摄像头隐蔽性好（人们依然可看到880nm红外同轴照明灯的微弱红光，所以黑暗中能发现摄像头位置并绕开其监控），在保证营房安全第一的情况下，保留现有照明作为应急白色照明；所谓白色照明，指色温大于4000K、照明效果如同白昼的照明；和图2 教室类似，营房中的监控的红外摄像头8自带940nm的红外灯9作照明用，红外灯的光线10能照射到所需监控的角落，以保证红外摄像头8在黑暗中能清楚拍摄；

第二步：将营房的灯及仪表显示的光谱调向蜡烛光在可见光范围的光谱；此时可选用LED照明（相当于半导体灯6），半导体灯6的光线7保证在可见光范围任何波长位置，其光谱与蜡烛光谱2相差小于20%；半导体灯6的光谱或其它发光体的光谱调节不使用脉宽调制的混光方法，而应使用调幅方法；可见光范围通常指400nm-770nm，当比较光谱时，本实施例只比较460-700nm范围内的光谱，这是人眼的最主要视觉范围。

第三步：将营房灯对人的照度调向满月时地面的照度，约0.2Lux；营房周边灯箱广告及店牌等晚上发光体的照度调向使营房区人员所受的照度小于0.2Lux；照度调节不使用脉宽调制的混光方法，而应使用调幅方法；

第四步：考虑到营房电视机、手机、电脑的频闪及光谱的危害，晚上应提前到傍晚关闭这些发光体手机只使用语音功能，或只打开单色屏，屏的发光波长大于550nm；将营房周边灯的频闪调向小于0.1Hz或大于200Hz，周边灯箱广告及店牌等晚上发光体的图像改变频率不超过0.1Hz或大于200Hz；营房窗帘遮光良好；

第五步：检测以上各步的实际效果并作适当调整及演习，确保安全第一；设有遇紧急情况时将亮度调到白昼亮度的缓变调节功能，缓变时间大于10秒，同样，从白昼调回低照度时，也有缓变功能，缓变时间也大于10秒；在缓变调光时，明确不使用脉宽调制方法调整亮度。

通过以上五步就可对营房的光线进行有效控制从而最大限度地保证营房内的人员的褪黑素的分泌不受晚上光线的抑制，从而实现从光线方面保证营房内人员健壮。

实施例2：教室的光线管控

如图2所示：为了使学生14健康成长，必须对教室光线进行根本性的管制，本实施例通过光线控制，能让学生14每天少用眼两小时；提倡黑暗中上语言课，对寄宿制学校，将英语，语文这些语言课调换到夜间上课，白天相应的时间改用来自修做作业；恢复语言课的本质，多用耳朵及嘴巴，少用眼。这一方面可保护学生14的视力，更重要的是让学生14的褪黑素分泌少受光线的抑制，另一方面还可以让学生14在黑暗中轻松讲英语，放松演讲，从而让中国学生都有良好的语言表达能力，改变中国学生拘谨的形象及浪费太多的时间学哑巴英语。

第一步：测试教室现有照明与显示产生的光线的光谱、照度、频闪；通过加严密窗帘等将教室改造成暗室；评估将教室照度调向满月月光在地面照度0.2 Lux时，安全及安全监控的有效性，在保证教室安全第一的情况下，根据需要增设应急照明或保留现有照明作为应急白色照明；所谓白色照明，指色温大于4000K、照明效果如同白昼的照明；保证电视监控必须是红外监控，也即监控的红外摄像头8自带或增设红外灯9照明，红外灯的光线10能照射到教室每个角落，以保证红外摄像头8在黑暗中能清楚拍摄；老师11通过监控屏12能看到学生14，从而保证正常的课堂纪律；为减少监控屏12的光线逸出，设置遮光罩13；类似谷歌眼镜，监控屏12能集成到老师11的眼镜上，这样就更没有光线逸出；

第二步：将教室半导体灯6的光谱调向蜡烛光谱2在可见光范围的光谱；保证在可见光范围的任何波长位置的光谱相差小于20%；半导体灯6的光谱调节不使用脉宽调制的混光方法，而应使用调幅方法；可见光范围通常指400nm-770nm, 当比较光谱时，本实施例优选460-700nm的范围，这样更简单明了。

第三步：上英语等语言课时，将教室变成暗室；亮度调节不使用脉宽调制的调光方法，而应使用调幅方法；

第四步：半导体灯6的频闪调向小于0.1Hz或大于200Hz；在本实施例，采用直流供电，因而是零频闪；

第五步：检测以上各步的实际效果并作适当调整及演习，确保安全第一；设有遇紧急情况时将亮度调到白昼亮度的缓变调节功能，缓变时间大于10秒，同样，从白昼调回低照度时，也有缓变功能，缓变时间也大于10秒；在缓变调光时，明确不使用脉宽调制调亮度，而使用调幅方法，即直接调整半导体灯6的工作电流。

通过以上五步就可对教室的光线进行有效控制；同时教室晚上应禁用手机及投影仪等发光体；或至少当夜间在教室使用手机时，手机自动设置光谱及亮度，以保证对周边0.5米处的照度小于0.2Lux,且手机屏白平衡时的光谱和蜡烛光在可见光范围的光谱相差小于20%，以保证手机光谱健康且不影响他人；或者在教室内，晚上手机只使用语音功能，或只打开单色屏，屏的发光波长大于550nm。

应当说明的是，上述实施例只是对本发明的说明而不是对本发明的限制，任何不超过本发明实质精神范围内的非实质性替换或修改的发明创造均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种公共场合光线控制方法，具体步骤下：包括公共场合照明或显示对光线的光强、光谱、频闪、眩光控制方法，其特征在于：

第一步：测试公共场合现有照明或显示产生的光线的光谱、照度、频闪、眩光；评估将照度调向满月月光在地面照度0.2 Lux时，由于此时光太暗导致的摄像监控的有效性，否则更换成能在黑暗环境下工作的红外摄像监控，在保证公共场合安全第一的情况下，增设应急照明或保留原有照明作为应急白色照明；所谓白色照明，指色温大于4000K、追求照明效果如同白昼的照明；

第二步：将公共场合下灯的光谱调向蜡烛光在可见光范围的光谱；所谓调向，指以蜡光的光谱为调整目标，即认为烛光光谱是最佳的；用数值来阐述，即保证在可见光范围任何波长位置与烛光的光谱相差小于20%；晚上发光体的光谱同样调向蜡烛光在可见光范围的光谱，同样保证在任何波长位置的光谱相差小于20%；使用调幅方法而非脉宽调制的方法调节灯的光谱及发光体的光谱；可见光范围是指400nm-770nm；晚上发光体指晚上发光的物体，含发光广告、店牌、LED大屏幕、各式显示屏、霓虹灯；

第三步：将公共场合下灯对人的照度调向满月时地面的照度，小于50Lux；发光广告、店牌、LED大屏幕、各式显示屏、霓虹灯的晚上发光体对人的照度调向使行人所在位置的照度小于10Lux；使用调幅方法而非脉宽调制的方法调节照度；调节照度即是调节灯或发光体的亮度；

第四步：将公共场合下灯的频闪调向小于0.1Hz或大于200Hz，晚上发光体的图像改变频率调向小于0.1Hz或大于200Hz；

第五步：检测以上各步的实际效果并根据国家法规作出调整及演习，确保安全第一；公共场合的光线在遇紧急情况时能缓变地将亮度调到白昼亮度，缓变时间大于10秒，同样，从白昼调回低照度时，也有缓变功能，缓变时间也大于10秒；在缓变调光时，只使用调幅方法而不使用脉宽调制方法调整亮度。

2.根据权利要求1所述的公共场合光线控制方法，其特征在于：夜间在公共场合使用手机时，手机自动设置光谱及亮度，以保证对周边0.5米处的照度小于1Lux,且手机屏白平衡时的光谱和蜡烛光在可见光范围的光谱相差小于20%，以保证手机光谱健康且不影响他人。

3.根据权利要求1所述的公共场合光线控制方法，其特征在于：对于教室这样的公共场合，上语言课无需用眼场合下，将教室照度缓变调到小于1Lux的全黑状态；对寄宿制学校，将语言课调换到夜间上课，此时学生不使用眼睛，只使用耳朵；老师用红外监控进行课堂纪律管理，从而最大限度地让学生眼睛得到休息，并保证学生的褪黑素分泌不受抑制；下课时同样缓变调回亮度；缓变时间大于10秒。

4.根据权利要求1所述的公共场合光线控制方法，其特征在于：对于营房这样的公共场合，夜间照明的光谱为烛光光谱，照度小于0.2lux，手机只使用语音功能，或只打开单色屏，屏的发光波长大于550nm。