CN106658834A - 一种新型护眼灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型学生护眼灯及配套光色温、频谱及强度的参数的反馈系统。LED护眼灯包括电源模块、主控模块、通信模块、LED灯珠模块；配套光色温、频谱及强度参数的反馈装置为手机；本发明的护眼灯关心眼睛接收到的光，并根据学习的情景、设置智能调节灯光的色温、强度等要素并且根据室外的自然光光照强度及变化率进行相应的变化，使护眼灯发出的光根据光对学习效率、光对减少近视形成的科学原理，减小使用者眼睛近视的概率，并根据使用者学习的时间长短合理调节光线，提高学生的学习效率。

Description

一种新型护眼灯系统

技术领域

本发明涉及护眼灯领域，特别地涉及一种新型护眼灯系统。使用者的眼睛接收到的光线始终保持在合适的色温、强度，合适的光线减缓使用者眼睛的疲劳程度并降低近视的发生概率，并根据使用者学习的时间长短合理调节光线以提高使用者的学习效率。

背景技术

1、据教育部对全国学生体质健康调研显示，我国学生视力状况不容乐观，7-12岁小学生、 13-15岁初中生和16-18岁高中生视力不良率分别高达40.89%、67.33%和79.20%。某直辖市青少年近视防治中心报告，目前近视高发于9~13岁，特点是低龄化、高度数，近视度数高于600易导致视网膜病变，根据教育部关于印发《普通高等学校招生体检工作指导意见》的通知要求，裸眼视力任何一眼低于5.0者，相关专业不能录取，所以预防近视的工作刻不容缓，“不良的视觉环境，读书写字时光线不足，近距离用眼时间过长，读写姿势不正确等是造成近视发生或发展的重要原因”。

2、据《自然》杂志报道，在东亚，近视人群出现了史无前例的增长。60年前，有10%～20%的中国人患有近视，而如今，高达90%的青少年和年轻人是近视眼。在韩国首尔，19岁人群中，有96.5%患上近视。同时，在全球其他地方，近视人群也在剧增。目前，美国和欧洲约有一半的年轻人是近视眼，比半个世纪前增加了两倍。据估计，到这个十年末期，有三分之一的全球人口即25亿人会受到近视影响。

3、基于流行病学研究，澳大利亚国立大学眼科研究人员Ian Morgan推测，为防止近视，儿童每天需要在至少1万勒克斯的光线水平下待上约3个小时。这同灿烂的夏日一个人在有绿荫的树下戴着太阳镜所经历的光线水平差不多。

4、LED灯具有多种优点：环保特性，无污染、无紫外线、红外线和热辐射；光线质量高，由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，不会给人眼带来负担，长时间阅读或工作不会有眼睛发疼发胀的现象；显色性好，有利于减少人眼的疲劳程度，对保护视力有很大帮助；维护成本低， LED灯寿命长。LED灯作为学生学习时使用的护眼灯日益流行。

5、当前市场上的学生用护眼灯都没有考虑到使用者眼睛接收的光线，比如有一些号称全光谱的护眼灯，就没有考虑到使用者佩戴防蓝光镜片的情况，在使用者佩戴防蓝光镜片时使用全光谱的护眼灯会造成使用者看白色的物体偏黄，造成使用者的不便。使用者佩戴防蓝光镜片同时使用一般的LED灯，一般的LED灯蓝光的强度相对比较大，但是防蓝光镜片过滤的蓝光比例与一般的LED灯蓝光的强度不一定匹配，会造成使用者眼睛接收到的蓝光过多或者过少。

6、当前市场上的学生用护眼灯都没有考虑到用光的属性的动态变化来促进使用者学习效率，也没有考虑到出厂后根据使用者的习惯及其设置来调整光的属性，从光的属性来促使使用者在情绪、睡眠、生长等方面发挥预想的作用。

7、目前LED光衰没有国家标准，各个厂家使用的芯片不一样，使用相同的时间光衰的程度也不一样，从设计上相同的芯片散热不同光衰也不相同，这导致用户使用的护眼灯光线的参数与出厂时不尽相同。

8、目前LED等相关的专利，可分为如下几类：

1)调光类，如申请号为《201410735164.9》、《201110004079.1》、《201310180067.3》的发明专利，主要的方法是通过调节光源，使光源变化后假设人眼镜能得到适合的光线，申请号为《201410735164.9》、《201310180067.3》的发明专利考虑到了人眼的距离，但是并没有考虑到人眼接收到的光的强度，只是假设通过距离的计算可以推测出人眼接收到光的强度，暂不论推测是否准确，仅人眼的方向、是否戴眼镜、眼镜的透光性能都有可能导致申请号为《201410735164.9》、《201310180067.3》的发明专利的实用效果不理想甚至在某些情况下反向调节，申请号为《201410735164.9》、《201310180067.3》的发明专利也没有考虑到根据使用者学习时间的长短来智能的调节光线来增强使用者的学习效果。申请号为《201410735164.9》、《201310180067.3》的发明专利只是简单的检测光线强度，并没有对光线的频谱等其它性质进行检测，有一种可能是光线强度没有问题，但都是蓝光，使用者在这种环境下使用申请号为《201410735164.9》、《201310180067.3》的发明专利所述护眼灯非但不能护眼，反而会造成视力损伤。

2)光源类，如申请号为《201410431772.0》、《201410180591.5》、《201210136847.3》的发明专利，主要的方法是通过多种LED的类型，来发出比较接近自然光线的光，使发出的光线比较适合学习、阅读，申请号为《201410431772.0》、《201410180591.5》、《201210136847.3》的发明专利没有考虑到背景光和使用者眼部具体接收到的光的属性是否合适，也没有考虑到使用者。

9、申请号为《2015108443765》的发明专利，需要一个专门的装置来收集使用者眼部接收到的光的各种性质，成本很高，需要使用者佩戴，本发明所述方法直接通过手机来完成这个专门装置的功能，配合对LED灯的改进，低成本完成申请号为《2015108443765》的发明专利所述功能。

以上分析的专利都不实用或使用不方便，大多没有考虑到使用者眼睛的实际接收光的情况，或者成本太高，在实际使用中效果会有欠缺。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明旨在实现的技术问题为：设计一种新型护眼灯系统，实现对使用者进行视力保护，并达到帮助成长、提高学习效率的效果。

为了实现上述发明目的，其采用的技术方案为：一种新型护眼灯系统，包括护眼灯和手机APP两部分，护眼灯包括电源模块、主控模块、通信模块、灯珠模块：

电源模块给主控模块、通信模块、灯珠模块供电，电源模块与灯珠模块的连接为一条或多条线路，并可以分别控制；主控模块控制电源模块、通信模块；通信模块与手机APP通信；灯珠模块为一个或者多个，用于发出所需不同频率的光；主控模块对灯珠模块进行控制，使光色温、频谱及强度参数按照主控模块的控制进行变化。

本发明通过手机对当前使用者眼部接收到的光进行检测，通过手机的摄像头在使用者眼部左右按照指定的方法进行拍摄或者摄像，手机APP软件对拍摄或者摄像的结果进行分析，得到使用者眼部接收到光线的各种参数，从参数与手机专用软件内预存或者服务端的设置的参数进行对比，手机APP软件用对比结果对所述护眼灯进行设置，对比时同时考虑使用者是否佩戴眼镜及眼镜的镜片透光特性，手机APP软件同时对所述护眼灯强度、光谱变化的策略进行设置，使眼睛接收到按照预设强度、光谱参数变化的光。

考虑到手机摄像头检测光线的差异，本专利产品可携带摄像头校正装置，校正装置是为手机中的APP提供一个参照物，用以校正每个手机摄像头的差异，校正装置可以是一个标准光源，也可以是印刷有特定图案的彩条，也可以是单色、多色的物体，这个物体可以在所述护眼灯上。所述护眼灯系统根据学习时间的长短、学习习惯调节光线，学习时间长短、学习习惯可以由人工设置：

若用户学习时间比较长，则采用偏暖色的光线来提高学习效率；若用户学习时间较短，则采用偏冷色的光线，来提高学习效率；用户学习时间由服务端分析得到；

若用户学习时喜欢动，即向本装置发出使用冷色调的控制信息；用户学习习惯由手机APP软件设置或者收集。

手机APP软件可以设置使用者佩戴眼镜片的型号或者透光参数，手机APP软件在得到使用者佩戴眼镜片的型号后，手机APP软件根据手机APP软件内置的镜片透光率参数库或者从服务端镜片透光率参数库得到用户眼镜片对各种频谱光线的影响参数，手机APP软件根据使用者佩戴眼镜片透光参数和预设的光的参数标准来调节发给所述护眼灯的发光参数及变化策略。

本发明的有益效果如下：

1、本发明所述的护眼灯系统，可以持续在线监控用户眼睛接收的光线，即使有光衰现象，本发明所述护眼灯系统也可以动态调节，使用户眼睛接收到的光线达到预先设置的标准，极端情况下光线无法达到预先设置的标准，所述手机APP软件通过声、光、震动等方式报警。

2、本发明所述产品可以根据用户输入的镜片品牌、型号、近视度数、散光度数等从服务端下载相应的过滤蓝光及其它频谱的参数，本发明所述产品可以根据这些下载的参数和预设的光的参数标准来闭环调节所述护眼灯的发光参数。

3、本发明所述系统可以记录日常使用者眼睛接收的光的参数并上传服务器,在有足够的数据后服务端可以分析数据和用户输入的视力变化情况，从而得出光参数/时间和视力的关系，并反作用于本产品，即将参数下载到本发明所述产品。

4、本发明所述系统可以在光线不适合读书、学习时报警。

5、本发明所述产品可以根据设置、统计的学习时间，来动态调节光的参数，比如用户每天学习时间比较长，则可以采用偏暖色的光线来提高学习效率，如果用户每天学习时间较短，则可以采用偏冷色的光线，来提高学习效率。

6、本发明所述护眼灯，可以通过控制光强的变化，使使用者的眼睛接收到按预置策略控制光强的光线，使眼睛接收到强度10000勒克斯的光线，并达到规定的时间，使使用者降低患近视的概率。

附图说明

图1为本发明实施例的护眼灯电源及开关电路图；

图2为本发明实施例的护眼灯主控逻辑电路图；

图3为本发明实施例的护眼灯LED驱动电路图；

图4为本发明实施例的护眼灯RGB-LED灯模组电路图；

图5为本发明实施例的护眼灯无线通信电路图；

具体实施方式

下面通过实施例来说明本发明的具体工作方式。

LED护眼灯包括多个能发出不同频率光的LED灯珠，多个独立可调节电源，控制器，通信装置，用于校准手机摄像头的多个标准色块。

多个能发出不同频率光的LED灯珠用于发出所需不同频率的光。

多个独立可调节电源为多个能发出不同频率光的LED灯珠供电，多个独立可调节电源与多个能发出不同频率光的LED灯珠可以是一对一或者一对多的关系。

控制器用于控制多个独立可调节电源、通信装置。

通信装置用于LED护眼灯和手机APP软件之间的通信。

手机APP软件用于收集光的各种参数并将参数通过通信装置反馈到LED护眼灯供LED护眼灯在需要时调节多个能发出不同频率光的LED灯珠发出所需的光。

手机APP软件用于收集光的频谱、强度。

手机APP软件在使用时，方向与眼睛的方向相同，使一般学习时眼睛接收到的光线和手机摄像头接收光线的方向相同。

本实施例的LED护眼灯和手机APP软件形成一个反馈调节闭环系统，闭环系统根据事先设定的规则对LED护眼灯的每一个LED灯珠进行控制，使手机APP软件接收到的光的参数符合预先设定的标准。预先设定的规则可以根据用户设置或者根据与远程服务器交互的结果得到，手机APP软件接收到的光的参数的标准可以根据用户设置或者根据与远程服务器交互的结果得到。

本实施例的LED护眼灯或手机APP软件可以从服务端等其它装置获得时间、设置信息，设置信息包括但不限于镜片的透光系数、不同的学习时间对应的不同的光的频谱、光强，光强和光谱可以随学习时间变化。透光系数可以分不同的频谱有不同的值，透光系数根据不同的镜片有不同的数值。

本实施例的LED护眼灯或手机APP软件可以从服务端等其它装置获得控制信息，控制信息包括但不限于色调信息，如手机APP软件内设置使用者学习时喜欢动，需要本实施例的系统用冷色调帮助使用者提高注意力，即向LED护眼灯发出使用冷色调的控制信息。

本实施例的LED护眼灯或手机APP软件可以把相关统计信息发送到手机等其它装置，相关统计信息包括使用时间、光强、频谱、频闪、色温、使用的规则、设置等信息。

本实施例的手机APP软件，手机APP软件有用户注册、用户登录、用户信息设置、台灯配对、摄像头校准、台灯设置等模块，用户注册与用户登录模块用于确认用户的信息，保证手机APP软件存到服务端的数据可以按照每个使用者来区分，用户信息设置用于设置用户是否佩戴眼镜，配戴眼镜时眼镜镜片的型号、厂家、近视的度数、散光的度数、轴向等镜片信息，还可以直接设置镜片的透光信息，除了上述的眼睛镜片信息，设置内还可以设置用户的学习习惯信息和是否需要模拟自然光变化及变化量、10000勒克斯强度持续的时间设置等LED护眼灯发光策略，手机APP软件的台灯配对模块，用于手机和台灯配对，并保存配对信息，摄像头校准模块用于打开摄像头，用摄像头拍摄LED护眼灯上的用于校准手机摄像头的标准色块，通过软件拍摄LED护眼灯上的用于校准手机摄像头的标准色块的颜色、色差来校准摄像头的补偿参数，将补偿参数存储以备需要时使用，台灯设置打开手机的摄像头，根据拍摄的信息和摄像头补偿参数，得到目前使用者眼部所处的光环境参数，根据使用者眼部所处的光环境参数和使用者的习惯信息、使用者的眼镜镜片信息、LED护眼灯发光策略得到需要LED护眼灯调节的方法，并将得到的LED护眼灯调节的方法下发到LED护眼灯，LED护眼灯按照得到的LED护眼灯调节的方法调节，手机APP软件闭环检测接收到的光的参数，进一步校验。

LED护眼灯实施例主要包括：主控逻辑单元、LED驱动单元（电源模块）、通信单元。图1～5是各个模块单元的电路原理图。其中通信单元是通过2.4G无线通信模块与主控单元相连后进行数据传输的。电源电路包括系统开关电路和LDO电源转换电路。

本实施例的工作原理如下：如图1电源电路，按键PWRON是整个电路的开关按键，插上USB电源线后，按一下PWRON，系统电路供电，实现开启系统的功能；再按一下KEYOFF就跟系统断开，起到关闭的作用。

开机后，首先通过图5 GFSK调制的2.4G无线通信模块跟手机APP软件通信，如果手机APP软件检测到LED护眼灯灯光光谱与预设置有偏差，则发指令给LED护眼灯，LED护眼灯通过图3的LED驱动电路对LED灯的R，G，B三色光进行调节，逻辑控制单元通过调节PWM信号的占空比来调节R，G，B三种颜色灯的发光亮度，手机APP软件检测到光谱满足要求后，会通知LED护眼灯停止调节，保存当前数据。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (8)

1.一种新型护眼灯系统，其特征在于：包括护眼灯和配套手机APP；护眼灯包括电源模块、主控模块、通信模块、灯珠模块；

电源模块给主控模块、通信模块、灯珠模块供电，电源模块与灯珠模块的连接为一条或多条线路，连接为多条时可以分别控制；

主控模块控制电源模块、通信模块；

通信模块与手机通信。

2.根据权利要求1所述的新型护眼灯系统，其特征在于：所述灯珠模块为一个或者多个，用于发出所需不同频率的光；所述护眼灯对所述灯珠模块进行控制，使所述配套手机APP从摄像头接收到的光的参数符合预先设定的标准。

3.根据权利要求1至2之一所述的新型护眼灯系统，其特征在于：

所述护眼灯系统根据学习时间的长短、学习习惯调节光线，学习时间长短、学习习惯可以由人工设置或者由本发明所述护眼灯系统自动统计或者感知；

若用户学习时间比较长，则采用偏暖色的光线来提高学习效率；若用户学习时间较短，则采用偏冷色的光线，来提高学习效率；用户学习时间由服务端分析得到。

4.根据权利要求1至3之一所述的新型护眼灯系统，其特征在于：所述护眼灯的主控模块调节灯光的光强，使用户眼睛接收到的光强约10000勒克斯。

5.根据权利要求4之一所述的新型护眼灯系统，其特征在于：所述护眼灯的主控模块模拟自然光的强度在预先设定的光强之间变化，某个光强持续的时间可以设置，预先设定的光强可由所述配套手机APP设置到所述护眼灯中。

6.根据权利要求1至5之一所述的新型护眼灯系统，其特征在于：根据手机端或者服务端设置的参数得到用户眼镜片对各种频谱光线的影响，根据参数和预设的光的参数标准来闭环调节所述灯珠模块的发光参数。

7.根据权利要求1至6之一所述的新型护眼灯系统，其特征在于：所述护眼灯上面有校正装置，用于校正手机摄像头测试光特性时的偏差。

8.根据权利要求1至6之一所述的新型护眼灯系统，其特征在于：所述护眼灯的灯珠模块是由一个或者多个LED灯珠组成。