CN110518004B - 适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具，所述光源包括：基板、黄绿光灯珠以及远红光灯珠，其中，所述黄绿光灯珠以及所述远红光灯珠阵列设置在所述基板上；灯具包括：控制电源以及灯罩，控制电源为黄绿光灯珠以及远红光灯珠供电；灯罩将基板、黄绿光灯珠以及远红光灯珠罩在内部；本发明的优点在于：兼顾糖尿病人居家生活照明和糖尿病性视网膜病变预防与治疗的专用灯具光源。
Description
技术领域
本发明涉及健康照明领域，更具体涉及适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具。
背景技术
白光LED在家用照明的普及率已经接近70％，预计2025年将达到100％，但是目前使用的白光LED富含蓝光且缺乏远红光。LED蓝光危害已被大家悉知。由于LED蓝光易造成视网膜细胞和视神经元的损伤与凋亡，白光LED照明尤其不适于糖尿病人。
糖尿病性视网膜病变是人类四大致盲的原因之一，糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病的严重并发症之一，伴随硬性渗出、出血斑点、棉绒斑、黄斑水肿等症状，导致糖尿病患者视力下降甚至致盲，严重影响患者的视功能和生存质量。
视网膜病变与黑暗环境中视网膜缺氧有关(D.J.Ramsey,G.B.Arden,Curr.Diab.Rep.,2015,15,118；N.Drasdo,Z Chiti,D R Owens,R V North,The Lancet,2002,359,2251)。糖尿病人的视网膜血流量受到损害，在黑暗环境下视网膜缺氧进一步加剧。人眼在黑暗适应过程中，视网膜外层的杆状光感受器最大程度地去极化，并不断释放大量的神经递质谷氨酸。这个过程要求身体任何组织单位体积的耗氧量达到最高。在完全黑暗的环境中，更多的氧气被外层视网膜消耗，导致视网膜氧张力曲线急剧下降，在线粒体丰富的杆状细胞内层段达到最低点。与正常视网膜相比，糖尿病人的视网膜不能满足适应黑暗的杆状细胞光感受器所增加的代谢负荷，加剧了视网膜缺氧，并刺激血管内皮生长因子(VEGF)过度生产。因此，利用夜间照明防止眼睛的黑暗适应，特别是减少杆状光感受器暗电流，将有助于改善糖尿病性视网膜病变。
利用远红光PBM治疗糖尿病性视网膜病变的有效性在动物实验与临床医疗不断得到证实。随着研究的深入，对其作用机理的认识也不断加深。研究表明，利用低强度远红光/近红外光进行光生物调节(phototiomodulation，简称PBM)，有助于减少、抑制糖尿病性视网膜病变的早期损伤，对糖尿病性视网膜病变起到积极治疗作用(Johnny Tang,YunpengDu,Chieh Allen Lee,RamaprasadTalahalli,Janis T.Eells,and TimothyS.Kern,IOVS,2013,54,3681；I.I.Geneva,Int.J.Ophthalmol,2016,9,145)。关于PBM作用机理，一种观点认为细胞色素c氧化酶作为光受体，细胞色素c氧化酶吸收了光子之后，细胞色素c氧化酶催化中心把氧气分子还原的可用电子增加，增加线粒体膜的电势，提高三磷酸腺苷(ATP)、环磷酸腺苷(cAMP)和活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)的浓度水平，进而提高细胞新陈代谢、促进组织的血液流动、激发神经与突触生长(I.I.Geneva,Int.J.Ophthalmol,2016,9,145；T.I.Karu,Photochem.Photobiology,2008,84,1091)；另一种观点认为，PBM对视网膜细胞色素氧化酶活性无明显影响，PBM抑制了糖尿病诱导的超氧化物生成，抑制了白细胞淤阻和细胞间黏附分子(intercellular cell adhesionmolecule-1，ICM-1)的表达，保留了锰超氧化物歧化酶(MnSOD)的表达，减少糖尿病诱发的炎症与视网膜血管异常(J.Tang,et al.IOVS,2013,3683)。线粒体是细胞呼吸产生能量的场所，而三磷酸腺苷(ATP)是细胞能量的燃料，是生物体最直接的能量来源。远红光与近红外光能够激活哺乳动物细胞线粒体释放一系列信号，有效提高线粒体的功能活性(T.I.Karu,IUBMB Life,2010,62,607)。
专利公开号CN107174655A公布了一种远红光基因环路表达控制系统，主要是600-900nm远红光诱导基因表达。专利CN105570762A公布了一种缓解糖尿病眼底病变仪器的光源装置，通过设置不同形状的吸光层确定光照区域的形状，并通过导光板使光线均匀，避免光野区的暗斑与亮斑。专利CN105816962A公布了一种糖尿病治疗仪及其使用的光源材料，利用荧光光源以及辅助光源构成治疗仪的光源，其所述荧光粉A、B在254nm激发下的发射光谱峰值分别为305±5nm和365±5nm，辅助光源有主峰波长为808nm的散焦光源和主峰波长为305-460nm的LED灯构成，主要通过对糖尿病患者的皮肤与胰腺部分进行光照达到理疗、预防及治疗的效果，但是波长为305和365nm紫外光对皮肤的穿透深度很低。因此，现有技术中尚且没有兼顾糖尿病人居家生活照明和糖尿病性视网膜病变预防与治疗的专用健康光源。
在糖尿病性视网膜病变PBM方面，过去使用的光源主要是低强度激光或LED，波长主要有670nm和780nm(I.I.Geneva,Int.J.Ophthalmol,2016,9,145)。激光因具有强相干性，激光的波长范围较窄，LED芯片发射也为窄带谱。然而，细胞的吸收光谱为宽带谱，并且细胞受辐照后的吸收波长范围变得更宽(T.I.Karu,IUBMB Life,2010,62,607；T.Karu,J.Photochem.Photobiol.B.:Biol.1999,49,1；T.Vo-Oinh,Biomedical Photonics handbook,CRC Press,2003,Figure 48.5and 48.6)。在细胞水平对DNA和RNA的合成速率研究表明，其作用光谱也为宽带谱。因此，利用远红光对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节最好采用宽带谱光源，现有技术并没有采用宽带谱的远红光光源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提供兼顾糖尿病人居家生活照明和糖尿病性视网膜病变预防与治疗的专用光源及灯具。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：适于糖尿病性视网膜病变的专用光源，所述光源包括：基板、黄绿光灯珠以及远红光灯珠，其中，所述黄绿光灯珠以及所述远红光灯珠阵列设置在所述基板上。光源集成了黄绿光灯珠与远红光灯珠，黄绿光可以降低糖尿病人在黑暗环境下的适应调节，远红光能够抑制、修复视网膜损伤，不仅满足了糖尿病人的居家生活照明需求，而且能够利用远红光对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节。
优选的，所述基板为平面结构、弧面结构以及异型结构中的一种或组合。
优选的，所述黄绿光灯珠的发射波长为457nm-720nm，黄绿光灯珠的发射波长峰值为555nm；所述远红光灯珠的发射波长为590-900nm，远红光灯珠的发射波长峰值为760nm。发射波长为457nm-720nm的黄绿光不含蓝光，能够消除蓝光造成的视网膜细胞与视神经元的损伤与凋亡，降低LED光源对糖尿病性视网膜病变产生的危害，黄绿光波长峰值555nm与人眼明视觉曲线峰值一致，且该黄绿光的高能边波长不小于明视觉响应曲线的高能边，确保人眼对本发明开发的光源有最大响应灵敏度；远红光灯珠的光谱为宽带谱，能够更好地覆盖细胞吸收光谱范围，更加有利于对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节，远红光灯珠的发射波长峰值为760nm与人体细胞吸收波长峰值760nm相一致。
优选的，黄绿光灯珠为黄绿光LED灯珠，远红光灯珠为远红光LED灯珠，远红光LED灯珠和黄绿光LED灯珠交替阵列设置在所述基板上。不同比例的黄绿光LED灯珠、远红光LED灯珠交替阵列设置在所述基板上能够产生不同辐照度的灯具，满足人眼对可见光照明亮度的要求。
本发明还提供一种使用上述适于糖尿病性视网膜病变的专用光源的灯具，所述灯具包括：控制电源以及灯罩，其中，所述控制电源为黄绿光灯珠以及远红光灯珠供电；所述灯罩将所述基板、黄绿光灯珠以及远红光灯珠罩在内部。
优选的，所述远远红光LED灯珠的制作过程包括：
称取远红光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B，其中透明硅胶A和透明B的质量比为1:1，远红光荧光粉占透明硅胶A和透明硅胶B总质量的10％-90％；
使用真空脱泡机对远红光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B硅胶进行真空搅拌、脱泡，得到混合均匀的粉胶；
将LED芯片固定在LED支架并在LED支架上焊上正负极，然后使用点胶机把混合均匀的粉胶滴定至LED芯片上；
把LED支架连同LED芯片移入真空烘箱，在150℃真空条件下固化1～6小时，得到远远红光LED灯珠。
优选的，所述黄绿光LED灯珠的制作过程包括：
称取黄绿光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B，其中透明硅胶A和透明B的质量比为1:1，黄绿光荧光粉占透明硅胶A和透明硅胶B总质量的10％-90％；
使用真空脱泡机对黄绿光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B硅胶进行真空搅拌、脱泡得到混合均匀的粉胶；
将LED芯片固定在LED支架并在LED支架上焊上正负极，然后使用点胶机把混合均匀的粉胶滴定至LED芯片上；
将LED支架连同LED芯片移入真空烘箱，在150℃真空条件下固化1～6小时，得到黄绿光LED灯珠。
优选的，所述远红光荧光粉包括Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12、Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4、(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98、Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6中的一种或组合。
优选的，所述Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12的制备过程包括：采用Y2O3、Sc2O3、Al2O3以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12称取各原料，添加占原料总质量2.5％的BaF2和占原料总质量2％的H3BO3用作助熔剂，然后对上述原料和助剂搅拌均匀，把研磨后的产物装入刚玉坩埚在1500℃高温煅烧6小时，高温煅烧使用箱式炉在大气环境下进行，产物出炉后经研磨、水洗若干次，制得Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12。
优选的，所述Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4的制备过程包括：采用Al2O3、H3BO3以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4称取各原料，经充分研磨后装入刚玉坩埚，在大气环境下于500℃灼烧2小时，取出再研磨，然后于1250℃进行二次煅烧4小时，出炉后经研磨、水洗若干次，制得Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4。
优选的，所述(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98的制备过程包括：采用MgO、Nb2O5以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98称取各原料，添加占原料总质量2％的NH4Cl用作助熔剂，将原料和助熔剂混合均匀，把混合均匀后的原料和助熔剂装入刚玉坩埚，在500℃预烧2小时后取出研磨，然后于1250℃进行二次煅烧4小时，出炉后经研磨、水洗若干次，制得(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98。
优选的，所述Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6的制备过程包括：采用Li2CO3、Sc2O3、SiO2以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6称取各原料，将原料研磨后装入刚玉坩埚，在500℃预烧2小时后取出研磨，然后于1100℃进行二次煅烧8小时，出炉后经研磨制得Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6。
优选的，所述黄绿光荧光粉采用[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12。
优选的，[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12的制备过程包括：采用Y2O3、Gd2O3、Al2O3以及CeO2为原料，按照化学式[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12称取各原料，添加占原料总质量2.5％的BaF2和占原料总质量2％的H3BO3用作助熔剂，然后对上述原料和助熔剂混合均匀，把混合均匀后的原料和助熔剂装入刚玉坩埚在1500℃高温煅烧6小时，高温煅烧使用管式炉在25％H2+75％N2还原气氛条件下进行，产物出炉后经研磨、水洗若干次，制得黄绿光荧光粉。
本发明的优点在于：
(1)本发明针对糖尿病性视网膜病变设计一种适用于糖尿病性视网膜病变的专用光源，光源集成了黄绿光与远红光，黄绿光可以降低糖尿病人在黑暗环境下的适应调节，远红光能够抑制、修复视网膜损伤，不仅满足了糖尿病人的居家生活照明需求，而且能够利用远红光对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节。
(2)本发明设计的专用灯具发光过程不含蓝光，能够消除蓝光造成的视网膜细胞与视神经元的损伤与凋亡，降低LED光源对糖尿病性视网膜病变产生的危害。
(3)本发明的黄绿光灯珠的发射光谱峰值与人眼的明视觉响应峰值一致，且本发明黄绿光发射光谱的低能边不低于明视觉响应曲线，黄绿光的高能边波长不小于明视觉响应曲线的高能边，确保人眼对本发明开发的光源有最大响应灵敏度。
(4)本发明的远红光灯珠的光谱为宽带谱，能够更好地覆盖细胞吸收光谱范围，不仅可以覆盖细胞受激之前的吸收谱，而且通过设计远红光荧光粉配比，远红光灯珠的发射光谱达到细胞受激之后的宽带谱，宽带谱的远红光更加有利于对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节。
附图说明
图1为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中球泡灯的光源的示意图；
图2为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中球泡灯的示意图；
图3为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具于一具体实施方式中的光源的示意图；
图4为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中射灯示意图；
图5为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中筒灯示意图；
图6为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中长条形的光源的示意图；
图7为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中利用长条形的光源结构制成的光源的示意图；
图8为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中长条形的光源制成的台灯的示意图；
图9为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中环形的光源的示意图；
图10为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中利用环形的光源制成的台灯的示意图；
图11为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中黄绿光灯条和远红光灯条制成的光源示意图；
图12为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中利用黄绿光灯条和远红光灯条制成的面板灯的示意图；
图13为本发明实施例1所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具中利用球泡灯的光源或者圆形的光源制成的落地灯的示意图；
图14为本发明实施例2所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-1灯珠的发射光谱及其与HeLa细胞吸收光谱的对比图；
图15为本发明实施例2所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-1灯珠发射光谱与经830nm远红光辐照后的HeLa细胞吸收光谱的对比图；
图16为本发明实施例2所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-1灯珠发射光谱与DNA合成速率作用光谱的对比图；
图17为本发明实施例3所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-2灯珠的发射光谱及其与HeLa细胞吸收光谱的对比图；
图18为本发明实施例3所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-2灯珠发射光谱与经830nm远红光辐照后的HeLa细胞吸收光谱的对比图；
图19为本发明实施例3所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯中具远红光LED-2灯珠发射光谱与DNA合成速率作用光谱的对比图；
图20为本发明实施例4所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-3灯珠的发射光谱及其与HeLa细胞吸收光谱的对比图；
图21为本发明实施例4所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-3灯珠的发射光谱及其与经830nm远红光辐照后的HeLa细胞吸收光谱的对比图；
图22为本发明实施例4所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-3灯珠的发射光谱及其与DNA合成速率作用光谱的对比图；
图23为本发明实施例5所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-4灯珠的发射光谱及其与HeLa细胞吸收光谱的对比图；
图24为本发明实施例5所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-4灯珠的发射光谱及其与经830nm远红光辐照后的HeLa细胞吸收光谱的对比图；
图25为本发明实施例5所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中远红光LED-4灯珠的发射光谱及其与DNA合成速率作用光谱的对比图；
图26为本发明实施例6所公开的适于糖尿病性视网膜病变的专用灯具中黄绿光荧光粉封装的黄绿光LED灯珠发射光谱及其与人眼明视觉和暗视觉响应曲线的对比曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
适于糖尿病性视网膜病变的专用光源，所述光源包括：基板、黄绿光灯珠以及远红光灯珠，其中，所述黄绿光灯珠的发射波长为457nm-720nm，黄绿光灯珠的发射波长峰值为555nm；所述远红光灯珠的发射波长为590-900nm，远红光灯珠的发射波长峰值为760nm。
所述黄绿光灯珠以及所述远红光灯珠阵列设置在所述基板上。所述基板为平面结构、弧面结构以及异型结构中的一种或组合，弧面结构可以为半球型、椭球型、圆球型等，异型结构可以为表面波浪形、表面凸棱型等。其中基板用于固定黄绿光灯珠和远红光灯珠，选取不同粒数的黄绿光灯珠和远红光灯珠阵列设置形成不同的光源，然后不同形状的光源应用于不同形状的灯罩，产生适用于市场要求的球泡灯、射灯、筒灯、直管荧光灯、镜前灯、床头灯、台灯、面板灯以及落地灯。
本发明还提供一种使用上述适于糖尿病性视网膜病变的专用光源的灯具，所述灯具包括：控制电源以及灯罩，其中，所述控制电源为黄绿光灯珠以及远红光灯珠供电；所述灯罩将所述基板、黄绿光灯珠以及远红光灯珠罩在内部。
如图1所示，灯珠固定在圆形陶瓷基板上组成球泡灯的光源的示意图，图中黄绿光灯珠和远红光灯珠交替阵列设置，且黑色填充的方块表示远红光灯珠，未填充的方块表示黄绿光灯珠，且远红光灯珠相对黄绿光灯珠较少，图中远红光灯珠为8粒，黄绿光灯珠为14粒，如图2所示，为利用图1展示的球泡灯的光源组成的球泡灯的示意图，图中球泡灯的基本结构包括E24标准螺纹结构、恒流驱动器、光源和灯罩，对于灯具的具体安装方式采用现有技术的安装方式，本发明的改进点不在于灯具的组装，所以在此对于灯具的组装以及灯具中各部分的位置关系不做过多描述。
在实际应用中，还可以采用分立驱动电路控制远红光灯珠和黄绿光灯珠，接通电源后，黄绿光灯珠在恒流驱动器驱动下一直工作，远红光灯珠的驱动电源与定时器相连，每点亮5-50分钟后中断预设的时间，再次通电工作，周而复始，采用脉冲驱动方式工作。光源功率设定为3-18瓦，其远红光光谱的面积占总的光谱面积的5-50％，其中，远红光光谱的面积是波长590-900nm范围内光谱围成的面积，黄绿光光谱的面积是波长457nm-720nm范围内光谱围成的面积，黄绿光灯珠辐射照度为15-500Lux/m2，满足人眼对照明亮度要求，其中设置远红光灯珠和黄绿光灯珠的数量的比例可以调整，黄绿光灯珠辐射照度、远红光光谱成分以及光源功率。
如图3所示，选取不同粒数的黄绿光灯珠和远红光灯珠进行搭配，图中黄绿光灯珠为6粒，远红光灯珠为4粒，将灯珠固定在圆形陶瓷或者PCB基板上，制作光源。进而，利用该光源制作成如图4所示射灯与和图5所示的筒灯。灯珠的选用、光源的品质要求和灯具的驱动控制与图2的球泡灯相同。灯具的亮度控制采用连续可调模式，以便于在不同时空环境下更好地满足人眼感知亮度要求。筒灯与射灯可以发光投射至糖尿病人所需要的局部区域，例如，糖尿病人夜晚睡觉枕头覆盖的区域。
如图6所示，选取不同粒数的黄绿光灯珠和远红光灯珠进行搭配，将灯珠固定在长条形PCB基版上，制作成长条形的光源。进而，利用该光源制作成如图7所示的T5/T8荧光灯、床头灯、镜前灯光光源，或者利用该光源直接制作成如图8所示的台灯。灯珠的选用、光源的品质要求和灯具的驱动控制与图2的球泡灯相同。灯具的亮度控制采用连续可调模式，以便于在不同时空环境下更好地满足人眼感知亮度要求。对于糖尿病人，夜晚睡觉期间可以保持床头灯一直处于点亮窗台，以便于减少视网膜外层杆状细胞的退极化。
如图9所示，选取不同粒数的黄绿光灯珠和远红光灯珠进行搭配，将灯珠固定在环形陶瓷或PCB基板上，制作成环形的光源。进而，利用该光源制作成如图10所示的台灯。灯珠的选用、光源的品质要求和灯具的驱动控制与图2的球泡灯相同。灯具的亮度控制采用连续可调模式，以便于在不同时空环境下更好地满足人眼感知亮度要求。台灯适于糖尿病人阅读、工作、或局部照明。
如图11所示，选取黄绿光灯珠和远红光灯珠，把黄绿光灯珠固定在PCB基板上做成黄绿光灯条，远红光灯珠固定在PCB基板上做成远红光灯条。然后把黄绿光灯条和远红光灯条分别固定在面板灯的四周，对于相互平行的两个边，可以一侧固定灯条，也可以两侧固定灯条，因需要设置的灯珠光效、功率和数目而定。图12给出的示意图是在两平行边固定相同种类的灯珠，也可以在相对边固定不同种类的灯珠。利用图11的光源结构做成的面板灯如图12所示。灯珠的选用、光源的品质要求和灯具的驱动控制与图2的球泡灯相同。灯具的开关与亮度控制采用连续可调模式，以便于在不同时空环境下更好地满足人眼感知亮度要求。对于用于糖尿病人卧室的面板灯，夜晚睡觉期间可以保持面板灯一直处于点亮窗台，以便于减少视网膜外层杆状细胞的退极化。
利用图1中的球泡灯的光源，或者利用图3中圆形的光源，制作落地灯，如图13所示。该落地灯适于糖尿病人家居照明、读书看报，同时适于糖尿病人夜晚睡觉期间点亮，借助反射灯杯把光投射到糖尿病人的面部。灯珠的选用、光源的品质要求和灯具的驱动控制与图2的球泡灯相同。灯具的亮度控制采用连续可调模式，以便于在不同时空环境下更好地满足人眼感知亮度要求。
通过以上技术方案，本发明实施例1的工作过程和原理为：灯具集成了黄绿光灯珠与远红光灯珠，黄绿光可以降低糖尿病人在黑暗环境下的适应调节，远红光能够抑制、修复视网膜损伤，不仅满足了糖尿病人的居家生活照明需求，而且能够利用远红光对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节。同时，发射波长为457nm-720nm的黄绿光不含蓝光，能够消除蓝光造成的视网膜细胞与视神经元的损伤与凋亡，降低LED光源对糖尿病性视网膜病变产生的危害，黄绿光波长峰值555nm与人眼明视觉曲线峰值一致，且该黄绿光的高能边波长不小于明视觉响应曲线的高能边，确保人眼对本发明开发的光源有最大响应灵敏度；远红光灯珠的光谱为宽带谱，能够更好地覆盖细胞吸收光谱范围，更加有利于对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节，远红光灯珠的发射波长峰值为760nm与人体细胞吸收波长峰值760nm相一致。
实施例2
本发明实施例2中，黄绿光灯珠为黄绿光LED灯珠，远红光灯珠为远红光LED灯珠，所述基板为固定、支撑LED灯珠且进行散热、导热的板材，远红光LED灯珠和黄绿光LED灯珠交替阵列设置在所述基板上。不同比例的黄绿光LED灯珠、远红光LED灯珠交替阵列设置在所述基板上能够产生不同辐照度的灯具，满足人眼对可见光照明亮度的要求。
其中，所述远红光LED灯珠的制作过程包括：
称取远红光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B，其中透明硅胶A和透明B的质量比为1:1，远红光荧光粉占透明硅胶A和透明硅胶B总质量的10％-90％；透明硅胶A以及透明硅胶B为江西绿泰科技公司的产品，型号分别为Y550A和Y500B。
使用麦力西MT-1000真空脱泡机对远红光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B硅胶进行真空搅拌、脱泡，得到混合均匀的粉胶；
将LED芯片固定在LED支架并在LED支架上焊上正负极，然后使用深圳轴心自控D-260点胶机把混合均匀的粉胶滴定至LED芯片上；
把LED支架连同LED芯片移入真空烘箱，在150℃真空条件下固化1～6小时，得到远红光LED灯珠，点亮后，利用海洋光学USB4000光纤光谱仪测试灯珠的发射光谱。其中，真空烘箱为上海博讯的DZF-6020。LED支架和LED芯片是广东晶科电子有限公司固晶与焊线之后的半成品，型号为5730的大功率芯片。
所述Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12的制备过程包括：采用Y2O3、Sc2O3、Al2O3以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12称取各原料，添加占原料总质量2.5％的BaF2和占原料总质量2％的H3BO3用作助熔剂，然后对上述原料和助剂搅拌均匀，使用高能振动球磨机研磨30分钟，把研磨后的产物装入刚玉坩埚在1500℃高温煅烧6小时，其中，以10℃/min升温至600℃，保温30分钟，以5℃/min升温至900℃，保温60分钟，再以5℃/min升温至1200℃，保温60分钟，以4℃/min升温至1500℃，保温480分钟，然后以5℃/min降温至900℃，保温60分钟，再以5℃/min降温至600℃，断电。高温煅烧使用箱式炉在大气环境下进行，产物出炉后经研磨、水洗若干次，制得Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12。其中，水洗的主要目的是去除未反应掉的助熔剂；此外，能够把把荧光粉表面的浮屑清楚干净，荧光粉表面光洁，能够提高吸收效率、降低散射、发光效率。本发明中使用的原料均为国药集团化学试剂有限公司购买。
实施例2中使用的黄绿光LED灯珠的制备方法与远红光LED灯珠的制备方法相同，区别仅在于使用的荧光粉[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12为从江苏博睿光电有限公司所购买的黄绿光荧光粉。
利用Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12荧光粉封装而成的远红光LED灯珠标记为LED-1。图14给出远红光LED-1灯珠的发射光谱及其与HeLa细胞吸收光谱的对比。细胞对光谱的吸收主要是由于细胞色素C氧化酶所致。从图14可见，远红光LED-1灯珠的发射光谱能够较好地满足细胞的吸收，图中“a.u.”为任意荧光强度单位，英文全称为arbitrary unit，图14以及以下的图15、图17、图18、图20、图21、图23、图24中，HeLa细胞吸收光谱引用的是文献T.I.Karu,et a.,IEEE J.Sel.Top.Quantum Electron,2001,7,982中的吸收光谱。但研究表明，细胞经远红光辐照之后，其对光谱的吸收与非激活状态下是不一样的。图15给出远红光LED-1灯珠发射光谱与经830nm远红光辐照后的HeLa细胞吸收光谱的对比。从图15可见，远红光LED-1灯珠发射光谱仅能覆盖辐照后细胞吸收光谱的一部分。图16给出远红光LED-1灯珠发射光谱与DNA合成速率作用光谱的对比。图中纵坐标H3 DPM*103per 4*105cells表示每4*105个细胞中作用于103个同位素H3的二丙二醇甲醚。图16以及以下的图19、图22、图25中，DNA活动光谱引用的是文献T.I.Karu,IUBMB Life,2010,62,607中的DNA活动光谱，从图16可见，远红光LED-1灯珠发射光谱能够覆盖DNA合成速率的主要活性区，说明远红光LED-1灯珠的发射光谱不仅可以覆盖细胞受激之前的吸收谱，而且远红光LED-1灯珠的发射光谱达到细胞受激之后的宽带谱，宽带谱的远红光更加有利于对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节。
实施例3
本发明实施例3与实施例2的不同之处在于，采用Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4封装LED芯片制成远红光LED灯珠，所述Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4的制备过程包括：采用Al2O3、H3BO3以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4称取各原料，经充分研磨后装入刚玉坩埚，在大气环境下于500℃灼烧2小时，取出再研磨，然后于1250℃进行二次煅烧4小时，出炉后经研磨、水洗若干次，制得Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4。
利用Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4荧光粉封装而成的远红光LED灯珠标记为LED-2。图17给出远红光LED-2灯珠的发射光谱及其与HeLa细胞吸收光谱的对比。从图17可见，远红光LED-2灯珠的发射光谱能够覆盖HeLa细胞吸收光谱的大部分区域，但LED-2灯珠发射光谱的高能边有一部光谱在HeLa细胞吸收光谱范围之外。图18给出远红光LED-2灯珠发射光谱与经830nm远红光辐照后的HeLa细胞吸收光谱的对比。从图18可见，远红光LED-2灯珠发射光谱也只能覆盖辐照后细胞吸收光谱的一部分。图19给出远红光LED-2灯珠发射光谱与DNA合成速率作用光谱的对比。从图19可见，远红光LED-2灯珠发射光谱能够覆盖DNA合成速率的主要活性区，但有部分区域无法覆盖，说明不仅远红光LED-2灯珠的发射光谱可以大部分覆盖细胞受激之前的吸收谱，而且远红光LED-2灯珠的发射光谱达到细胞受激之后的宽带谱，宽带谱的远红光更加有利于对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节。
实施例4
本发明实施例4与实施例2的不同之处在于，采用实施例2中制备的Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12再搭配(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98封装LED芯片制成远红光LED灯珠，Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12和(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98的总质量比为4：6。所述(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98的制备过程包括：采用MgO、Nb2O5以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式称取各原料，添加占原料总质量2％的NH4Cl用作助熔剂，将原料和助熔剂混合均匀，把混合均匀后的原料和助熔剂装入刚玉坩埚，在500℃预烧2小时后取出研磨，然后于1250℃进行二次煅烧4小时，出炉后经研磨、水洗若干次，制得(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98。
利用Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12和(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98荧光粉封装而成的远红光LED器件标记为LED-3。图20、图21和图22分别给出远红光LED-3灯珠的发射光谱及其与HeLa细胞吸收光谱、经830nm远红光辐照后的HeLa细胞吸收光谱和DNA合成速率作用光谱的对比。从中可以发现，联合采用Y3(Al,Sc)5O12:Cr3+和Mg4Nb2O9:Cr3+两种荧光粉封装的远红光LED-3器件，其发射光谱能够非常完美地覆盖HeLa细胞吸收光谱所有区域和光作用活性区，说明不仅远红光LED-3灯珠的发射光谱可以覆盖细胞受激之前的吸收谱，而且远红光LED-3灯珠的发射光谱达到细胞受激之后的宽带谱，宽带谱的远红光更加有利于对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节。
实施例5
本发明实施例5与实施例2的不同之处在于，采用实施例2中制备的Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12再搭配Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6封装LED芯片制成远红光LED灯珠，Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12和Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6的总质量比为5:5。所述Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6的制备过程包括：采用Li2CO3、Sc2O3、SiO2以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6称取各原料，将原料研磨后装入刚玉坩埚，在500℃预烧2小时后取出研磨，然后于1100℃进行二次煅烧8小时，出炉后经研磨制得Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6。
利用Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12和Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6荧光粉封装而成的远红光LED器件标记为LED-4。图23、图24和图25分别给出远红光LED-4灯珠的发射光谱及其与HeLa细胞吸收光谱、经830nm远红光辐照后的HeLa细胞吸收光谱和DNA合成速率作用光谱的对比。图中，YAB为石榴石的通式，本发明中指的是YAl3B4O12:Cr3+。从中可以发现，联合采用YAl3B4O12:Cr3+和LiScSi2O6:Cr3+两种荧光粉封装的远红光LED-4器件，其发射光谱能够非常完美地覆盖HeLa细胞吸收光谱所有区域和光作用活性区，说明不仅远红光LED-4灯珠的发射光谱可以覆盖细胞受激之前的吸收谱，而且远红光LED-4灯珠的发射光谱达到细胞受激之后的宽带谱，宽带谱的远红光更加有利于对糖尿病性视网膜病变进行光生物调节。
实施例6
本发明实施例6与实施例2的区别在于，使用的黄绿光灯珠为采用黄绿光荧光粉[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12制备的黄绿光LED灯珠，所述黄绿光LED灯珠的制作过程包括：
称取黄绿光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B，其中透明硅胶A和透明B的质量比为1:1，黄绿光荧光粉占透明硅胶A和透明硅胶B总质量的10％-90％；透明硅胶A以及透明硅胶B为江西绿泰科技公司的产品，型号分别为Y550A和Y500B。
使用麦力西MT-1000真空脱泡机对黄绿光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B硅胶进行真空搅拌、脱泡得到混合均匀的粉胶；
将LED芯片固定在LED支架并在LED支架上焊上正负极，然后使用深圳轴心自控D-260点胶机把混合均匀的粉胶滴定至LED芯片上；
将LED支架连同LED芯片移入真空烘箱，在150℃真空条件下固化1～6小时，得到黄绿光LED灯珠，点亮后，利用海洋光学USB4000光纤光谱仪测试灯珠的发射光谱。LED支架和LED芯片是广东晶科电子有限公司固晶与焊线之后的半成品，型号为5730的大功率芯片。
所述黄绿光荧光粉[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12的制备过程包括：采用Y2O3、Gd2O3、Al2O3以及CeO2为原料，按照化学式[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12称取各原料，添加占原料总质量2.5％的BaF2和占原料总质量2％的H3BO3用作助熔剂，然后对上述原料和助熔剂混合均匀，把混合均匀后的原料和助熔剂装入刚玉坩埚在1500℃高温煅烧6小时，其中，以10℃/min升温至600℃，保温30分钟，以5℃/min升温至900℃，保温60分钟，再以5℃/min升温至1200℃，保温60分钟，以4℃/min升温至1500℃，保温480分钟，然后以5℃/min降温至900℃，保温60分钟，再以5℃/min降温至600℃，断电。高温煅烧使用管式炉在25％H2+75％N2还原气氛条件下进行，产物出炉后经研磨、水洗若干次，制得黄绿光荧光粉。其中，水洗的主要目的是去除未反应掉的助熔剂；此外，能够把把荧光粉表面的浮屑清楚干净，荧光粉表面光洁，能够提高吸收效率、降低散射、发光效率。
图26给出的是利用本实施例提供的黄绿光荧光粉封装的黄绿光LED灯珠发射光谱及其与人眼明视觉和暗视觉响应曲线的对比曲线图，图中光源指的就是本实施例中的黄绿光LED灯珠。在图26中没有检测到峰值为450nm的LED芯片发射光谱，说明利用荧光粉把LED芯片发射的蓝光全部转化为波长范围内457-720nm的黄绿光，该黄绿光波长峰值555nm与人眼明视觉曲线峰值一致，并且该黄绿光的高能边波长在明视觉响应曲线涵盖范围之内，因此，糖尿病人使用该光源照明能够降低视网膜外层杆状细胞的退极化，减轻黑暗适应造成的缺氧对糖尿病性视网膜病变的加重。图14-图26中，指向左侧的箭头表示以左侧纵坐标为纵坐标，指向右侧的箭头表示以右侧的纵坐标为纵坐标。
需要说明的是，本发明中的荧光粉可以采用市场上能够买到的黄绿光荧光粉以及远红光荧光粉，并不限定于本发明提供的荧光粉，本发明主要是提供具有黄绿光灯珠和远红光灯珠的灯具以满足糖尿病人居家生活照明和糖尿病性视网膜病变预防与治疗，只要能够实现黄绿光和远红光的荧光粉均可以。
通过以上技术方案，本发明提供的适用于糖尿病性视网膜病变的专用灯具具有兼顾糖尿病人居家生活照明和糖尿病性视网膜病变预防与治疗的优点，它通过将远红光灯珠集成到灯具内，使得光源含有远红光，远红光对糖尿病人的视网膜进行光生物调节，提高线粒体活性，提高细胞新陈代谢、促进组织的血液流动、激发神经与突触生长，抑制糖尿病诱导的超氧化物生成，抑制白细胞淤阻和细胞间黏附分子ICM-1的表达，保留超氧化物歧化酶(MnSOD)的表达，减少糖尿病诱发的炎症与视网膜血管异常，可以抑制糖尿病性视网膜病变的早期损伤，对糖尿病性视网膜病变起到积极治疗作用，同时黄绿光灯珠最大程度地减少人眼的黑暗适应，降低糖尿病人黑暗环境缺氧对视网膜产生的危害。另外，灯具的发射光谱峰值与人眼的明视觉响应峰值一致，且发射光谱的低能边不低于明视觉响应曲线，保证了人眼对光源有最大响应灵敏度。
在实际应用中，可以将Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12、Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4、(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98、Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6中的一种或组合进行混合得到远红光荧光粉。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.适于糖尿病性视网膜病变的专用光源，其特征在于，所述光源包括：基板、黄绿光灯珠以及远红光灯珠，其中，
所述黄绿光灯珠以及所述远红光灯珠阵列设置在所述基板上；
所述基板为平面结构、弧面结构以及异型结构中的一种或组合；
所述黄绿光灯珠的发射波长为457nm-720nm，黄绿光灯珠的发射波长峰值为555nm；所述远红光灯珠的发射波长为590-900nm，远红光灯珠的发射波长峰值为760nm。
2.根据权利要求1所述的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源，其特征在于，所述黄绿光灯珠为黄绿光LED灯珠，远红光灯珠为远红光LED灯珠，远红光LED灯珠和黄绿光LED灯珠交替阵列设置在所述基板上。
3.一种使用权利要求1-2任一项所述的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源的灯具，其特征在于，所述灯具包括：控制电源以及灯罩，其中，
所述控制电源为黄绿光灯珠以及远红光灯珠供电；
所述灯罩将所述基板、黄绿光灯珠以及远红光灯珠罩在内部。
4.根据权利要求3所述的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源的灯具，其特征在于，所述远红光灯珠为远红光LED灯珠，远红光LED灯珠的制作过程包括：
称取远红光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B，其中透明硅胶A和透明B的质量比为1:1，远红光荧光粉占透明硅胶A和透明硅胶B总质量的10％-90％；
使用真空脱泡机对远红光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B硅胶进行真空搅拌、脱泡，得到混合均匀的粉胶；
将LED芯片固定在LED支架并在LED支架上焊上正负极，然后使用点胶机把混合均匀的粉胶滴定至LED芯片上；
把LED支架连同LED芯片移入真空烘箱，在150℃真空条件下固化1～6小时，得到远红光LED灯珠。
5.根据权利要求3所述的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源的灯具，其特征在于，所述黄绿光灯珠为黄绿光LED灯珠，黄绿光LED灯珠的制作过程包括：
称取黄绿光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B，其中透明硅胶A和透明B的质量比为1:1，黄绿光荧光粉占透明硅胶A和透明硅胶B总质量的10％-90％；
使用真空脱泡机对黄绿光荧光粉、透明硅胶A以及透明硅胶B硅胶进行真空搅拌、脱泡得到混合均匀的粉胶；
将LED芯片固定在LED支架并在LED支架上焊上正负极，然后使用点胶机把混合均匀的粉胶滴定至LED芯片上；
将LED支架连同LED芯片移入真空烘箱，在150℃真空条件下固化1～6小时，得到黄绿光LED灯珠。
6.根据权利要求4所述的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源的灯具，其特征在于，所述远红光荧光粉包括Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12、Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4、(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98、Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6中的一种或组合；
所述Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12的制备过程包括：采用Y2O3、Sc2O3、Al2O3以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12称取各原料，添加占原料总质量2.5％的BaF2和占原料总质量2％的H3BO3用作助熔剂，然后对上述原料和助剂搅拌均匀，把研磨后的产物装入刚玉坩埚在1500℃高温煅烧6小时，高温煅烧使用箱式炉在大气环境下进行，产物出炉后经研磨、水洗若干次，制得Y3[(Al0.75Sc0.25)0.92Cr0.08]5O12；
所述Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4的制备过程包括：采用Al2O3、H3BO3以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4称取各原料，经充分研磨后装入刚玉坩埚，在大气环境下于500℃灼烧2小时，取出再研磨，然后于1250℃进行二次煅烧4小时，出炉后经研磨、水洗若干次，制得Y(Al0.96Cr0.04)3(BO3)4；
所述(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98的制备过程包括：采用MgO、Nb2O5以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98称取各原料，添加占原料总质量2％的NH4Cl用作助熔剂，将原料和助熔剂混合均匀，把混合均匀后的原料和助熔剂装入刚玉坩埚，在500℃预烧2小时后取出研磨，然后于1250℃进行二次煅烧4小时，出炉后经研磨、水洗若干次，制得(Mg0.97Cr0.03)4Nb2O8.98；
所述Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6的制备过程包括：采用Li2CO3、Sc2O3、SiO2以及Cr(NO3)3·9H2O为原料，按照化学式Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6称取各原料，将原料研磨后装入刚玉坩埚，在500℃预烧2小时后取出研磨，然后于1100℃进行二次煅烧8小时，出炉后经研磨制得Li(Sc0.96Cr0.04)Si2O6。
7.根据权利要求5所述的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源的灯具，其特征在于，所述黄绿光荧光粉采用[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12。
8.根据权利要求7所述的适于糖尿病性视网膜病变的专用光源的灯具，其特征在于，[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12的制备过程包括：采用Y2O3、Gd2O3、Al2O3以及CeO2为原料，按照化学式[(Y0.9Gd0.1)0.98Ce0.02]3Al5O12称取各原料，添加占原料总质量2.5％的BaF2和占原料总质量2％的H3BO3用作助熔剂，然后对上述原料和助熔剂混合均匀，把混合均匀后的原料和助熔剂装入刚玉坩埚在1500℃高温煅烧6小时，高温煅烧使用管式炉在25％H2+75％N2还原气氛条件下进行，产物出炉后经研磨、水洗若干次，制得黄绿光荧光粉。
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