CN112690042B

CN112690042B - 照明装置

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Publication number: CN112690042B
Application number: CN201980059853.3A
Authority: CN
Inventors: S.洛伦兹
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2024-03-01
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: CN112690042A; US20210308480A1; WO2020053259A1; DE102018122283A1

Abstract

给出了一种照明装置，其具有‑用于发出蓝光(11)的照明设备(1)，以及‑用于运行照明设备(1)的控制设备(4)，其中，‑控制设备(4)被配置为用于调节蓝光(11)的黑视素影响因子。

Description

照明装置

技术领域

给出了一种照明装置。

发明内容

要解决的技术问题在于，给出一种照明装置，其特别适合用于以人为照明设计的中心的所谓的“Human Centric Lighting(以人为本的照明)”。

根据照明装置的至少一个实施方式，照明装置包括照明设备。照明设备被设置并且被配置为用于在运行时发光。特别是，照明设备被配置为用于发出蓝光。在此，蓝光是人类观察者例如在日光条件下感知为蓝光的光。特别是，蓝光可以是在CIE标准色度系统(CIE-Normvalenzsystem)中位于CX≤0.32和CY≤0.33的色位范围内的光。

蓝光特别是被构造为用于再现蓝天的颜色。为此，蓝光特别是可以是在CIE标准色度系统中位于CX<0.27和CY<0.27的色位范围内的光。

为了发出蓝光，照明设备可以包括可以彼此独立地运行的多个光源。照明设备的光源例如可以是发光二极管或者包括发光二极管。发光二极管例如可以分别是或者包括一个或多个发光二极管芯片。

根据照明装置的至少一个实施方式，照明装置包括用于运行照明设备的控制设备。控制设备是可以用来调节照明设备的不同的运行状态的设备。例如，可以利用控制设备从预先给定的一组运行状态中选择一个运行状态。为此，控制设备可以包括至少一个微控制器和/或至少一个集成电路。控制设备可以相对于照明设备单独地布置。在此，一个控制设备可以被配置为用于控制照明装置的多个照明设备。此外，控制设备可以集成到照明设备中，例如集成到照明设备的壳体中。控制设备还可以被配置为用于，为照明设备提供照明设备运行所需的运行电流。

根据照明装置的至少一个实施方式，控制设备被配置为用于调节由照明设备发出的蓝光的黑视素影响因子(melanopischer Wirkungsfaktor)。黑视素影响因子a_mel,v是光源对昼夜节律的影响的度量，并且作为利用生物影响光谱(biologischesWirkungsspektrum)S_mel评估的发出的光的光谱分布与利用人体光谱灵敏度曲线(menschliche Spektralempfindlichkeitskurve)V(λ)评估的发出的光的光谱分布的商来构成。例如在以下标准中定义了黑视素影响因子：DIN SPEC 5031-100:2015，CIE TN 003:2015。现在，例如可以利用控制设备来控制照明设备的光源，使得在发出蓝光时，该光具有期望的可调节的黑视素影响因子。

根据照明装置的至少一个实施方式，照明装置包括用于发出蓝光的照明设备和用于运行照明设备的控制设备。在此，控制设备被配置为用于调节蓝光的黑视素影响因子。

在此，这里描述的照明装置尤其是基于如下考虑。在“Human Centric Lighting”中，尝试产生在生物学上、在视觉上以及在情感上起作用的光。在此，在相同的应用中，这些不同的方面经常需要不同的光类型。特别是，作为生物影响的、对人的昼夜节律有影响的对眼睛中的感光体的刺激，需要不一定在视觉上或者在情感上最佳的光。在此，眼睛中的感光体包括作为颜色受体物质(Rezeptorfarbstoff)的蛋白黑视素(Protein Melanopsin)。通过这种蛋白，可以影响褪黑素释放。在此，褪黑素是影响清醒和睡眠时间的、人的昼夜调节循环、即人的涉及日常节律的调节循环中的一种荷尔蒙。对感光体的刺激(即ipRGC刺激，其中，ipRGC的英文是：intrinsic photosensitive Reginonal Ganglion Cells(内在光敏性区域神经节细胞))的改变通常也总是使得光、即例如光色(Lichtfarbe)改变。

例如利用在视觉上被感知为冷白色的、在蓝色或者青色范围内具有大的光谱份额的光，来实现眼睛中的感光体的高激活。低激活伴随着减小的蓝色份额，其通过利用暖白光照明来实现。也就是说，在这种情况下，对眼睛中的感光体的激活、即刺激的改变，伴随着光色和色温的改变。

利用这里描述的照明装置，现在可以产生具有不同的黑视素影响因子的蓝光。

根据照明装置的至少一个实施方式，控制设备被配置为用于，对照明设备进行控制，使得在照明设备的不同的运行状态下，照明设备发出在蓝光的相同的色位具有不同的黑视素影响因子的蓝光。也就是说，在不改变所产生的蓝光的颜色印象的情况下，存在产生具有不同的黑视素影响因子的光的可能性。在此，“相同的”色位的蓝光意味着，人类观察者不会或者几乎不会感知到色位的改变。例如，色位最大在3个麦克亚当椭圆(MacAdam-Ellipsen)的范围内改变。

以这种方式，例如实现了如下的照明装置，该照明装置产生蓝天或者近于蓝天的幻觉，并且同时使得能够设置不同等级的激活、即不同的黑视素影响因子，而不会可见地改变蓝天或者近于蓝天的幻觉。在此，可以通过改变所发出的光的光谱来改变所发出的蓝光的ipRGC激活电势、即黑视素影响因子，而不会改变所发出的光的色位。

在此，照明装置发出的蓝光主要不是用于照明，而是通过蓝光来提供在传统的发白光的照明装置中无法作出反应的一种情感水平。

照明装置被配置为用于，产生蓝光的至少两个光谱，这些光谱是位变异构的(metamer)，也就是说，对于这些光谱，不产生在视觉上可感知的色差。然而，一方面针对提高的黑视素有效性，或者另一方面针对降低的黑视素有效性，对这至少两个不同的光谱进行了优化。令人意外的是，进一步证明，与利用白光相比，使用蓝光可以强得多地改变生物有效性。

根据照明装置的至少一个实施方式，控制设备被配置为用于，控制照明设备，使得在照明设备的不同的运行状态下，照明设备发出在蓝光的相同的黑视素影响因子下具有不同的色位的蓝光。以这种方式，例如可以针对照明装置的用户，使所发出的光的蓝色调匹配于优选的色位，而在此不会改变所发出的光的黑视素影响。因此，可以使发射的光匹配于单独优选的用色。

根据照明装置的至少一个实施方式，照明设备包括第一光源，第一光源被配置为用于发出蓝光。第一光源例如可以包括发出未转换的蓝光的发光二极管。也就是说，在不通过包含发光物质的转换元件进行转换的情况下，特别是直接通过一个或多个发光二极管芯片的运行产生蓝光。由此，所产生的光具有特别小的光谱宽度。第一光源例如发出峰值波长在至少445nm和最大480nm之间的蓝光。

根据照明装置的至少一个实施方式，照明设备包括第二光源，第二光源被配置为用于发出绿蓝光。在此，第二光源例如包括没有转换元件的发光二极管。也就是说，在不通过包含发光物质的转换元件进行转换的情况下，特别是直接通过一个或多个发光二极管芯片的运行产生绿蓝光。由此，所产生的光具有特别小的光谱宽度。在此，绿蓝光的峰值波长大于第一光源的蓝光的峰值波长，并且例如处于至少485nm和最大495nm之间的范围内。

根据至少一个实施方式，照明设备包括至少一个第三光源，第三光源被配置为用于发出基本上在绿光至红光的光谱范围内的光。在此，“基本上”意为，第三光源的光的光谱中的波长小于500nm的电磁辐射的最大强度，最大为第三光源的光谱中的最大强度的三分之一。第三光源的光可以用于对照明装置在运行中产生的蓝光的饱和度产生影响。例如，可以通过接通第三光源来降低饱和度，使得光色从深蓝改变到灰蓝的范围内。

在此，第三光源的光的特征在于特别大的光谱宽度。例如，半值宽度可以是至少170nm。特别是，第三光源的光的光谱的半值宽度大于第一光源的光的光谱的半值宽度，并且大于第二光源的光的光谱的半值宽度。

为此，第三光源可以包括转换元件，转换元件被配置为用于，将蓝光基本上完全转换为低能量的光。也就是说，第三光源例如包括一个或多个发光二极管芯片，其在运行时发射蓝光。该蓝光由布置在后面的转换元件转换为其它颜色的光。在此，转换元件可以包括不同类型的发光物质，使得将蓝光例如转换为绿光、黄光和/或红光。在此，转换元件例如被选择为如此之厚，使得没有或者几乎没有蓝光离开第三光源，而是完全被转换为低能量的光。

照明设备可以包括多个第三光源，这些第三光源例如可以在转换元件中使用的发光物质方面彼此不同。

特别是，发光设备可以包括两个不同的第一光源、一个第二光源和两个不同的第三光源。两个第三光源特别是可以在其发射光谱中的红光的份额方面彼此不同。两个第一光源例如在所产生的蓝光的峰值波长方面不同。因此，一个第一光源可以产生如下峰值波长处的蓝光，该峰值波长比另一个第一光源的蓝光的峰值波长小至少10nm、特别是小至少20nm。照明设备的光源可以彼此独立地运行。

根据照明装置的至少一个实施方式，照明设备被设置为用于，从第一发射侧发出蓝光，并且从背对第一发射侧的第二发射侧发出白光。以这种方式，利用照明装置，一方面可以发射要用来实现特定的黑视素影响的光。另一方面可以发射白光，特别是可以在与蓝光不同的方向上发射白光。

根据照明装置的至少一个实施方式，照明装置被设置为用于向房间的天花板的方向发出蓝光。也就是说，蓝光不被设置为用于直接照明，而是用于间接照明。利用蓝光，例如可以在房间的天花板上产生蓝天的幻觉。在此，蓝光在其黑视素影响方面是可调节的。蓝色的散射光例如在天花板上反射，到达照明装置的用户，并且在那里发挥其黑视素影响。

根据照明装置的至少一个实施方式，照明设备被设置为用于，在远离房间的天花板的方向上发出白光。在照明装置的该实施方式中，在背对天花板的一侧，照明设备可以将光发射到房间中，以便在那里用于照明。可以通过改变蓝光的黑视素影响因子，来调节总体上由照明设备发射的光的黑视素影响，而不需要为此改变蓝光的光色或者白光的白色调。

附图说明

下面，根据附图中的实施例来详细说明这里描述的照明装置。

在图1、2A、2B、2C、3A、3B、3C、3D、4A、4B、4C、5A、5B、5C中，借助示意图和图形描绘来说明这里描述的照明装置。

在附图中，相同的、类似的或者相同地起作用的元素设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元素相对于彼此的大小比例，不应当视为是按比例的。相反，为了更好地进行示出和/或为了更好的理解，可能过大地示出各个元素。

具体实施方式

图1示出了这里描述的照明装置的第一实施例。照明装置包括照明设备1。照明设备1包括多个光源14、15、16(关于此例如参见图2A、2B和3B)。照明设备1在运行时例如朝房间的天花板5发出蓝光11。

此外，照明设备可以在其背对天花板5的一侧，朝房间中、例如朝物体2和人3发出白光12。照明设备1在运行时发出的蓝光11可以在天花板5上被反射或者散射，并且以这种方式，朝房间中、例如朝人3发射。

此外，照明装置包括控制设备4，用于运行照明设备1。控制设备4例如可以彼此独立地运行照明设备的光源14、15、16。控制设备在此被配置为用于调节蓝光11的黑视素影响因子。

这例如可以结合图2至图5的图形表示来进行说明。

如在图2A中示意性地示出的，照明设备可以包括第一光源14，第一光源14例如是具有至少一个发光二极管芯片的发光二极管。第一光源14在运行时产生借助光谱示出的蓝光，其具有小于450nm、特别是为大约446nm的峰值波长λp。在此，在图2至图5中，相对于波长λ以任意单位绘制了每个波长的光发射功率I。

照明设备还包括第三光源16，参见图2B，第三光源16例如包括半导体主体16a和转换元件16b。在半导体主体16a中，在运行时可以产生蓝光，蓝光由转换元件16b基本上完全转换为波长≥500nm的光。

第一光源14和第三光源16的光的组合产生在图2C中示出的光谱，其具有色位CIE_XY＝(0.218/0.262)和黑视素影响因子a_mel,v＝1.10。

在这种照明设备中，如结合图3A至3D所描述的，现在可以接入第二光源15，参见图3B，第二光源15的峰值波长λp在大约500nm、特别是490nm处。图3A的第一光源14在运行时产生借助光谱示出的蓝光，其具有大约475nm的峰值波长λp。

此外，照明设备包括另一个第三光源16，参见图3C。与图2B的第三光源16不同，选择在红光的光谱范围内具有增加的份额的该另一个第三光源。以这种方式，可以在与在图2C的光谱中相同的色位产生光，其中，黑视素影响因子是2、11，因此几乎是针对图2C的光谱的黑视素影响因子的两倍大。这利用图3D的光谱来实现。通过图3A、3B、3C的光谱的叠加产生该光谱。

对于图4C的光谱的光来说，将图3A中的第一光源14和图3B中的第二光源15的光组合，形成图4A的光谱。将该光谱与图3C的另一个第三光源16的光谱组合，形成图4C的光谱。产生蓝光11，其在黑视素影响因子1.26下具有色位CIE_XY＝(0.313/0.329)、相关的大约6500开尔文(Kelvin)的色温以及57的显色指数CRI。

对于图5C的光谱的光来说，将由图2A的第一光源14和图2B的第三光源16的光产生的图2C的光谱，与图3C的另一个第三光源的光谱组合。产生与针对图4C的光谱相同的色位并且具有相同的色温的蓝光11。显色指数CRI是81，并且黑视素影响因子是0.736。

即使没有明确地描述所有组合，也可以根据其它实施例将结合附图描述的特征和实施例相互组合。此外，替换地或者附加地，结合附图描述的实施例可以具有根据一般性的部分中的描述的其它特征。

本专利申请要求德国专利申请102018122283.1的优先权，其公开内容通过引用包含于此。

本发明不由于借助实施例的描述而局限于这些实施例。相反，本发明包括任意的新的特征以及任意的特征的组合，这特别是包含权利要求中的特征的任意的组合，即使该特征或者该组合本身没有明确地在权利要求或者实施例中给出。

附图标记列表

1 照明设备

11 蓝光

12 白光

14 第一光源

16 第二光源

16a 半导体主体

16b 转换元件

2 物体

3 人

4 控制设备

5 房间的天花板

Claims

1.一种照明装置，具有：

-用于发出蓝光(11)的照明设备(1)，以及

-用于运行所述照明设备(1)的控制设备(4)，其中，

-所述控制设备(4)被配置为用于调节蓝光(11)的黑视素影响因子，并且

-所述照明设备(1)被设置为用于，从第一发射侧发出蓝光(11)，并且从背对第一发射侧的第二发射侧发出白光(12)，

其中，

所述照明设备(1)包括至少一个第一光源(14)，所述第一光源被配置为用于发出蓝光，

所述照明设备(1)包括第二光源(15)，所述第二光源被配置为用于发出绿蓝光，

所述照明设备(1)包括至少一个第三光源(16)，所述第三光源被配置为用于发出基本上在绿光至红光的光谱范围内的光，

所述照明设备(1)包括另外的第三光源(16)，所述另外的第三光源相较于所述至少一个第三光源(16)在红光的光谱范围内具有增加的份额，

所述蓝光(11)是在CIE标准色度系统中位于CX<0.27和CY<0.27的色位范围内的光。

2.根据权利要求1所述的照明装置，

其中，所述控制设备(4)被配置为用于，控制所述照明设备(1)，使得在所述照明设备(1)的不同的运行状态下，所述照明设备(1)发出在蓝光(11)的相同的色位处具有不同的黑视素影响因子的蓝光。

3.根据权利要求1所述的照明装置，

其中，所述控制设备(4)被配置为用于，控制所述照明设备(1)，使得在所述照明设备(1)的不同的运行状态下，所述照明设备(1)发出在蓝光(11)的相同的黑视素影响因子下具有不同的色位的蓝光。

4.根据权利要求1所述的照明装置，

其中，所述至少一个第三光源(16)包括转换元件(16b)，所述转换元件被配置为用于，将蓝光基本上完全转换为低能量的光。

5.根据权利要求1所述的照明装置，

其中，能够通过改变蓝光(11)的黑视素影响因子，来调节总体上由所述照明设备发射的光的黑视素影响，而不用为此改变蓝光(11)的色位或者白光(12)的白色调。

6.根据权利要求1所述的照明装置，

其中，所述照明设备(1)被设置为用于，向房间的天花板(5)的方向发出蓝光(11)。

7.根据权利要求1所述的照明装置，

其中，所述照明设备(1)被设置为用于，向远离房间的天花板(5)的方向发出白光(12)。