CN114071830A - 一种健康照明装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种健康照明装置，包括照明模组以及与所述照明模组通信连接的控制器，其特征在于，所述照明模组包括：用于发射含长波蓝光的光线第一发光器件，用于发射限制长波蓝光的光线的第二发光器件，用于发射低蓝光的光线的第三发光器件；所述控制器按照设定的照明模式对第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件进行驱动和光谱配方控制。该健康照明装置可根据不同照明需求对照明模式进行切换，而且每种照明模式对应相应的照明光谱。本发明还提供了采用该健康照明装置的健康照明方法。

Description

一种健康照明装置和方法

技术领域

本发明涉及健康照明的技术领域，尤其是涉及一种健康照明装置和方法。

背景技术

LED灯是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，其采用发光二极管作为发光源，可以直接将电能转化为光能，不同种类的LED能够发出各种颜色的不同波长的光线。由于LED灯具有高亮度、低耗能、环保、寿命长、耐冲击性和性能稳定的优点，使得其在照明领域得到了广泛的应用。

在日常照明中，为了能使光源模块产生白光，大部分的照明装置是利用蓝光发光二极管上涂布萤光层以将部分的蓝光转换为黄光，并由蓝光与激发的黄光的混合产生白光。上述的光线照射于人体视网膜后，由于含有较大比例的蓝光光谱能量，会抑制大脑褪黑素的分泌，在休闲和睡眠照明的情境中，影响人的休闲舒适度和睡眠质量。

此外，由于一般的白光发光二极管光源模块使用的蓝光发光二极管，蓝光以440-460nm波长区间的短波蓝光，而470-490nm的长波蓝光含量很少，这造成在学习和工作的照明情境中，不能有效起到提高人的精神注意力的作用。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种健康照明装置，可根据不同照明需求对照明模式进行切换，而且每种照明模式对应相应的照明光谱。本发明还提供了采用该健康照明装置的健康照明方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种健康照明装置，包括照明模组以及与所述照明模组通信连接的控制器，其特征在于，所述照明模组包括：

第一发光器件，用于发射含长波蓝光的光线；

第二发光器件，用于发射限制长波蓝光的光线；

第三发光器件，用于发射低蓝光的光线；

所述控制器按照设定的照明模式对第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件进行驱动和光谱配方控制。

在该健康照明装置中，控制器可切换为不同的照明模式，并通过驱动控制第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件，对光谱配方进行适应性配置。第二发光器件发射限制长波蓝光的光线，是指发出的光线中，长波蓝光的比例进行了相应的限制，即在发射光线中减少长波蓝光的占比。

进一步地，所述照明模式包括学习工作模式、休闲模式和睡眠模式。

其中，学习工作模式光谱配方为需要增加长波蓝光的照明光谱；

休闲模式的光谱配方为需要减少长波蓝光的照明光谱；

睡眠模式也称为护眼模式，光谱配方为接近零蓝光光谱。

进一步地，在所述学习工作模式中，所述控制器驱动所述第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件，获取以下光谱配方：

(1)对于CCT≤3000K：短波蓝光区域的功率比例<5％，长波蓝光区域的功率比例>10％；

(2)对于3000K<CCT≤4000K：短波蓝光区域的功率比例<10％，长波蓝光区域的功率比例>15％；

(3)对于4000K<CCT≤5000K：短波蓝光区域的功率比例<12％，长波蓝光区域的功率比例>18％；

(4)对于其他色温：短波蓝光区域的功率比例<15％，长波蓝光区域的功率比例>22％。

进一步地，在所述休闲模式中，所述控制器驱动所述第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件，获取以下光谱配方：

(1)对于CCT≤2500K：长波蓝光区域的功率比例<2％；

(2)对于2500K<CCT≤3500K：长波蓝光区域的功率比例<5％；

(3)对于3500K<CCT≤4500K：长波蓝光区域的功率比例<10％；

(4)对于其他色温：长波蓝光区域的功率比例<15％。

进一步地，所述短波蓝光区域的波长区间为420-460nm；所述长波蓝光区域的波长区间为460-500nm。

进一步地，在所述睡眠模式中，所述控制器驱动所述第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件，获取以下光谱配方：

波长区间为420-500nm的蓝光区域的功率比率<5％。

进一步地，所述学习工作模式、休闲模式和睡眠模式由所述控制器进行控制和切换。

进一步地，该健康照明装置还包括交互输入模块和存储器，所述交互输入模块和存储器分别与所述控制器通信连接。

本发明还提供了采用上述健康照明装置的健康照明方法，具体包括以下步骤：

S1.控制器根据照明场所的光线变化或接受指令，在工作模式、休闲模式和睡眠模式选择并切换至目标照明模式；

S2.根据目标照明模式，控制器驱动第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件对CCT进行调节；

S3.所述第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件根据目标照明模式，获取光谱配方。

基于上述的技术方案，本发明取得的技术效果为：

(1)本发明提供的健康照明装置，通过控制器根据不同的照明需求对照明模式进行切换，在睡眠情境下采用接近零蓝光光谱的睡眠模式，在休闲情境中采用减少了长波蓝光光谱的休闲模式，而在学习和工作情境下采用增加长波蓝光光谱的学习工作模式，从而使得：在睡眠模式下，从源头上避免了蓝光危害；在休闲模式下，通过光的照射促进褪黑色素的分泌，使被照射者拥有更舒适的休息/娱乐状态；在工作学习模式，通过光的照射抑制褪黑色素的分泌，使被照射者精神状态更佳，工作学习效率更高。

(2)本发明提供的健康照明方法，采用的健康照明装置提供了两种光谱：其中一种是零蓝光照明光谱，蓝光波段功率比例<5％；另一种是抑制短波蓝光比例，增加长波蓝光比例的照明光谱。使用者可根据时间段对照明模式进行切换，并通适配相应的照明光谱配方，从而有效调整生物节律，实现健康照明。

附图说明

图1为本发明的健康照明装置的示意框图。

图2为本发明的不同光线区域的分布示意图。

图3为本发明的学习工作模式的光谱示意图。

图4为本发明的休闲模式的光谱示意图。

图5为本发明的睡眠模式的光谱示意图。

图6为本发明的健康照明方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合附图和具体的实施例对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

图1为本发明的健康照明装置的示意框图，如图1所示，一种健康照明装置，这种照明装置可以是吸顶灯、面板灯、壁灯或台灯等适用于室内照明的灯具，该照明装置可根据节律的变化或人工发出的指令，选择不同的照明模式，并适配不同的光谱配方，使处于照明装置下的使用者在接受照明时也可同步维持自然的生理周期。

具体来说，这种健康照明装置包括照明模组1、控制器2、交互输入模块3和存储器4，控制器2作为健康照明装置的中央处理器，在外部与交互输入模块3通信连接，接受交互输入模块发出的指令，在内部则分别与照明模组1和存储器4通信连接，根据指令调取存储于存储器4的发光强度、色温和功率的设定数据，并驱动照明模组1进行不同波长光线的发射。

交互输入模块3与控制器2之间可通过红外、蓝牙和无线连接的方式进行通信，比如在交互输入模块3与控制器2之间建立一个无线通信网络5，该无线通信网络5可以为一个短程的无线网络，也可以是一个或多个不同类型的网络组合，比如局域网、广域网、互联网、卫星、地面网络。

在本实施例中，无线通信网络5通过各种标准通信协议进行通信，比如BLUETHOOTH和/或WIFI，交互输入模块3与控制器2之间认证过程可以通过局域网进行认证。

交互输入模块3可以是遥控器、手机、平板电脑等具有控制按键的移动控制装置，使用者根据这些装置设定的功能按键发出指令给健康照明装置的控制器2；交互输入模块3也可以是具有多个按键的开关按钮，使用者可赋予不同按键的不同功能模式，通过开关对光源进行切换和控制。

由于本实施例的健康照明装置主要用于室内的照明，使用者可在通过交互输入模块3输入用于生物节律调整的信息，或者设定相应的照明模式，从而接受在生物节律调整上有效的光照射。

在照明模组的设置上，本实施例的照明模组1设置了第一发光器件11、第二发光器件12，以及第三发光器件13。其中，第一发光器件11为用于发射含长波蓝光的光线的发光器件，第二发光器件12为用于发射限制长波蓝光的光线的发光器件，第三发光器件13为用于发射低蓝光的光线的发光器件。这些发光器件为发光二极管。其中，第二发光器件发射限制长波蓝光的光线，是指发出的光线中，长波蓝光的比例进行了相应的限制，即在发射光线中减少长波蓝光的占比。

本实施例的第一发光器件11、第二发光器件12和第三发光器件13可以提供具有相同色温以及不同生理刺激值的光线，也可提供具有不同色温以及不同生理刺激值的光线，这些光线相关的色温，光强度信息也预先存储在存储器3中。控制器2可根据照明模式调用相应的发光器件信息，进而驱动不同的发光器件。

具体来说，提供何种色温，对应波长区域功率的何种光线，是由控制器2根据所接受的指令，调用相应的照明模式实现。

照明模式为包括学习工作模式、休闲模式和睡眠模式。本实施例的照明模式中的学习工作模式、休闲模式和睡眠模式由控制器进行控制和切换。而且，学习工作模式、休闲模式和睡眠模式对应的色温数值、光强数值、波长区域的功率、与生物作用度的强弱相关信息存储于存储器3中。控制器2通过接受指令，或者根据照明环境的变化、节律调整，调用设定的照明模式，从而对第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件进行驱动和光谱配方控制。

图2给出了不同光线区域的分布示意图，如图2所示，短波蓝光区域的波长区间为420-460nm；长波蓝光区域的波长区间为460-500nm。

不同的照明模式对应不同的色温数值、光强和不同光线区域的功率比率，下面将对本实施例提供的不同照明模式进行描述。

图3为本实施例的学习工作模式的光谱示意图，如3所示，在本实施例的学习工作模式中，控制器2驱动第一发光器件11、第二发光器件12和第三发光器件13，获取以下光谱配方：

(1)对于CCT≤3000K：短波蓝光区域的功率比例<5％，长波蓝光区域的功率比例>10％；

(2)对于3000K<CCT≤4000K：短波蓝光区域的功率比例<10％，长波蓝光区域的功率比例>15％；

(3)对于4000K<CCT≤5000K：短波蓝光区域的功率比例<12％，长波蓝光区域的功率比例>18％；

(4)对于其他色温：短波蓝光区域的功率比例<15％，长波蓝光区域的功率比例>22％。

CCT是Correlated Colour Temperature的缩写，其意思是相关色温。

学习工作模式为增加了长波蓝光的光谱配方的照明模式，在该照明模式下，使用者将保持高清醒度，具有较高的生理刺激值，且可根据需求进行调整光线的生理刺激值，并且所提供的光线具有低蓝光危害，即使长时间使用下，亦不会对视网膜造成过度伤害。

图4为本实施例的休闲模式的光谱示意图，如4所示，在本实施例的休闲模式中，控制器2驱动第一发光器件11、第二发光器件12和第三发光器件13，获取以下光谱配方：

(1)对于CCT≤2500K：长波蓝光区域的功率比例<2％；

(2)对于2500K<CCT≤3500K：长波蓝光区域的功率比例<5％；

(3)对于3500K<CCT≤4500K：长波蓝光区域的功率比例<10％；

(4)对于其他色温：长波蓝光区域的功率比例<15％。

休闲模式为减少长波蓝光的光谱配方的照明模式，在该照明模式下，通过光的色温以及照射情况，可促进褪黑色素的分泌，使被照射者拥有更舒适的休息/娱乐状态。

图5为本发明的睡眠模式的光谱示意图，如5所示，在本实施例的睡眠模式中，控制器2驱动第一发光器件11、第二发光器件12和第三发光器件13，获取以下光谱配方：波长区间为420-500nm的蓝光区域的功率比率<5％。

在本实施例的睡眠模式中，将波长区间为420-500nm的蓝光区域的功率比率控制为5％以下，可避免含有较大比例的蓝光光谱能量抑制大脑褪黑色素的分泌，使得大脑褪黑色素正常分泌，从而提高使用者的睡眠质量。

在一些实施例中，比如用于家居照明使用的吸顶灯，根据所选照明模式，切换工作学习模式和休闲模式的功率为0～50W可调，以及切换睡眠模式的功率为0～5W可调。其中，工作学习模式时色温为4000～6500K，休闲模式色温为2200～4000K，睡眠模式色温为1800～2700K。

在一些实施例中，控制器2还可以与多路传感器总成通信连接，这些多路传感器总成包括太阳光照度传感器、温度传感器和红外人体感应传感器，其中，太阳光照度传感器用于采集周围光环境参数并将太阳光模拟信息反馈至控制器，温度传感器用于采集周围环境温度，红外人体传感器用于监测人体位置。基于多路传感器总成的传输数据，控制器2可控制照明模组1模拟太阳光一天色温变化进行调节，得到生物节律光。比如在晚上23:00～早上5:00，自动识别开启睡眠模式；在早上5:00～晚上23:00，同时开启休闲模式和工作学习模式。本实施例通过控制器调节两种照明模式的光输出比例，来实现色温的变化，不同时间点对应的色温如表1所示，在这些时间点中间实现色温匀速变化。

表1不同时间段的节律光色温变化情况表

时间段	节律光色温
		23:00～5:00	睡眠模式
5:00	2700K
		5:00～7:00	2700K到4000K匀速渐变
7:00	4000K
		7:00～10:00	4000K到5700K匀速渐变
10:00～13:00	5700K
		13:00～16:00	5700K到5700K匀速渐变
16:00	4000K
		16:00～18:00	4000K到2700K匀速渐变
18:00～23:00	2700K

综上，本实施例提供的健康照明装置，通过控制器根据不同的照明需求对照明模式进行切换，在睡眠情境下采用零蓝光光谱的睡眠模式，在休闲情境中采用减少了长波蓝光光谱的休闲模式，而在学习和工作情境下采用增加长波蓝光光谱的学习工作模式，从而使得：在睡眠模式下，从源头上避免了蓝光危害；在休闲模式下，通过光的照射促进褪黑色素的分泌，使被照射者拥有更舒适的休息/娱乐状态；在工作学习模式，通过光的照射抑制褪黑色素的分泌，使被照射者精神状态更佳，工作学习效率更高。

实施例2

本实施例提供了一种健康照明方法，如图6的健康照明方法流程示意图所述，该健康照明方法，采用实施例1的健康照明装置，具体包括以下步骤：

S1.控制器根据照明场所的光线变化或接受指令，在工作模式、休闲模式和睡眠模式选择并切换至目标照明模式；

S2.根据目标照明模式，控制器驱动第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件对CCT进行调节；

S3.第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件根据目标照明模式，获取光谱配方。

基于该健康照明方法，使用者可根据时间段对照明模式进行切换，并通适配相应的照明光谱配方，从而有效调整生物节律，实现健康照明。

以上内容仅仅为本发明的结构所作的举例和说明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种健康照明装置，包括照明模组以及与所述照明模组通信连接的控制器，其特征在于，所述照明模组包括：

第一发光器件，用于发射含长波蓝光的光线；

第二发光器件，用于发射限制长波蓝光的光线；

第三发光器件，用于发射低蓝光的光线；

所述控制器按照设定的照明模式对第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件进行驱动和光谱配方控制。

2.根据权利要求1所述的健康照明装置，其特征在于，所述照明模式包括学习工作模式、休闲模式和睡眠模式。

3.根据权利要求2所述的健康照明装置，其特征在于，在所述学习工作模式中，所述控制器驱动所述第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件，获取以下光谱配方：

(1)对于CCT≤3000K：短波蓝光区域的功率比例<5％，长波蓝光区域的功率比例>10％；

(2)对于3000K<CCT≤4000K：短波蓝光区域的功率比例<10％，长波蓝光区域的功率比例>15％；

(3)对于4000K<CCT≤5000K：短波蓝光区域的功率比例<12％，长波蓝光区域的功率比例>18％；

(4)对于其他色温：短波蓝光区域的功率比例<15％，长波蓝光区域的功率比例>22％。

4.根据权利要求2所述的健康照明装置，其特征在于，在所述休闲模式中，所述控制器驱动所述第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件，获取以下光谱配方：

(1)对于CCT≤2500K：长波蓝光区域的功率比例<2％；

(2)对于2500K<CCT≤3500K：长波蓝光区域的功率比例<5％；

(3)对于3500K<CCT≤4500K：长波蓝光区域的功率比例<10％；

(4)对于其他色温：长波蓝光区域的功率比例<15％。

5.根据权利要求1或2任一所述的健康照明装置，其特征在于，所述短波蓝光区域的波长区间为420-460nm；所述长波蓝光区域的波长区间为460-500nm。

6.根据权利要求2所述的健康照明装置，其特征在于，在所述睡眠模式中，所述控制器驱动所述第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件，获取以下光谱配方：

波长区间为420-500nm的蓝光区域的功率比率<5％。

7.根据权利要求2所述的健康照明装置，其特征在于，所述学习工作模式、休闲模式和睡眠模式由所述控制器进行控制和切换。

8.根据权利要求1所述的健康照明装置，其特征在于，还包括交互输入模块和存储器，所述交互输入模块和存储器分别与所述控制器通信连接。

9.一种健康照明方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的健康照明装置，具体包括以下步骤：

S1.控制器根据照明场所的光线变化或接受指令，在工作模式、休闲模式和睡眠模式选择并切换至目标照明模式；

S2.根据目标照明模式，控制器驱动第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件对CCT进行调节；

S3.所述第一发光器件、第二发光器件和第三发光器件根据目标照明模式，获取光谱配方。

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