CN114096049A - 用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，所述方法通过控制模块控制驱动模块的每一种占空比与功率输出来单独调节RGB一体灯珠光源以及白光光源的混光的比例来调节照明系统的光色与亮度输出，以使所述照明系统模拟日出过程中绝对光谱的变化与亮度变化以及模拟篝火动态的色温变化的绝对光谱的变化，并随时间推移光亮降低模拟篝火从火旺到熄灭的色温变化及亮度变化的过程。本发明提供的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法可以通过灯具模拟太阳升起前后的日光绝对光谱变化以及模拟篝火的绝对光谱的动态色温变化，更利于唤醒和助眠固化生物时钟。
Description
技术领域
本发明涉及灯光控制领域，尤其涉及一种用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法。
背景技术
经研究表明光照是影响生物体昼夜最强的授时因子(zeitgeber)之一，参与褪黑素的调节、昼夜节律的转化以及昼夜节律相关的其它生理变化，如图5光色对褪黑素分泌的影响图。同时，一定强度的光照能改善大脑皮质新陈代谢能力和记忆能力，调节人体内神经递质和激素水平。
在自然选择下人类日出而作、日落而息，清晨被日光唤醒感受光照抑制褪黑素的分泌、傍晚受日落或篝火等等低照度低色温的光照影响分泌褪黑素的生物，传统的节能灯、白炽灯以及LED灯只能提供单一色温或多色温的光照，而无法提供通过模拟黎明曲线和模拟篝火动态色温给人们营造一个更利唤醒或助眠的照明环境，进而使得其无法达到预期的效果，尤其是高纬度的国家和地区受日出时间太晚如图3，日落时间太早甚至极昼、极夜影响授时因子的作用被弱化传统的照明灯具更无法营造一个用于辅助生物节律和改善睡眠的照明环境，进而导致了失眠、生物钟紊乱、季节性抑郁症等生理症状。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，旨在解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，所述照明系统包括光源、控制模块以及驱动模块，所述光源包括至少一个白光光源、RGB一体灯珠光源；所述驱动模块为PWM调光型驱动与光源相连进行驱动光源，与控制模块相连并受控制模块控制；所述控制模块与驱动模块相连，通过wifi、ble(ble mesh)、zigbee等无线协议或Dali等有线协议与终端直接或间接通讯连接；所述用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法包括：
通过终端对控制模块设置唤醒时刻，在唤醒时刻到达前三十分钟通过所述控制模块控制驱动模块启动光源，使得所述光源处于调节状态；控制所述驱动模块的占空比与功率输出来单独调节RGB一体灯珠光源以及白光光源的混光的比例来调节照明系统的光色与亮度输出，以使所述照明系统模拟日出过程中绝对光谱的变化与亮度变化，并可根据时间以及安装地不同而模拟一年四季不同的日出过程中的绝对光谱变化或视觉效果。
通过终端启动动态色温模式控制所述驱动模块的各路输出占空比来单独调节RGB一体灯珠光源以及白光光源的混光比例来调节照明系统的光色，以使所述照明系统模拟篝火动态的色温变化的绝对光谱的变化，并随时间推移光亮降低模拟篝火从火旺到熄灭的色温变化及亮度变化的过程。
在一实施例中，所述驱动模块输出端至少为5路输出，分别对RGB一体灯珠中的每一种颜色及白光进行占空比与功率输出。
在一实施例中，所述控制模块内置黎明曲线程序，通过控制驱动模块的输出端各路占空比和功率输出，以模拟太阳从在地平线以下因瑞利散射效应而使天空呈现的暗蓝色到太阳完全从地平线出来呈现的金黄色，最后至通过终端设置的黎明曲线的终点色温。
在一实施例中，所述控制模块内置动态色温程序，通过控制驱动模块的输出端各路占空比的变化模拟篝火的光色的变化，然后通过控制驱动模块功率输出，模拟篝火从火旺到熄灭的色温变化及亮度变化的过程。
在一实施例中，所述黎明曲线和动态色温的持续时间可通过所述终端进行改变。
在一实施例中，所述黎明曲线为自动运行程序，当时间为设定的时间时自动运行工作；所述动态色温为半自动运行程序需要在终端上激活方开始运行，而程序的运行过程为自动运行，程序运行完毕则自动退出。
在一实施例中，所述光源中的白光包括暖白光、正白光或冷白光。
在一实施例中，所述终端为手机、调光器、智能面板等可与所述照明系统通讯连接或进行控制的终端。
在一实施例中，所述黎明曲线的终点色温预设多个定标色温值，可通过终端进行择一选择。
在一实施例中，所述黎明曲线的终点色温预设的2500K、2700K、3000K、4000K、4500K、5000K、6500K的定标色温值均是通过一种白光或两种白光进行混光到相近色温点，然后通过RGB进行补偿以使上述色温值色容差小于3。
本发明的技术方案中，所述用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法包括通过终端对控制模块设置唤醒时刻；在唤醒时刻到达前三十分钟通过所述控制模块控制驱动模块启动光源，使得所述光源处于调节状态；控制所述驱动模块各路输出的占空比来单独调节RGB一体灯珠红、绿、蓝以及白光光源混光比例来调节照明系统的光色，以使所述照明系统模拟日出过程中的绝对光谱的变化。因此在本技术方案中，可以通过灯具模拟太阳升起前后的绝对光谱变化，更利于唤醒抑制白天褪黑素的分泌促进夜间褪黑素的分泌固化生物时钟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为日出前后的绝对光谱变化图；
图2为篝火的动态色温绝对光谱图；
图3为不同地区日照时间图；
图4为正常8小时睡眠周期图；
图5为光色对褪黑素分泌的影响图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明，由于技术受限IEC、ANSI等机构制定的色温标准均为等温线标准，存在不同色温的色度坐标可比同色温的色度坐标更接近的情况固本发明实施例中所例出色温为参考色温并非仅此色温可实现本方法的效果，其它相似、相近的光色或色温均本发明的保护范围之内。
另外，在本发明中如涉及“2700K”、“3000K”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为限定只能2700K、3000K等色温。
并且，因为不同地区、不同时间的日出绝对光谱均不一样固本文则进行一种阶段划分，同样的篝火动态色温也因环境与木材而存在一定的差异因此本文也仅枚举一种光色与亮度控制的情况。建立在本发明基础之上的实现的模拟日出与篝火动态色温均在本发明保护范围之内。
本发明提供一种用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，所述照明系统包括光源、控制模块以及驱动模块，所述光源包括至少一个白光光源、RGB一体灯珠光源；所述驱动模块为PWM调光型驱动与光源相连进行驱动光源，与控制模块相连并受控制模块控制；所述控制模块与驱动模块相连，通过wifi、ble(ble mesh)、zigbee等无线协议或Dali等有线协议与终端直接或间接通讯连接。
在本实施例中，照明系统可以适用于不同的灯具，例如适配在其他任意结构和外观的筒灯、吸顶灯、面板灯、天花灯以及吊灯等照明设备上，光源中的白光包括暖白光、正白光或冷白光等。
所述方法包括：通过终端对控制模块设置唤醒时刻，在唤醒时刻到达前三十分钟通过所述控制模块控制驱动模块启动光源，使得所述光源处于调节状态；控制所述驱动模块的占空比与功率输出来单独调节RGB一体灯珠光源以及白光光源的混光的比例来调节照明系统的光色与亮度输出，以使所述照明系统模拟日出过程中绝对光谱的变化与亮度变化，并可根据时间以及安装地不同而模拟一年四季不同的日出过程中的绝对光谱变化或视觉效果。
在调节所述照明系统的色温时，还可以通过调节所述驱动模块的功率输出以改变所述照明系统的亮度。因此在该实施例中，可以分别调节灯具不同光源的亮度和光色以达到让灯具模拟日出绝对光谱变化的效果或视觉效果。
并且，在上述实施例中，所述调节状态的持续时间可通过所述终端进行改变，因此用户可以根据自己的喜好程度，来自由改变调节状态的持续时间，使得灯具更为适用于用户的日常生活。
所述驱动模块输出端至少为5路输出，分别对RGB一体灯珠中的每一种颜色及白光进行占空比与功率输出，请参考图1，本模式分为八个阶段，并且第一阶段控制模块打开驱动模块的蓝光输出电路，将驱动模块的其它路输出关闭并通过控制驱动模块的输出功率使灯具发出蓝色光同时由暗慢慢转微亮模拟太阳还在地平线以下受瑞利散射影响时的天空光色，开始抑制褪黑素的分泌；
第二阶段控制模块打开驱动模块的蓝光与红光输出电路，将驱动模块的其它路输出关闭并通过控制驱动模块的输出功率使灯具发出微微的蓝紫色模拟太阳刚从地平线升起一点时的光色；
第三阶段控制模块打开驱动模块的蓝光与红光输出电路，逐渐提高红光的比率，将驱动模块的其它路输出关闭并通过控制驱动模块的输出功率使灯具发出淡蓝紫色，同时驱动模块功率慢慢推高；
第四阶段控制模块打开驱动模块的蓝光、红光输出电路与2200K灯珠电路，将驱动模块的其它路输出关闭并通过控制驱动模块的输出功率使灯具发出泛红色，驱动模块输出功率继续慢慢提高；
第五阶段控制模块打开驱动模块的蓝光、红光输出电路与2200K灯珠电路，将驱动模块的其它路输出关闭并通过控制驱动模块的输出功率使灯具发出红黄色；
第六阶段控制模块打开驱动模块的红光、2200K、6500K灯珠输出电路，将驱动模块的其它路输出关闭并通过控制驱动模块的输出功率使灯具发出金黄色；
第七阶段控制模块打开驱动模块的蓝光与红光输出电路，将驱动模块的其它路输出关闭并通过控制驱动模块的输出功率使灯具发出泛白色同时驱动输出功率缓慢提高；
第八阶段控制模块读取用户通过终端设备设置的黎明曲线的终点色温值自动该色温值对应的打开驱动模块对应的预设色温输出电路，同时功率达到黎明曲线的最终亮度。
在上述实施例中，黎明曲线的终点色温预设多个定标色温值，客户可通过终端进行择一选择，并且所述黎明曲线的终点色温预设的2500K、2700K、3000K、4000K、4500K、5000K、6500K的定标色温值均是通过一种白光或两种白光进行混光到相近色温点，然后通过RGB进行补偿以使上述色温值色容差小于3；
在上述施例中，由于在需要开启灯具时，人均在几个睡眠周期后(NREM与REM交替出现，交替一次称为一个睡眠周期)如图4，睡眠深度和褪黑素分泌逐渐降低因此在唤醒时刻到达前三十分钟，控制所述驱动模块各路输出的占空比来单独调节RGB一体灯珠红、绿、蓝光以及白光光源比例进行混光以调节照明系统的光色，以使所述照明系统模拟日出过程中绝对光谱的变化或相应的视觉效果，随着亮度缓慢增加，直至到达唤醒时刻时，灯具的亮度才会提高至能够唤醒人起床的程度，相当传统闹钟的唤醒方式要更温和更健康。
另外，本发明的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法还包括，请参考图2，通过终端启动动态色温模式控制所述驱动模块的各路输出占空比来单独调节RGB一体灯珠光源以及白光光源的混光比例来调节照明系统的光色，以使所述照明系统模拟篝火动态的色温变化的绝对光谱的变化，并随时间推移光亮降低模拟篝火从火旺到熄灭的色温变化及亮度变化的过程。
当用户在晚上需要入眠时，可通过手机、智能调光器、智能音箱或智能面板等终端开启动态色温模式来进行助眠，指令后控制所述驱动模块各路输出的占空比来单独调节RGB一体灯珠光源以及白光光源的混光比例来调节照明系统的光色，以使所述照明系统模拟篝火动态的色温变化的绝对光谱的变化，并随时间推移光亮降低模拟篝火从火旺到熄灭的色温变化及亮度变化的过程直至持续时间过完后关闭灯具。
在本实施例中，该模式默认持续时间为三十分钟，并且该持续时间用户同样可以在手机、智能面板等终端设备上进行修改。
该模式分为四个阶段，第一阶段灯具亮度降低，灯具内的白光灯珠会切为2200K使其光色为金黄色同时红光灯珠微亮使光色为金黄色加红色，以促进褪黑素的分泌，色温动态变化效果也为本模式下最强烈的阶段，该阶段模拟的是篝火燃烧最旺的时刻同时亮度会随时间推移慢慢降低；
第二阶段灯具的亮度会比第一阶段更低，红色成份比例在光色中占比会增加加强促进褪黑素的分泌，动态色温变化也随之减弱；
第三阶段该阶段2200K的白光亮度与红光亮度会继续缓慢降低，动态色温变化效果停止；
第四阶段2200K的白光与红光亮度同步降低，但2200K会快于红光关闭以模拟篝火逐渐熄灭的过程，以促进用户褪黑素的分泌同时用用户更快的进入熟睡期和深睡期。
其中，黎明曲线为自动运行程序，当时间为设定的时间时自动运行工作；所述动态色温为半自动运行程序需要在终端上激活方开始运行，而程序的运行过程为自动运行，程序运行完毕则自动退出。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述照明系统包括光源、控制模块以及驱动模块，所述光源包括至少一个白光光源、RGB一体灯珠光源；所述驱动模块为PWM调光型驱动与光源相连进行驱动光源，与控制模块相连并受控制模块控制；所述控制模块与驱动模块相连，通过wifi、ble(ble mesh)、zigbee等无线协议或Dali等有线协议与终端直接或间接通讯连接；所述用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法包括：
通过终端对控制模块设置唤醒时刻，在唤醒时刻到达前三十分钟通过所述控制模块控制驱动模块启动光源，使得所述光源处于调节状态；控制所述驱动模块的占空比与功率输出来单独调节RGB一体灯珠光源以及白光光源的混光的比例来调节照明系统的光色与亮度输出，以使所述照明系统模拟日出过程中绝对光谱的变化与亮度变化，并可根据时间以及安装地不同而模拟一年四季不同的日出过程中的绝对光谱变化或视觉效果；
通过终端启动动态色温模式控制所述驱动模块的各路输出占空比来单独调节RGB一体灯珠光源以及白光光源的混光比例来调节照明系统的光色，以使所述照明系统模拟篝火动态的色温变化的绝对光谱的变化，并随时间推移光亮降低模拟篝火从火旺到熄灭的色温变化及亮度变化的过程。
2.根据权利要求1所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述驱动模块输出端至少为5路输出，分别对RGB一体灯珠中的每一种颜色及白光进行占空比与功率输出。
3.根据权利要求1所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述控制模块内置黎明曲线程序，通过控制驱动模块的输出端各路占空比和功率输出，以模拟太阳从在地平线以下因瑞利散射效应而使天空呈现的暗蓝色到太阳完全从地平线出来呈现的金黄色，最后至通过终端设置的黎明曲线的终点色温。
4.根据权利要求1所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述控制模块内置动态色温程序，通过控制驱动模块的输出端各路占空比的变化模拟篝火的光色的变化，然后通过控制驱动模块功率输出，模拟篝火从火旺到熄灭的色温变化及亮度变化的过程。
5.根据权利要求3或4所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述黎明曲线和动态色温的持续时间可通过所述终端进行改变。
6.根据权利要求5所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述黎明曲线为自动运行程序，当时间为设定的时间时自动运行工作；所述动态色温为半自动运行程序需要在终端上激活方开始运行，而程序的运行过程为自动运行，程序运行完毕则自动退出。
7.根据权利要求1所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述光源中的白光包括暖白光、正白光或冷白光。
8.根据权利要求1所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述终端为手机、调光器、智能面板等可与所述照明系统通讯连接或进行控制的终端。
9.根据权利要求3所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述黎明曲线的终点色温预设多个定标色温值，可通过终端进行择一选择。
10.根据权利要求9所述的用于辅助生物节律和改善睡眠的照明系统控制方法，其特征在于，所述黎明曲线的终点色温预设的2500K、2700K、3000K、4000K、4500K、5000K、6500K的定标色温值均是通过一种白光或两种白光进行混光到相近色温点，然后通过RGB进行补偿以使上述色温值色容差小于3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220225 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |