CN114173457A - 一种结合生物节律的照明系统装置、其补光方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种结合生物节律的照明系统装置、其补光方法和用途，所述结合生物节律的照明系统装置包括调光模块、感应模块、分析模块和控制模块，感应模块采集佩戴者的光照信息以及环境的光照信息，分析模块结合生物节律分析计算佩戴者的补光信息，根据补光信息反馈调节调光模块的光照情况，对佩戴者进行补光光照。本发明通过检测佩戴者的受光照信息，并结合所处环境，对环境光照信息调节，保证人体光照充足，调节人体舒适度。
Description
技术领域
本发明属于照明技术领域，涉及一种结合生物节律的照明系统装置、其补光方法和用途。
背景技术
光线对人身体和心理健康的影响，早有大量的研究，如季节性情感抑郁症部分原因是因为光照不足。光线还有舒缓情绪，缓解疲劳等作用。
由于眼内除感受颜色的视锥细胞外，还有黑视素视网膜神经节细胞(ipRGCs)负责感应光线强度，将信号传递给松果体。松果体会分泌一种激素：褪黑素，它是“天然安眠药”，是我们身体自发的“休息信号”。体内褪黑素含量较多时，我们会昏昏欲睡；而褪黑素含量少时，就会清醒精神。但黑视素敏感曲线与视觉敏感曲线不同，所以为保持人体的生物节律，在确保人体接受一定量的光剂量的同时，在一天中的不同时间段接受的黑视素照度的比例也应与日光中接近，从而保持人体的生物节律稳定。
CN111714090A公开了一种人体生物节律健康管理方法，包括：获取用户的基础特征信息和第一预设时间内的生物节律数据，计算得到用户的生物节律状态信息；根据生物节律数据以及生物节律状态信息计算得到生物节律紊乱程度信息；根据生物节律紊乱程度信息输出在第二预设时间内的标准生物节律健康干预方案；获取用户执行标准生物节律健康干预方案的目标与意愿信息；根据用户执行该标准生物节律健康干预方案的目标与意愿信息，输出在第三预设时间内的个性化生物节律健康干预方案；避免了因不同基础特征信息的群体的理想生物节律模式不同而带来的计算判断误差，有利于准确地反映出用户的生物节律情况，提高了生物节律管理效果。
CN107485772A公开了一种可利用LED光照调节人体生物节律的虚拟现实眼镜，设有电源模块、驱动控制模块、LED补光模块和透镜模块；电源模块设有电池和DC-DC单元，电源模块与驱动控制模块的电源端口相连接；驱动控制模块设有射频处理单元、中央处理单元、生物节律配光方案存储单元、光线反馈单元、恒流驱动单元、电源端口和驱动总线端口；中央处理单元作为驱动控制模块的核心单元，中央处理单元分别与射频处理单元、生物节律配光方案存储单元、光线反馈单元和恒流驱动单元连接；驱动控制模块的电源端口连接至电源模块；恒流驱动单元通过驱动总线端口分别与LED补光模块中的红光LED等相连接；光线反馈单元通过光谱仪接收手机终端的光线信号。
目前，人们的生活环境以及人造光源，例如，夜间照明提供错误的时间信号，已经成为日益严重影响人类健康的问题，因此，如何提供一种照明系统装置调节人体光照，保证身体健康，成为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结合生物节律的照明系统装置、其补光方法和用途，通过检测佩戴者的受光照信息，并结合所处环境，对环境光照信息调节，保证人体光照充足，调节人体舒适度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种结合生物节律的照明系统装置，所述结合生物节律的照明系统装置包括调光模块、感应模块、分析模块和控制模块，其中：
调光模块，所述调光模块用于调节环境的光照情况。
感应模块，所述感应模块包括携带式光线传感器和环境光线传感器，所述携带式光线传感器设置于佩戴者上，用于检测佩戴者受到的光照信息，所述环境光线传感器用于检测环境的光照信息。
分析模块，所述分析模块用于接收携带式光线传感器和环境光线传感器的光照信息，根据生物节律分析计算佩戴者的补光信息。
控制模块，所述控制模块用于接收分析模块发出的补光信息，并反馈控制调光模块。
本发明通过对佩戴者的受光信息进行采集，并根据环境光照信息和生物节律，计算得到佩戴者还需补光的情况，调节人体所在环境的光照参数，调节人体黑视素的光照感应，进一步地调节褪黑素分泌，调节人体舒适度，本发明能够有效保证人体受光充足，保证人体健康。
作为本发明的一个优选技术方案，所述调光模块包括至少五种基色灯，所述基色灯进行组合照射，调节调光模块发出照射光的光照度和色温。
优选地，所述基色灯分别包括红色基色灯、青色基色灯、黄色基色灯、绿色基色灯和蓝色基色灯。
优选地，所述基色灯呈梅花阵和/或矩阵排布。例如，基色灯呈梅花阵排列，红色基色灯、青色基色灯、黄色基色灯、绿色基色灯和蓝色基色灯分别位于梅花阵排列的五个角上；例如基色灯呈矩阵排布，红色基色灯、青色基色灯、黄色基色灯、绿色基色灯和蓝色基色灯分别间隔排布。
作为本发明的一个优选技术方案，所述携带式光线传感器包括设置于佩戴者眼部的光感器件，所述光感器件用于检测到照射佩戴者脸部的光照信息。
需要说明的是，本发明对光感器件的形式不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据应用场景合理选择光感器件，例如，光感器件可以是人工电子仿生皮肤制成的光线感应器。
所述携带式光线传感器设置有无线通讯器，所述分析模块设置有与所述携带式光线传感器相匹配的无线接收器，所述携带式光线传感器通过所述无线通讯器发出光照信息，所述无线接收器接收所述无线通讯器发出光照信息并传输至分析模块。
作为本发明的一个优选技术方案，所述分析模块设置有定位器件以及网络器件，所述定位器件用于定位环境所处地理位置，所述网络器件根据所述定位器件的地理位置信息，读取当日的光照信息并确定生物节律参数。
需要说明的是，生物节律参数的获取方式可以是由网上根据时间、地点和光照信息确定得到，也可以由分析模块储存特定生物节律参数，即生物节律所需人体光照度。
优选地，所述感应模块还包括人体生理信号传感器，所述人体生理信号传感器用于检测人体的血氧含量和心跳速度。
优选地，所述分析模块包括设定模式，所述设定模式用于设定所述补光信息以及光照时间参数。
第二方面，本发明提供了一种结合生物节律的补光方法，所述补光方法采用第一方面所述的结合生物节律的照明系统装置，所述补光方法包括：
感应模块采集佩戴者的光照信息以及环境的光照信息，分析模块结合生物节律分析计算佩戴者的补光信息，根据补光信息反馈调节调光模块的光照情况，对佩戴者进行补光光照。
作为本发明的一个优选技术方案，所述光照信息包括光照度以及光谱参数。
优选地，所述光谱参数为色温。
作为本发明的一个优选技术方案，所述调光模块调节后环境的色温为1800～10000K，例如为1800K、2000K、3000K、4000K、5000K、6000K、7000K、8000K、9000K或10000K。
优选地，所述调光模块调节后环境的光照度为100～10000lx，例如为100lx、500lx、1000lx、2000lx、3000lx、4000lx、5000lx、6000lx、7000lx、8000lx、9000lx或10000lx。
作为本发明的一个优选技术方案，所述补光信息的计算方法包括：
根据生物节律确定佩戴者的补光总量，根据环境的光照信息和佩戴者的光照信息，计算得到佩戴者的补光信息，根据补充信息调节调光模块的光照度和色温。
优选地，所述调光模块调节后的环境色温与所在地当前时段的色温相同。
优选地，所述调光模块调节后的环境光照度根据黑视素光照度系数计算得到，所述黑视素光照度系数为黑视素光照度与环境光照度之比。
示例性地，提供一种上述环境光照度的计算方法，先确定当前色温下黑视素光照度系数，计算当前色温的光照度
以及当前色温的黑视素光照度
其中，km和km1分别为常数，V(λ)为视觉敏感函数，V1(λ)为黑视素敏感函数，Φeλ为光源的光谱辐射函数，黑视素光照度系数＝Ev1/Eν，其中，人体需要光照度与黑视素光照度相等，即调光模块调节后的环境光照度＝人体需要光照度/黑视素光照度系数。
优选地，所述生物节律的参数通过网络器件由所在地的光照信息确定得到。
作为本发明的一个优选技术方案，所述补光方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)携带式光线传感器采集佩戴者接收的光照信息，环境光线传感器采集环境的光照信息，分别反馈至分析模块；
(Ⅱ)分析模块根据所在地的光照信息确定生物节律的参数，结合佩戴者接收的光照信息和环境的光照信息计算佩戴者需要的补光信息，根据黑视素光照度系数计算环境调节后的光照度，并根据所在地当前时段的色温确定环境调节后的色温；
(Ⅲ)根据补光信息，调节调光模块的光照信息，调节后环境色温为1800～10000K，光照度为100～10000lx；
(Ⅳ)分析模块利用设定模式，设定补光信息，调节调光模块的光照信息。
需要说明的是，本发明还可以通过设定模式主动输入补光信息等参数，对人体进行补光，对于补光的参数不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据实际需要合理选择，例如人体还需补充6000lx/h的光照量，通过设定模式设定早晨、中午和晚上的光照参数，其中早上色温约为3500～4000K，黑视素光照度系数为0.52，中午色温为5500～6000K，黑视素光照度系数为1，晚上色温为2500～3000K，黑视素光照度系数为0.45，则可通过调节早晨、中午和晚上的光照时间分配，达到补充6000lx/h的光照量。
第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的结合生物节律的照明系统装置的用途，所述照明系统装置用于密闭环境内的光照调节。
需要说明的是，本发明所述的密闭环境可以是室内，密闭环境可以包括但不限于以下场景：船舱、潜艇、地下室、矿体、室内、车厢内部等见不到阳光的场所。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
本发明所述的数值范围不仅包括上述举例的点值，还包括没有举例出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过对佩戴者的受光信息进行采集，并根据环境光照信息和生物节律，计算得到佩戴者还需补光的情况，调节人体所在环境的光照参数，调节人体黑视素的光照感应，进一步地调节褪黑素分泌，调节人体舒适度，本发明能够有效保证人体受光充足，保证人体健康。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中提供的结合生物节律的照明系统装置的结构示意图。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种结合生物节律的照明系统装置，如图1所示，所述结合生物节律的照明系统装置包括调光模块、感应模块、分析模块和控制模块，其中：
调光模块，所述调光模块用于调节环境的光照情况。
感应模块，所述感应模块包括携带式光线传感器和环境光线传感器，所述携带式光线传感器设置于佩戴者上，用于检测佩戴者受到的光照信息，所述环境光线传感器用于检测环境的光照信息。
分析模块，所述分析模块用于接收携带式光线传感器和环境光线传感器的光照信息，根据生物节律分析计算佩戴者的补光信息。
控制模块，所述控制模块用于接收分析模块发出的补光信息，并反馈控制调光模块。
本发明通过对佩戴者的受光信息进行采集，并根据环境光照信息和生物节律，计算得到佩戴者还需补光的情况，调节人体所在环境的光照参数，调节人体黑视素的光照感应，进一步地调节褪黑素分泌，调节人体舒适度，本发明能够有效保证人体受光充足，保证人体健康。
进一步地，调光模块包括至少五种基色灯，所述基色灯进行组合照射，调节调光模块发出照射光的光照度和色温。基色灯分别包括呈梅花阵和/或矩阵排布的红色基色灯、青色基色灯、黄色基色灯、绿色基色灯和蓝色基色灯。
进一步地，携带式光线传感器包括设置于佩戴者眼部的光感器件，所述光感器件用于检测到照射佩戴者脸部的光照信息。可选地，光感器件也可以是人工电子仿生皮肤制成的光线感应器，具体地，人工电子仿生皮肤制成的光线感应器包括层叠设置的保护层、感应层和贴合层，其中贴合层一侧与人体接触贴合，可以选用乳胶材质，感应层包括光线传感器，光线传感器的检测探头透过保护层对光线进行感应。
进一步地，携带式光线传感器设置有无线通讯器，所述分析模块设置有与所述携带式光线传感器相匹配的无线接收器，所述携带式光线传感器通过所述无线通讯器发出光照信息，所述无线接收器接收所述无线通讯器发出光照信息并传输至分析模块。
进一步地，分析模块设置有定位器件以及网络器件，所述定位器件用于定位环境所处地理位置，所述网络器件根据所述定位器件的地理位置信息，读取当日的光照信息并确定生物节律参数。更进一步地，感应模块还包括人体生理信号传感器，所述人体生理信号传感器用于检测人体的血氧含量和心跳速度。
进一步地，分析模块包括设定模式，所述设定模式用于设定所述补光信息以及光照时间参数。
本发明所述照明系统装置用于密闭环境内的光照调节。密闭环境可以包括但不限于以下场景：船舱、潜艇、地下室、矿体、室内、车厢内部等见不到阳光的场所。
实施例1
本实施例提供了一种结合生物节律的补光方法，采用一个具体实施方式中所述的照明系统装置，所述补光方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)携带式光线传感器采集佩戴者接收的光照信息，环境光线传感器采集环境的光照信息，分别反馈至分析模块；
(Ⅱ)分析模块根据所在地的光照信息确定生物节律的参数，结合佩戴者接收的光照信息和环境的光照信息计算佩戴者需要的补光信息，根据黑视素光照度系数计算环境调节后的光照度，并根据所在地当前时段的色温确定环境调节后的色温；
(Ⅲ)根据补光信息，调节调光模块的光照信息，调节后环境色温范围为1800～10000K，光照度范围为100～10000lx；
(Ⅳ)分析模块利用设定模式，设定补光信息，调节调光模块的光照信息。
其中，环境光照度的计算方法，先确定当前色温下黑视素光照度系数，计算当前色温的光照度
以及当前色温的黑视素光照度
其中，km和km1分别为常数，V(λ)为视觉敏感函数，V1(λ)为黑视素敏感函数，Φeλ为光源的光谱辐射函数，黑视素光照度系数＝Ev1/Eν，其中，人体需要光照度与黑视素光照度相等，即调光模块调节后的环境光照度＝人体需要光照度/黑视素光照度系数。
实施例2
本实施例提供了一种结合生物节律的补光方法，采用一个具体实施方式中所述的照明系统装置，通过设定模式进行补光，具体包括以下步骤：
设定补充光照量为6000lx/h，通过设定模式设定早晨、中午和晚上的光照参数，其中早上色温约为3500～4000K，黑视素光照度系数为0.52，中午色温为5500～6000K，黑视素光照度系数为1，晚上色温为2500～3000K，黑视素光照度系数为0.45，则可通过调节早晨、中午和晚上的光照时间分配，达到补充6000lx/h的光照量。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种结合生物节律的照明系统装置，其特征在于，所述结合生物节律的照明系统装置包括调光模块、感应模块、分析模块和控制模块，其中：
调光模块，所述调光模块用于调节环境的光照情况；
感应模块，所述感应模块包括携带式光线传感器和环境光线传感器，所述携带式光线传感器设置于佩戴者上，用于检测佩戴者受到的光照信息，所述环境光线传感器用于检测环境的光照信息；
分析模块，所述分析模块用于接收携带式光线传感器和环境光线传感器的光照信息，根据生物节律分析计算佩戴者的补光信息；
控制模块，所述控制模块用于接收分析模块发出的补光信息，并反馈控制调光模块。
2.根据权利要求1所述的照明系统装置，其特征在于，所述调光模块包括至少五种基色灯，所述基色灯进行组合照射，调节调光模块发出照射光的光照度和色温；
优选地，所述基色灯分别包括红色基色灯、青色基色灯、黄色基色灯、绿色基色灯和蓝色基色灯；
优选地，所述基色灯呈梅花阵和/或矩阵排布。
3.根据权利要求1或2所述的照明系统装置，其特征在于，所述携带式光线传感器包括设置于佩戴者眼部的光感器件，所述光感器件用于检测到照射佩戴者脸部的光照信息；
所述携带式光线传感器设置有无线通讯器，所述分析模块设置有与所述携带式光线传感器相匹配的无线接收器，所述携带式光线传感器通过所述无线通讯器发出光照信息，所述无线接收器接收所述无线通讯器发出光照信息并传输至分析模块。
4.根据权利要求1-3任一项所述的照明系统装置，其特征在于，所述分析模块设置有定位器件以及网络器件，所述定位器件用于定位环境所处地理位置，所述网络器件根据所述定位器件的地理位置信息，读取当日的光照信息并确定生物节律参数；
优选地，所述感应模块还包括人体生理信号传感器，所述人体生理信号传感器用于检测人体的血氧含量和心跳速度；
优选地，所述分析模块包括设定模式，所述设定模式用于设定所述补光信息以及光照时间参数。
5.一种结合生物节律的补光方法，其特征在于，所述补光方法采用权利要求1-4任一项所述的结合生物节律的照明系统装置，所述补光方法包括：
感应模块采集佩戴者的光照信息以及环境的光照信息，分析模块结合生物节律分析计算佩戴者的补光信息，根据补光信息反馈调节调光模块的光照情况，对佩戴者进行补光光照。
6.根据权利要求5所述的补光方法，其特征在于，所述光照信息包括光照度以及光谱参数；
优选地，所述光谱参数为色温。
7.根据权利要求5或6所述的补光方法，其特征在于，所述调光模块调节后环境的色温为1800～10000K；
优选地，所述调光模块调节后环境的光照度为100～10000lx。
8.根据权利要求5-7任一项所述的补光方法，其特征在于，所述补光信息的计算方法包括：
根据生物节律确定佩戴者的补光总量，根据环境的光照信息和佩戴者的光照信息，计算得到佩戴者的补光信息，根据补充信息调节调光模块的光照度和色温；
优选地，所述调光模块调节后的环境色温与所在地当前时段的色温相同；
优选地，所述调光模块调节后的环境光照度根据黑视素光照度系数计算得到，所述黑视素光照度系数为黑视素光照度与环境光照度之比；
优选地，所述生物节律的参数通过网络器件由所在地的光照信息确定得到。
9.根据权利要求5-8任一项所述的补光方法，其特征在于，所述补光方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)携带式光线传感器采集佩戴者接收的光照信息，环境光线传感器采集环境的光照信息，分别反馈至分析模块；
(Ⅱ)分析模块根据所在地的光照信息确定生物节律的参数，结合佩戴者接收的光照信息和环境的光照信息计算佩戴者需要的补光信息，根据黑视素光照度系数计算环境调节后的光照度，并根据所在地当前时段的色温确定环境调节后的色温；
(Ⅲ)根据补光信息，调节调光模块的光照信息，调节后环境色温为1800～10000K，光照度为100～10000lx；
(Ⅳ)分析模块利用设定模式，设定补光信息，调节调光模块的光照信息。
10.一种权利要求1-4任一项所述的结合生物节律的照明系统装置的用途，其特征在于，所述照明系统装置用于密闭环境内的光照调节。
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| CN202111509735.3A CN114173457A (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种结合生物节律的照明系统装置、其补光方法和用途 |
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- 2021-12-10 CN CN202111509735.3A patent/CN114173457A/zh active Pending
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