CN114449706A - 上下出光灯具的控制方法及上下出光灯具 - Google Patents

上下出光灯具的控制方法及上下出光灯具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种上下出光灯具的控制方法，包括：分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值，所述照度比值为被照明的空间内水平照度与眼部垂直照度之比。本发明还公开了一种上下出光灯具。采用本发明，可根据节律照明指标，分时段对上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例进行调光，科学调节人体的昼夜节律系统，实现不同时段的自我调节。

Description

上下出光灯具的控制方法及上下出光灯具
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种上下出光灯具的控制方法及一种上下出光灯具。
背景技术
人类视网膜上存在视锥细胞和视杆细胞两种感光细胞。当光线进入人眼后,视锥细胞和视杆细胞接受光信号,并通过视神经传递给大脑视觉皮层,形成视觉体验。起初,人们对光照作用的认知也仅局限于其视觉图像功能。
直至2002年,美国Brown大学的Berson等人在哺乳动物的视网膜上发现了有别于视锥和视杆细胞的新型感光细胞——视网膜自主感光神经节细胞(Intrinsicallyphotosensitive retinal ganglion cells,ipRGC)。ipRGC的发现让人们认识到,眼睛不仅具有传统感光细胞的视觉效应,还具有非视觉效应，以ipRGC为主的非视觉感光细胞对人体的生物节律，褪黑素分泌，情绪状态等有显著的影响。也可以说非视觉细胞确定了我们的生物钟，控制我们的睡眠/觉醒周期。
如今光照对人体非视觉效应的研究越来越深入，尤其是光通过非视觉通道影响人体昼夜节律系统的研究。实际上，人体内在的昼夜节律不是绝对的24小时，是由于人体会依赖对周期性日光的感知，使人体节律校准至地球自转的24小时，这一过程被称为昼夜节律的光同步。昼夜节律的光同步主要通过ipRGC感光细胞实现，视杆细胞和视锥细胞也会在一定程度上有所影响。
现如今，我们久居室内，长期生活在不合理光照环境下会使人体内在的昼夜节律发生改变，对人员的工作效率、视力健康、情绪都会受到很大的影响。因此，照明设计时应同时兼顾视觉功效和非视觉功效，使室内光环境顺应人体生理节律，节律照明的理念也因此备受关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种上下出光灯具的控制方法及上下出光灯具，可科学调节人体的昼夜节律系统，实现不同时段的自我调节。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种上下出光灯具的控制方法，包括：分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值，所述照度比值为被照明的空间内水平照度与眼部垂直照度之比。
作为上述方案的改进，所述的上下出光灯具的控制方法还包括：分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的色温，以使色温达到预设色温。
作为上述方案的改进，所述预设比值包括日间照度比值及夜间照度比值，所述日间照度比值与夜间照度比值不相等,所述分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值的步骤包括：日间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到日间照度比值；夜间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到夜间照度比值。
作为上述方案的改进，所述日间照度比值小于夜间照度比值。
作为上述方案的改进，所述日间的照度比值为2:1和/或所述夜间的照度比值为3:1。
相应地，本发明还提供了一种上下出光灯具，包括灯体、光源及光源控制器，所述光源及光源控制器设于所述灯体上，所述光源包括上照光源及下照光源；所述光源控制器包括照度控制模块，所述照度控制模块用于分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值，所述照度比值为被照明的空间内水平照度与眼部垂直照度之比。
作为上述方案的改进，所述光源控制器还包括色温控制模块，所述色温控制模块用于分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的色温，以使色温达到预设色温。
作为上述方案的改进，所述预设比值包括日间照度比值及夜间照度比值，所述日间照度比值与夜间照度比值不相等,所述照度控制模块包括：日间照度单元，用于在日间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到日间照度比值；夜间照度单元，用于在夜间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到夜间照度比值。
作为上述方案的改进，所述日间照度比值小于夜间照度比值。
作为上述方案的改进，所述日间的照度比值为2:1和/或所述夜间的照度比值为3:1。
作为上述方案的改进，所述灯体包括灯盘，所述灯盘包括面框、隔板、上光学层、下光学层及上面板，所述隔板设于所述面框内以将所述面框分割为上部区域及下部区域，所述上照光源、上光学层及上面板封装于所述上部区域内，所述下照光源及下光学层封装于所述下部区域内。
作为上述方案的改进，所述灯体还包括底座及灯杆，所述底座与灯盘之间通过所述灯杆连接。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明从光的空间分布角度优化照明设计，通过引入照度比值，并以照度比值为标准，分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使上下出光灯具输出的光源遵循人体昼夜的节律规律。
进一步，板发明根据节律照明指标，分时段、分模式对上下出光比例进行调光，其中，在白天采用比值较低的方案，保证日间的照度比值约为2:1，可实现较高的空间明亮感，并兼顾较高的节律刺激；在夜间采用比值较高的方案，保证夜间的照度比值约为3:1，可降低眼部垂直照度，同时减少节律刺激强度，还结合光谱方案，使得节律效应强度的调节范围更大。
另外，本发明还引入了分时段的色温调节，通过使用多色混光技术，实现了不同时段、不同色温的调节，提升节律效果。
附图说明
图1是本发明上下出光灯具的控制方法的第一实施例结构示意图；
图2是本发明上下出光灯具的控制方法的第二实施例结构示意图；
图3是本发明上下出光灯具的控制方法的第三实施例结构示意图；
图4是本发明上下出光灯具的第一实施例示意图；
图5是本发明上下出光灯具的第二实施例示意图；
图6是本发明上下出光灯具的第三实施例示意图；
图7是本发明上下出光灯具中灯盘的结构爆炸图。
图8是本发明上下出光灯具的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
需要说明的是，光照所产生的节律刺激一方面取决于照明的光谱能量分布，另一方面，达到眼部的光照刺激强度也同样重要，其中眼部垂直照度是主要的关键指标，而该指标也同样主要受光的空间分布影响。
因此，本发明从光的空间分布角度优化照明设计，可有效的控制进入到人眼的光照刺激强度。具体地，本发明利用上下出光灯具，并对其进行出光控制，不仅有利于提高室内空间的整体明亮感，且利于调控光照的节律刺激强度，有效地对光的空间分布进行调控，进而满足一天中不同的视觉、节律刺激组合。
参见图1，图1显示了本发明上下出光灯具的控制方法的第一实施例流程图，包括：
S101，分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值。
本实施例中，预设比值为2:1～3:1之间，但不以此为限制，可根据实际情况进行调节。
需要说明的是，照度比值为被照明的空间内水平照度与眼部垂直照度之比。其中，水平照度(Horizontal illuminance)是指被照明的空间内水平面上的照度；眼部垂直照度(corneal illuminance)是指人体呈正常坐姿时，眼部在水平方向上接收到的光照强度。
“垂直照度均匀度”的要求，在技术上是要求满足与水平照度一致的整体照度均匀度，而较高的均匀度有利于保障学生的视力健康，要实现较高的眼部垂直照度，需通过改变上下出光比例实现，同时，当上出光方向的强度提高时，有利于提高间接光在眼部照度中的占比，对垂直照度均匀度和整体空间明亮感均有利。
现有的上下出光灯具，虽然能够实现上下出光并实现调光，却没有遵循人体昼夜的节律规律。与现有技术不同的是，本发明引入照度比值，并以照度比值为标准，通过调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使上下出光灯具输出的光源遵循人体昼夜的节律规律。
具体地，可通过固定上照光源的出光量，并调节下照光源的出光量的方式调节上照光源及下照光源的出光比例；或者可通过固定下照光源的出光量，并调节上照光源的出光量的方式调节上照光源及下照光源的出光比例；或者同时调节上照光源及上照光源的出光量的方式调节上照光源及下照光源的出光比例。
因此，本发明根据节律照明指标，分时段对上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例进行调光，科学调节人体的昼夜节律系统，实现不同时段的自我调节，不仅有利于提高室内的整体空间明亮感，且利于调控光照的节律刺激强度，满足一天中不同的视觉、节律刺激组合，提高办公人员工作效率和视觉舒适性。
参见图2，图2显示了本发明上下出光灯具的控制方法的第二实施例流程图，包括：
S201，日间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到日间照度比值。
S202，夜间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到夜间照度比值。
需要说明的是，所述步骤S201与步骤S202之间没有必然的先后顺序，可根据实际的时段运行。
与图1所示的第一实施例不同的是，本实施例将时段分为日间时段及夜间时段，同时，本实施例还将预设比值分为日间照度比值及夜间照度比值，其中，日间照度比值与夜间照度比值不相等；也就是说，本实施例根据节律照明指标，分时段(日间时段及夜间时段)、分模式(日间照度比值及夜间照度比值)对上下出光比例进行调光，科学调节人体的昼夜节律系统，实现不同时段不同场景的自我调节。
进一步，本发明中日间照度比值小于夜间照度比值，从而实现符合节律效应的上下出光比例的调节。具体地，在不同上下出光比例的条件下，当灯具的发出的光通量逐渐增加，水平照度和眼部垂直照度的比值满足以下规律：
在白天采用比值较低的方案，保证日间的照度比值约为2:1，优选为2:1，可实现较高的空间明亮感，并兼顾较高的节律刺激；
在夜间采用比值较高的方案，保证夜间的照度比值约为3:1，优选为3:1，可降低眼部垂直照度，同时减少节律刺激强度，还结合光谱方案，使得节律效应强度的调节范围更大。
因此，本发明与节律照明相结合，从光的空间分布层面，通过调节上下出光比例，从而调节进入人眼的眼部照度强度，实现不同节律刺激强度。
参见图3，图3显示了本发明上下出光灯具的控制方法的第三实施例流程图，包括：
S301，分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值。
S302，分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的色温，以使色温达到预设色温。
需要说明的是，所述步骤S301与步骤S302之间没有必然的先后顺序，在进行步骤S301的同时也可以进行步骤S302。
与图1所示的第一实施例不同的是，本实施例还引入了色温调节。其中，日间照明可提高目标色温，以使EML(Equivalent Melanopic Lux，等值黑视素勒克斯)最大值进一步提升，从而高效实现日间节律刺激强度处于更高水平，且具有较高的节律效率；夜间照明可降低目标色温，以使EML最小值进一步降低，从而高效实现夜间节律刺激强度处于更低水平。优选地，日间照明色温适宜色温5000K，夜间色温适宜色温3500K，但不以此为限制，可根据实际情况进行调节。
节律照明应在满足水平照度、眼部照度等视觉需求的同时，在日间尽可能地提供较高的节律刺激，而在夜间则应尽量避免光照对节律的干扰、尽可能降低节律刺激。相应地，本实施例中，还引入了分时段的色温调节，通过使用多色混光技术，实现了不同时段、不同色温的调节，提升节律效果。
综上所述，本发明使用日间及夜间两种节律模式，并结合多色温可调光的照明控制系统，在白天时段和夜间时段采用不同的照明色温，实现不同时段的节律刺激强度。同时，本发明为不同时段下的光环境提供了多种具有“节律无害性”的光谱方案，在满足色温、高显色性、眼部照度等视觉需求的同时，实现日间提供更高效的节律刺激、夜间有效降低节律刺激水平；另外，本发明针对不同时段，采用不同的配光方案，可实现水平照度和眼部垂直照度的不同组合。
参见图4，图4显示了本发明上下出光灯具的具体结构，其包括灯体1、光源2及光源控制器3，其中，光源2与光源控制器3连接，且光源2及光源控制器3均设于灯体1上，光源2包括上照光源21及下照光源22。具体地：
本实施例中，光源控制器3包括照度控制模块31。照度控制模块31用于分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值，照度比值为被照明的空间内水平照度与眼部垂直照度之比。
因此，本发明的照度控制模块31中引入了照度比值，并以照度比值为标准，通过调节上下出光灯具中上照光源21和/或下照光源22的出光比例，以使上下出光灯具输出的光源遵循人体昼夜的节律规律。
如图5所示，本实施例中，照度控制模块31包括日间照度单元311及夜间照度单元312，具体地：
日间照度单元311，用于在日间时段，调节上下出光灯具中上照光源21和/或下照光源22的出光比例以使照度比值达到日间照度比值；
夜间照度单元312，用于在夜间时段，调节上下出光灯具中上照光源21和/或下照光源22的出光比例以使照度比值达到夜间照度比值。
本实施例中将时段分为日间时段及夜间时段，同时，本实施例还将预设比值分为日间照度比值及夜间照度比值，其中，日间照度比值与夜间照度比值不相等；也就是说，本实施例根据节律照明指标，分时段(日间时段及夜间时段)、分模式(日间照度比值及夜间照度比值)对上下出光比例进行调光，科学调节人体的昼夜节律系统，实现不同时段不同场景的自我调节。
进一步，日间照度比值小于夜间照度比值。其中，在白天采用比值较低的方案，保证日间的照度比值约为2:1，优选为2:1，可实现较高的空间明亮感，并兼顾较高的节律刺激；在夜间采用比值较高的方案，保证夜间的照度比值约为3:1，优选为3:1，可降低眼部垂直照度，同时减少节律刺激强度，还结合光谱方案，使得节律效应强度的调节范围更大。
如图6所示，本实施例中，光源控制器3还包括色温控制模块32。具体地：
色温控制模块32用于分时段调节上下出光灯具中上照光源21和/或下照光源22的色温，以使色温达到预设色温。
本实施例中，色温控制模块32引入了分时段的色温调节功能，其通过多色混光技术，实现了不同时段、不同色温的调节，提升节律效果。
如图7所示，本实施中，灯体1包括灯盘11，灯盘包括面框111、隔板112、上光学层113、下光学层114及上面板115；隔板112设于面框111内以将面框111分割为上部区域及下部区域，其中，上照光源21、上光学层113及上面板115封装于上部区域内，下照光源22及下光学层114封装于下部区域内。
需要说明的是，上光学层113及下光学114层均可由棱晶板11a、扩散膜11b、导光板11c、反光纸11d等光学材料组成。封装时，上面板115、棱晶板11a、扩散膜11b、导光板11c及反光纸11d由上至下依次设置于上部区域内，反光纸11d、导光板11c、扩散膜11b及棱晶板11a由上至下依次设置于下部区域内；同时，上照光源21及下照光源22设于面框111的框体内壁；另外，还可在反光纸11d与隔板11之间设置泡棉11e以提升密封性。在实际应用过程中，可根据需求增加或减少光学材料，以更符合实际需求，灵活性强。
如图8所示，灯体1还包括底座4及灯杆5，底座4与灯盘11之间通过灯杆5连接以形成落地灯结构。而在实际应用中，还可根据灯盘11的安装方式构成桌面灯、吊线灯等不同形式的上下出光灯具。
相应地，本实施例为侧发光方案落地灯，而在实际运用中也可采用直发光光源作为替代方案。
由上可知，本发明采用上下出光灯具，形成具有上照光源21及下照光源22的独特结构，并结合光源控制器3的节律控制功能，实现分模式、分时段、多色温、上下出光比例的调光，可科学调节人体的昼夜节律系统，实现不同时段不同场景的自我调节，不仅有利于提高室内空间的整体明亮感受，且利于调控光照的节律刺激强度，满足一天中不同的视觉、节律刺激组合，提高办公人员工作效率和视觉舒适性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种上下出光灯具的控制方法，其特征在于，包括：分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值，所述照度比值为被照明的空间内水平照度与眼部垂直照度之比。
2.如权利要求1所述的上下出光灯具的控制方法，其特征在于，还包括：分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的色温，以使色温达到预设色温。
3.如权利要求1所述的上下出光灯具的控制方法，其特征在于，所述预设比值包括日间照度比值及夜间照度比值，所述日间照度比值与夜间照度比值不相等,所述分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值的步骤包括：
日间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到日间照度比值；
夜间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到夜间照度比值。
4.如权利要求3所述的上下出光灯具的控制方法，其特征在于，所述日间照度比值小于夜间照度比值。
5.如权利要求3或4所述的上下出光灯具的控制方法，其特征在于，所述日间的照度比值为2:1和/或所述夜间的照度比值为3:1。
6.一种上下出光灯具，其特征在于，包括灯体、光源及光源控制器，所述光源及光源控制器设于所述灯体上，所述光源包括上照光源及下照光源；
所述光源控制器包括照度控制模块，所述照度控制模块用于分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例，以使照度比值达到预设比值，所述照度比值为被照明的空间内水平照度与眼部垂直照度之比。
7.如权利要求6所述的上下出光灯具，其特征在于，所述光源控制器还包括色温控制模块，所述色温控制模块用于分时段调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的色温，以使色温达到预设色温。
8.如权利要求6所述的上下出光灯具，其特征在于，所述预设比值包括日间照度比值及夜间照度比值，所述日间照度比值与夜间照度比值不相等,所述照度控制模块包括：
日间照度单元，用于在日间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到日间照度比值；
夜间照度单元，用于在夜间时段，调节上下出光灯具中上照光源和/或下照光源的出光比例以使照度比值达到夜间照度比值。
9.如权利要求8所述的上下出光灯具，其特征在于，所述日间照度比值小于夜间照度比值。
10.如权利要求8或9所述的上下出光灯具，其特征在于，所述日间的照度比值为2:1和/或所述夜间的照度比值为3:1。
11.如权利要求6所述的上下出光灯具，其特征在于，所述灯体包括灯盘，所述灯盘包括面框、隔板、上光学层、下光学层及上面板，所述隔板设于所述面框内以将所述面框分割为上部区域及下部区域，所述上照光源、上光学层及上面板封装于所述上部区域内，所述下照光源及下光学层封装于所述下部区域内。
12.如权利要求11所述的上下出光灯具，其特征在于，所述灯体还包括底座及灯杆，所述底座与灯盘之间通过所述灯杆连接。
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