CN114501722B - 节律光谱的调制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节律光谱的调制方法，其包括：提供白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED；调节各LED的光通量，即得到具有预设光通量的节律光谱。实施本发明，可通过同色光源得到节律刺激水平不同的节律光谱。
Description
技术领域
本发明涉及发光光谱领域，尤其涉及一种节律光谱的调制方法。
背景技术
室内光环境对人体健康有着巨大的影响。实证研究表明，光照会对人的视觉、生理功能、行为造成影响。根据研究，光照的这种影响与光敏视网膜神经节细胞(ipRGCs)有关。光信号由ipRGCs传递至昼夜节律中枢SCN，即可实现对人体生物钟与各种生理活动的调节和控制。对人体而言，当其每日得到较为适宜的时间和强度的光照刺激，可以很好地校准人体内部生物钟节律周期。若没有得到合适强度和时间的光照刺激，则会破坏这一平衡状态，进而给人体带来很大危害。研究表明，ipRGCs细胞是被其内部的光敏蛋白——视黑素所激活的。研究者根据此点建立了视黑素光谱光视效能函数来计算“视黑素光通量”，进而被改进为视黑素等效勒克斯(EML)。一般以EML作为评价标准，进行节律光谱的设计。
影响光照节律效应的主要因素包括光谱构成、光照强度、光照时长等。现有研究中，多通过调整光强度、色温来调整光照节律效应。然而采用这种方法就不可避免地影响视觉上的变化，如色温、显色性等，降低了视觉效应。事实上，大量的研究表明，传统的视觉效率的优化与节律效率的优化呈截然相反的方向。由此可见，在提升节律效应的同时，保证视觉效应是难以实现的。
此外，现阶段主流的室内照明灯具普遍尚未探讨到节律健康的问题。而相关标准又对不同时间照明的节律水平提出了不同的要求。如上海团体标准T/SIEAT《中小学教室照明只是分级评价》的规定，夜间视黑素等效勒克斯EML的值小于等于130，日间视黑素等效勒克斯EML的值大于等于200，眼部垂直照度大于等于250lx，即可满足AAAAA级要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种节律光谱的调制方法，其可提供色温相同，节律刺激水平不同的光谱。
为了解决本发明的技术问题，本发明提供了一种节律光谱的调制方法，其包括：
(1)提供白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，将其布设在基板上；
(2)分别调节所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量，使得各LED的光通量达到预设范围，即得到具有预设光通量的节律光谱；
其中，所述白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为43.1～54.1％，所述蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.1～1.5％，所述绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为41.1～55.4％，所述蓝绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为0～3.5％；或
所述白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为81.09～85.5％，所述蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为0.5～1.5％，所述绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.5～3.8％，所述蓝绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为12.5～15％。
作为上述技术方案的改进，步骤(2)包括：
(2.1)分别调节所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量；其中，在调节其中一个LED的光通量时，其他LED保持关闭；
(2.2)同时启动所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，并调节至预设照度，即得到具有预设光通量的节律光谱。
作为上述技术方案的改进，所述白光LED的色温为2600～3300K。
作为上述技术方案的改进，所述蓝光LED的峰值波长为450～465nm。
作为上述技术方案的改进，所述绿光LED的峰值波长为540～560nm。
作为上述技术方案的改进，所述蓝绿光LED的峰值波长为490～500nm。
作为上述技术方案的改进，所述白光LED的色温为2700K，所述蓝光LED的峰值波长为455nm。
作为上述技术方案的改进，所述绿光LED的峰值波长为550nm；所述蓝绿光LED的峰值波长为495nm。
作为上述技术方案的改进，所述白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为45.16～54.1％，所述蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.30～1.40％，所述绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为41.10～53.44％，所述蓝绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为0～3.5％。
作为上述技术方案的改进，所述白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为81.09～82.56％，所述蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.0～1.02％，所述绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.77～3.80％，所述蓝绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为14.09～14.67％。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明采用白光LED、蓝光LED、绿光LED、蓝绿光LED四色通道，通过对各通道光通量的调节，提供了两种色温相同，节律刺激水平不同的光谱，使得室内照明光环境可在不影响视觉效果的情况，针对不同时间段提供满足节律刺激水平的照明需求。
附图说明
图1是本发明实施例1～4中四种LED的光谱图；其中，1为峰值波长为455nm的蓝光，2为峰值波长为495nm的蓝绿光，3为峰值波长为550nm的绿光，4为色温为2700K的白光；
图2是本发明实施例1所得到的节律光谱图；
图3是本发明实施例2所得到的节律光谱图；
图4是本发明实施例3所得到的节律光谱图；
图5是本发明实施例4所得到的节律光谱图。
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，下面将结合具体实施方式对本发明作进一步地详细描述。
本发明提供一种节律光谱的调制方法，其包括以下步骤：
S1：提供白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，将其布设在基板上；
其中，白光LED为目前市面上常见的白光LED，其色温为2600～3300K，示例性的为2650K、2700K、2750K、2800K、2900K、3000K、3100K或3200K，但不限于此。优选的，白光LED的色温为2700K。
蓝光LED的峰值波长为450～465nm，示例性的为450nm、454nm、456nm、458nm、460nm、462nm或464nm，但不限于此。优选的，蓝光LED的峰值波长为455nm。
绿光LED的峰值波长为540～560nm，示例性的为541nm、545nm、548nm、552nm、555nm、557nm或559nm，但不限于此。优选的，绿光LED的峰值波长为550nm。
蓝绿光LED的峰值波长为490～500nm，示例性的为492nm、494nm、496nm或498nm，但不限于此。优选的，蓝绿光LED的峰值波长为495nm。
其中，基板可为光源板，但不限于此。优选的，布设LED时，保持各LED之间间距均匀。
S2：分别调节白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量，使得各LED的光通量达到预设范围，即得到具有预设光通量的节律光谱；
具体的，S2包括：
S21：分别调节白光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量；
具体的，单独点亮某一LED，保持其他LED关闭，调节电流，通过照度仪测量照度，得到照度值即可通过计算得到相应的光通量，达到所需的光通量后，关闭。按照上述方法分别调节每个LED的光通量。需要说明的是，调节顺序不分先后。
具体的，在本发明的一个实施例中，调节后各LED光通量所占总光通量的比例如下：
白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为43.1～54.1％，示例性的为43.5％、44.2％、44.3％、45.3％、45.9％、46.4％、46.8％、47.5％、49.3％、51.5％、52.4％或53.7％，但不限于此。优选的，白光LED的光通量为占总光通量的比例为45.16～54.1％。
蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.1～1.5％，示例性的为1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.35％、1.4％或1.45％，但不限于此。优选的，蓝光LED的光通量占总光通量的比例为1.3～1.4％。
绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为41.1～55.4％，示例性的为42.5％、44.7％、47.6％、51.2％、51.5％、51.9％、52.3％、53.5％、53.8％、54.7％或55.2％，但不限于此。优选的，蓝绿光LED的光通量占总光通量的比例为41.1～53.44％。
蓝绿光LED的光通量占总光通量的比例为0～3.5％。示例性的为0.1％、0.8％、1.5％、1.8％、2.3％、2.7％、2.9％或3.4％，但不限于此。
通过上述光通量的LED配合，可形成低节律刺激水平的光谱，当其光通量为200lm，色温为4000K时，其EML＜130，EML与照度的比值＜0.65，Ra≥90，这种低节律刺激的照明可使人体充分放松，缓解疲劳，维持内分泌稳定，适用于午休、晚间活动、晚自修等场景。
具体的，在本发明的另一个实施例中，调节后各LED光通量所占总光通量的比例如下：
白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为81.08～85.5％，示例性的为81.8％、82.2％、82.5％、83.3％、83.5％、84.4％、84.8％、85.1％或85.4％，但不限于此。优选的，白光LED的光通量为占总光通量的比例为81.09～82.56％。
蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为0.5～1.5％，示例性的为0.65％、0.7％、0.9％、1.2％、1.3％、1.4％或1.45％，但不限于此。优选的，蓝光LED的光通量占总光通量的比例为1.0～1.02％。
绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.5～3.8％，示例性的为1.52％、1.65％、1.69％、1.75％、1.83％、1.98％、2.32％、2.55％、2.89％、3.02％或3.54％，但不限于此。优选的，蓝绿光LED的光通量占总光通量的比例为1.77～3.8％。
蓝绿光LED的光通量占总光通量的比例为12.5～15％。示例性的为12.7％、13.3％、13.5％、14.2％、14.6％、14.8％或14.9％，但不限于此。优选的，蓝绿光LED的光通量占总光通量的比例为14.09～14.67％。
通过上述光通量的LED配合，可形成高节律刺激水平的光谱，当其光通量为250lm，色温为4000K时，其EML＞200，EML与照度的比值＞0.8，Ra≥90，这种高节律刺激的照明可使人体精神饱满，精力充沛，效率攀升，适用于上课、办公、日间家居场景。
S22：同时启动所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，即得到具有预设光通量的节律光谱；
下面以具体实施例对本发明进行说明：
实施例1
本实施例提供一种节律光谱的调制方法，其包括以下步骤：
(1)将白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED布设在光源板上；
其中，白光LED的色温为2700K，蓝光LED的峰值波长为455nm，绿光LED的峰值波长为550nm，蓝绿光LED的峰值波长为495nm；
(2)分别调节所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量；其中，在调节其中一个LED的光通量时，其他LED保持关闭；
具体的，白光LED的光通量占总光通量的比例为45.16％，蓝光LED的光通量占总光通量的比例为1.40％，绿光LED的光通量占总光通量的比例为53.44％。
(3)同时启动所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，即得到节律光谱。
实施例2
本实施例提供一种节律光谱的调制方法，其包括以下步骤：
(1)将白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED布设在光源板上；
其中，白光LED的色温为2700K，蓝光LED的峰值波长为455nm，绿光LED的峰值波长为550nm，蓝绿光LED的峰值波长为495nm；
(2)分别调节所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量；其中，在调节其中一个LED的光通量时，其他LED保持关闭；
具体的，白光LED的光通量占总光通量的比例为54.1％，蓝光LED的光通量占总光通量的比例为1.3％，绿光LED的光通量占总光通量的比例为41.1％，蓝绿光LED的光通量占总光通量的比例为3.5％；
(3)同时启动所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，即得到节律光谱。
实施例3
本实施例提供一种节律光谱的调制方法，其包括以下步骤：
(1)将白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED布设在光源板上；
其中，白光LED的色温为2700K，蓝光LED的峰值波长为455nm，绿光LED的峰值波长为550nm，蓝绿光LED的峰值波长为495nm；
(2)分别调节所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量；其中，在调节其中一个LED的光通量时，其他LED保持关闭；
具体的，白光LED的光通量占总光通量的比例为82.56％，蓝光LED的光通量占总光通量的比例为1.0％，绿光LED的光通量占总光通量的比例为1.77％，蓝绿光LED的光通量占总光通量的比例为14.67％；
(3)同时启动所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，即得到节律光谱。
实施例4
本实施例提供一种节律光谱的调制方法，其包括以下步骤：
(1)将白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED布设在光源板上；
其中，白光LED的色温为2700K，蓝光LED的峰值波长为455nm，绿光LED的峰值波长为550nm，蓝绿光LED的峰值波长为495nm；
(2)分别调节所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量；其中，在调节其中一个LED的光通量时，其他LED保持关闭；
具体的，白光LED的光通量占总光通量的比例为81.09％，蓝光LED的光通量占总光通量的比例为1.02％，绿光LED的光通量占总光通量的比例为3.8％，蓝绿光LED的光通量占总光通量的比例为14.09％；
(3)同时启动所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，即得到节律光谱。
将实施例1～4的节律光谱在100lx条件下进行测试，具体如结果见下表
| Ra | EML | |
| 实施例1 | 84.13 | 64.45 |
| 实施例2 | 90.2 | 69.18 |
| 实施例3 | 90 | 84.25 |
| 实施例4 | 90.99 | 83.47 |
需要说明的是，眼部垂直照度E与EML存在线性关系，例如实施例1的光谱1中，E为100lx时，EML为64.45，调节E至200lx时，EML为64.45×2＝128.9。此外，相关标准(T/SIEAT《中小学教室照明只是分级评价》)中并未对夜间E值的限定。因此，可选用低节律刺激的光谱(即实施例1和实施例2的光谱)，通过调节E值，使得EML小于130即可满足夜间照明需求。日间照明要求E大于等于250lx，即当日间照明的E为250lx时，高节律刺激的光谱(实施例3和实施例4的光谱)满足需求。
以上所述是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 (3)
1.一种节律光谱的调制方法，其特征在于，包括：
(1)提供白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，将其布设在基板上；其中，所述白光LED的色温为2700K，所述蓝光LED的峰值波长为455nm，绿光LED的峰值波长为550nm；所述蓝绿光LED的峰值波长为495nm；
(2)分别调节所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED的光通量；其中，在调节其中一个LED的光通量时，其他LED保持关闭，调节该LED的电流，通过照度计算其光通量；
(3)同时启动所述白光LED、蓝光LED、绿光LED和蓝绿光LED，即得到具有预设光通量的节律光谱；
其中，所述白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为43.1～54.1％，所述蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.1～1.5％，所述绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为41.1～55.4％，所述蓝绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为0～3.5％；或
所述白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为81.09～85.5％，所述蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为0.5～1.5％，所述绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.5～3.8％，所述蓝绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为12.5～15％。
2.如权利要求1所述的节律光谱的调制方法，其特征在于，所述白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为45.16～54.1％，所述蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.30～1.40％，所述绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为41.10～53.44％，所述蓝绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为0～3.5％。
3.如权利要求1所述的节律光谱的调制方法，其特征在于，所述白光LED的光通量占所述预设光通量的比例为81.09～82.56％，所述蓝光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.0～1.02％，所述绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为1.77～3.80％，所述蓝绿光LED的光通量占所述预设光通量的比例为14.09～14.67％。
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