CN206251384U - 一种用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，包括微控制单元、恒流发生器、音频单元、存储器、通信模块及由若干种不同颜色的LED光源构成的LED发光装置，所述微控制单元连接恒流发生器、音频单元、存储器和通信模块，所述恒流发生器连接LED发光装置，所述微控制单元通过PWM方式控制恒流发生器来调节LED发光装置输出的光谱和亮度，实现LED发光装置输出模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光线。本实用新型通过精确控制多种颜色的LED的光辐射强度，模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光谱和亮度，配合人体唤醒时间，播放轻柔的声音，让被照射人自然醒来，从而有效地减少人体睡眠惯性，改善被照射人的季节性情绪失调。
Description
技术领域
本实用新型属于灯光照明技术领域，具体是涉及一种通过精确控制光辐射来减少睡眠惯性的照明唤醒设备。
背景技术
睡眠是人类维持个体生存所必需的生理功能。正常的睡眠是机体复原、整合和巩固记忆的重要环节。由于人类晚上暴露在人造光中，推迟了昼夜节律，入睡时间越来越晚，睡眠时间越来越短，因此睡眠质量及睡眠醒后的身体状态，显得尤为重要。人的身体从睡眠状态过渡到清醒状态时，心跳、血压、体温、呼吸频率、脑电波都会发生变化，如果采用不正当的唤醒方式，会违背身体的自然状态，产生严重的睡眠惯性，而睡眠惯性对日常生活的影响是不可忽视的。
目前的唤醒方式包括自然睡醒和睡眠唤醒。自然睡醒是人体通过对外界环境的感应，从深度睡眠中舒缓醒来。这种方式顺应了身体的自然状态，但这种起床时间不定。常见的睡眠唤醒方式是闹钟唤醒，闹钟将人叫醒是对健康不利的，突如其来的闹钟铃声会造成这些状态的急剧变化，违背了身体的自然状态，可能产生心慌、情绪低落、感觉没睡醒、强烈悬空感等不适症状。
公告号CN102438689B公开了一种减少人的睡眠惯性和/或控制人的警觉的方法和照明唤醒设备，通过选定特定波长和色温的第一、二照明输出，控制两个照明输出的照明间隔，减少人的睡眠惯性和/或控制人的警觉。但该技术方法和照明唤醒设备，主要用于人体睡醒后的照明治疗。
公开号CN104066240A公开了一种智能唤醒灯具，根据客户需求调整第一LED灯和第二LED灯的亮灭、亮度和色温的比例、以及亮度与色温的渐变状态。但该唤醒灯具，其目的是使得视网膜适应光线变化，保护视网膜，同时没有给出明确的灯光控制方法，不同用户使用效果不同。
目前，还没有一个通过精确光辐射控制，以减少睡眠惯性为目的照明唤醒设备，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种通过精确控制多种颜色的LED的光辐射强度，模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光谱和亮度，配合人体唤醒时间的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备及方法。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特点是：包括微控制单元、恒流发生器、音频单元、存储器、通信模块及由若干种不同颜色的LED光源构成的LED发光装置，所述微控制单元连接恒流发生器、音频单元、存储器和通信模块，所述恒流发生器连接LED发光装置，所述微控制单元通过PWM方式控制恒流发生器来调节LED发光装置输出的光谱和亮度，实现LED发光装置输出模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光线。
为了更好减少被照射人的睡眠惯性，所述微控制单元控制恒流发生器来调节LED发光装置输出的光谱和亮度，应满足如下要求：
（1）设所述微控制单元控制LED发光装置开始产生光输出的时刻为t0，被照射人的睡醒时刻为t1，应满足10分钟≤t1-t0≤40分钟；
（2）设t0时刻LED发光装置输出的白光色温为T0，被照射人眼睛接收到LED发光装置的照度为L0；t1时刻LED发光装置输出的白光色温为T1，被照射人眼睛接收到LED发光装置的照度为L1，应满足2000K≤T0≤4000K，6000K≤T1≤8000K，L0≤10lux，200lux≤L1≤600lux；
（3）从t0至t1期间，LED发光装置输出色温和亮度随时间变化的混合白光，以时间为横坐标轴，色温随时间变化曲线应处于坐标点（t0, T0）、（t1, T0）和（t1, T1）所组成的三角形里面，混合白光输出的亮度随时间变化曲线应处于坐标点（t0, L0）、（t1, L0）和（t1, L1）所组成的三角形里面。
为了使本实用新型能够很好地模拟太阳光刚升起时的晨曦光谱和亮度，所述LED发光装置由至少三种不同颜色的LED光源构成，且每种颜色的LED光源可以是LED单色光源，也可以是添加了荧光粉后的宽谱LED光源。而且，所述恒流发生器能够输出至少三路恒定电流，每路恒定电流各与一种颜色的LED光源电连接。
为了便于声音的控制，所述音频单元包括音频播放模块和声音驱动器，通过所述微控制单元控制声音驱动器从存储器中读取声音信息并发送到音频播放模块进行播放。
为了使LED发光装置能够发出均匀的混光，所述LED发光装置上设置有光学透镜。而且，进一步的，所述光学透镜的前方设置有匀光膜。
为了使本实用新型的使用可靠，所述LED发光装置上设置有散热器。
为了提高调光品质，PWM的频率大于10KHz。
本实用新型与现有的技术相比，具有以下的优点和效果：
1. 本实用新型通过调节包含多种颜色LED光源的LED发光装置，模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光谱和亮度，并辅助轻柔音乐，让深度睡眠的人自然睡醒，顺应身体的自然状态，从而能够有效减少睡眠惯性，提高被照射人醒后的精神状态，改善被照射人的季节性情绪失调；
2. 本实用新型不需要用户对光谱进行设置，产品自带光谱模拟程序，使用非常方便。
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1为本实用新型照明唤醒设备的结构框图。
图2为本实用新型构成LED发光装置的五种颜色的LED的光谱图。
图3为本实用新型LED发光装置刚点亮时的光谱图。
图4为本实用新型LED发光装置的混合白光的色温随时间的变化曲线图。
图5为本实用新型30分钟时LED发光装置输出的光谱图。
图6为本实用新型被照射人眼睛处接收到LED发光装置的混合白光的亮度随时间的变化曲线图。
图7为本实用新型照明唤醒设备的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，包括微控制单元30、恒流发生器20、音频单元40、存储器50、通信模块60及由若干种不同颜色的LED光源构成的LED发光装置10，所述微控制单元30连接恒流发生器20、音频单元40、存储器50和通信模块60，所述恒流发生器20连接LED发光装置10，所述微控制单元30通过PWM方式控制恒流发生器20来调节LED发光装置10输出的光谱和亮度，实现LED发光装置10输出模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光线。其中，所述音频单元40包括音频播放模块和声音驱动器，通过所述微控制单元30控制声音驱动器从存储器50中读取声音信息并发送到音频播放模块进行播放。所述通信模块60可以是wifi、蓝牙、zigbee等无线模块模块，也可以是基于RS485、RS232、I2C通信接口标准的有线通信模块，主要用于收发控制指令，微控制单元执行控制指令。所述存储器50用于存储控制指令、控制程序和声音信息。为了提高调光品质，PWM的频率大于10KHz。
为了更好减少被照射人的睡眠惯性，控制方式与被照射人的睡醒时刻有关。为了在被照射者睡醒前，模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光谱和亮度照射沉睡的人。设所述微控制单元控制LED发光装置开始产生光输出的时刻为t0，被照射人的睡醒时刻为t1，应满足10分钟≤t1-t0≤40分钟；且设t0时刻LED发光装置输出的白光色温为T0，被照射人眼睛接收到LED发光装置的照度为L0；t1时刻LED发光装置输出的白光色温为T1，被照射人眼睛接收到LED发光装置的照度为L1，应满足2000K≤T0≤4000K，6000K≤T1≤8000K，L0≤10lux，200lux≤L1≤600lux；从t0至t1期间，LED发光装置输出色温和亮度随时间变化的混合白光，以时间为横坐标轴，色温随时间变化曲线应处于坐标点（t0, T0）、（t1, T0）和（t1, T1）所组成的三角形里面，混合白光输出的亮度随时间变化曲线应处于坐标点（t0, L0）、（t1,L0）和（t1, L1）所组成的三角形里面。
如图2，LED发光装置10由五种不同颜色的LED光源构成，其中三种为窄谱LED单色光源，分别为490nm蓝光11、520nm绿光12、720nm红光13；另外两种为添加了荧光粉后的宽谱白光LED光源，分别为色温6000K的冷白光14和色温为3000K的暖白光15。LED发光装置10中五中不同颜色的LED光源，最大功率总合为80W。恒流发生器20具备五路恒定700mA的电流输出，每一路电流输出各与一种颜色的LED光源连接。通信模块为蓝牙无线通信模块，与手机APP智能终端进行通信。
本实用新型所述的用于减少睡眠惯性的方法如下：
1. 将照明唤醒设备安装于被照射人眼睛外2.0m-2.5m处；
2. 被照射人通过手机APP智能终端，提前设定好唤醒时间，手机APP智能终端给通信模块发送控制指令，存储器存储控制指令；
3. 在被照射人睡醒前30分钟时，照明唤醒设备开始工作：微控制单元读取存储器中的控制指令，通过PWM方式控制恒流发生器，分别调节LED发光装置中五中颜色的LED光源的亮度。LED发光装置开始点亮时，五中不同颜色的LED混光成图3所示光谱，色温为3400K，随着时间增加，混合白光的色温按照图4曲线增加，第30min时，五中不同颜色的LED混光成图5所示光谱，色温为6500K；被照射人眼睛接收到LED发光装置的混合白光的亮度随时间的变化曲线如图6所示；
4. 当照明唤醒设备工作30分钟时，微控制单元控制声音驱动器从存储器中读取声音信息并发送到音频播放模块进行播放，使被照射人伴随轻柔音乐，在照明唤醒设备模拟的晨曦光线照射下自然睡醒。
如图7，本实用新型所述的照明唤醒设备，还可以增加散热器90，提高设备可靠性，该散热器90是安装在LED发光装置10上；而且，为了使LED发光装置中不同颜色的LED光源可以均匀混光，在LED发光装置10上还可以增加光学透镜80和匀光膜70，且匀光膜70是设置在光学透镜80的前方。
本实用新型通过精确控制多种颜色的LED的光辐射强度，模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光谱和亮度，配合人体唤醒时间，播放轻柔的声音，让被照射人自然醒来，从而有效地减少人体睡眠惯性。
本实用新型是通过实施例来描述的，但并不对本实用新型构成限制，参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本实用新型权利要求限定的范围之内。
Claims (8)
1.一种用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特征在于：包括微控制单元、恒流发生器、音频单元、存储器、通信模块及由若干种不同颜色的LED光源构成的LED发光装置，所述微控制单元连接恒流发生器、音频单元、存储器和通信模块，所述恒流发生器连接LED发光装置，所述微控制单元通过PWM方式控制恒流发生器来调节LED发光装置输出的光谱和亮度，实现LED发光装置输出模拟太阳光刚刚升起时的晨曦光线。
2.根据权利要求1所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特征在于：所述微控制单元控制恒流发生器来调节LED发光装置输出的光谱和亮度，应满足如下要求：
（1）设所述微控制单元控制LED发光装置开始产生光输出的时刻为t0，被照射人的睡醒时刻为t1，应满足10分钟≤t1-t0≤40分钟；
（2）设t0时刻LED发光装置输出的白光色温为T0，被照射人眼睛接收到LED发光装置的照度为L0；t1时刻LED发光装置输出的白光色温为T1，被照射人眼睛接收到LED发光装置的照度为L1，应满足2000K≤T0≤4000K，6000K≤T1≤8000K，L0≤10lux，200lux≤L1≤600lux；
（3）从t0至t1期间，LED发光装置输出色温和亮度随时间变化的混合白光，以时间为横坐标轴，色温随时间变化曲线应处于坐标点（t0, T0）、（t1, T0）和（t1, T1）所组成的三角形里面，混合白光输出的亮度随时间变化曲线应处于坐标点（t0, L0）、（t1, L0）和（t1,L1）所组成的三角形里面。
3.根据权利要求1所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特征在于：所述LED发光装置由至少三种不同颜色的LED光源构成，且每种颜色的LED光源可以是LED单色光源，也可以是添加了荧光粉后的宽谱LED光源。
4.根据权利要求3所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特征在于：所述恒流发生器能够输出至少三路恒定电流，每路恒定电流各与一种颜色的LED光源电连接。
5.根据权利要求1所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特征在于：所述音频单元包括音频播放模块和声音驱动器，通过所述微控制单元控制声音驱动器从存储器中读取声音信息并发送到音频播放模块进行播放。
6.根据权利要求1所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特征在于：所述LED发光装置上设置有光学透镜。
7.根据权利要求6所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特征在于：所述光学透镜的前方设置有匀光膜。
8.根据权利要求1所述的用于减少睡眠惯性的照明唤醒设备，其特征在于：所述LED发光装置上设置有散热器。
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| CN107613620A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-01-19 | 四川长虹电器股份有限公司 | 室内智能多功能灯控制系统及方法 |
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