CZ201872A3 - LED light emitting diode (LED) with circadian adjustable emitted light mode for health safety - Google Patents
LED light emitting diode (LED) with circadian adjustable emitted light mode for health safety Download PDFInfo
- Publication number
- CZ201872A3 CZ201872A3 CZ2018-72A CZ201872A CZ201872A3 CZ 201872 A3 CZ201872 A3 CZ 201872A3 CZ 201872 A CZ201872 A CZ 201872A CZ 201872 A3 CZ201872 A3 CZ 201872A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- led
- light
- string
- strings
- block
- Prior art date
Links
- 230000002060 circadian Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 230000036541 health Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 28
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 21
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 17
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000009877 rendering Methods 0.000 claims description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 8
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 claims description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 22
- YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N Melatonin Natural products COC1=CC=C2N(C(C)=O)C=C(CCN)C2=C1 YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229960003987 melatonin Drugs 0.000 description 19
- DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N melatonin Chemical compound COC1=CC=C2NC=C(CCNC(C)=O)C2=C1 DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000027288 circadian rhythm Effects 0.000 description 9
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 6
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 5
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 5
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 5
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 4
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N hydrocortisone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- IHGSAQHSAGRWNI-UHFFFAOYSA-N 1-(4-bromophenyl)-2,2,2-trifluoroethanone Chemical compound FC(F)(F)C(=O)C1=CC=C(Br)C=C1 IHGSAQHSAGRWNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 2
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 2
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 229960000890 hydrocortisone Drugs 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 2
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 2
- 230000003860 sleep quality Effects 0.000 description 2
- 230000004622 sleep time Effects 0.000 description 2
- AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 1-[6-[4-(5-chloro-6-methyl-1H-indazol-4-yl)-5-methyl-3-(1-methylindazol-5-yl)pyrazol-1-yl]-2-azaspiro[3.3]heptan-2-yl]prop-2-en-1-one Chemical compound ClC=1C(=C2C=NNC2=CC=1C)C=1C(=NN(C=1C)C1CC2(CN(C2)C(C=C)=O)C1)C=1C=C2C=NN(C2=CC=1)C AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 241000270617 Cheloniidae Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000003098 Ganglion Cysts Diseases 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010062767 Hypophysitis Diseases 0.000 description 1
- 102100025912 Melanopsin Human genes 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 1
- 241000227425 Pieris rapae crucivora Species 0.000 description 1
- 208000013738 Sleep Initiation and Maintenance disease Diseases 0.000 description 1
- 206010041349 Somnolence Diseases 0.000 description 1
- 208000005400 Synovial Cyst Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000001720 action spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 210000004100 adrenal gland Anatomy 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- CEZCCHQBSQPRMU-UHFFFAOYSA-L chembl174821 Chemical compound [Na+].[Na+].COC1=CC(S([O-])(=O)=O)=C(C)C=C1N=NC1=C(O)C=CC2=CC(S([O-])(=O)=O)=CC=C12 CEZCCHQBSQPRMU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ONTQJDKFANPPKK-UHFFFAOYSA-L chembl3185981 Chemical compound [Na+].[Na+].CC1=CC(C)=C(S([O-])(=O)=O)C=C1N=NC1=CC(S([O-])(=O)=O)=C(C=CC=C2)C2=C1O ONTQJDKFANPPKK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001068 chronobiotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003931 cognitive performance Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- VPWFPZBFBFHIIL-UHFFFAOYSA-L disodium 4-[(4-methyl-2-sulfophenyl)diazenyl]-3-oxidonaphthalene-2-carboxylate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)C1=CC(C)=CC=C1N=NC1=C(O)C(C([O-])=O)=CC2=CC=CC=C12 VPWFPZBFBFHIIL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 206010022437 insomnia Diseases 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 108010005417 melanopsin Proteins 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 1
- 210000003635 pituitary gland Anatomy 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
LED svítidlo tvořené světlo emitujícími diodami (LED) s cirkadiánně nastavitelným režimem vyzařovaného světla pro jeho zdravotní nezávadnost obsahuje alespoň dva přepínatelné řetězce LED čipů, přičemž I. řetězec obsahuje alespoň jeden LED čip (7) vyzařující oranžové světlo z oblasti vlnových délek 580 nm až 610 nm a alespoň jeden LED čip (8) vyzařující červené světlo z oblasti vlnových délek 610 nm až 700 nm a přičemž III. řetězec obsahuje alespoň jeden modrý LED čip (6) překrytý luminoforem vyzařující spojité pásové spektrum viditelného světla vlnových délek 440 nm až 700 nm a teploty chromatičnosti CCT 3800 až 4200 K.The LED luminaire having a circadian adjustable emitted light mode for health safety comprises at least two switchable LED chip strings, wherein the first string comprises at least one LED chip (7) emitting orange light from a wavelength of 580 nm to 610 nm and at least one LED chip (8) emitting red light from the wavelength range 610 nm to 700 nm and wherein III. the string comprises at least one blue LED chip (6) covered by a luminophore emitting a continuous band of visible light of wavelengths of 440 nm to 700 nm and a color temperature of CCT 3800 to 4200 K.
Description
LED světla s variabilním výběrem úrovně osvětlení a možnou eliminací modrých vlnových délek dle režimu dne a noci.LED lights with variable light level selection and possible elimination of blue wavelengths according to day and night mode.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Před více než 130 lety se lidé chystali ke spánku po západu slunce a neovlivňovalo je žádné umělé osvětlení, avšak s objevem žárovky se doba uložení ke spánku posunula a den se začal uměle prodlužovat, s tím také u vysokého počtu lidí vzrostla nespavost.More than 130 years ago, people were going to sleep after sunset and were not affected by any artificial lighting, but with the discovery of a light bulb, sleep time had shifted and the day began to lengthen artificially, with insomnia rising too.
Vlákna prvních žárovek tvořila zuhelnatělá bambusová vlákna nebo zuhelnatělé bambusové nitě, které vydávaly světlo shodné se světlem ohně, čili červené monochromatické světlo bez modrých vlnových délek. Později se jako nejvhodnější materiál začal používat wolfram, který je používán dodnes, světlo vyzářené wolframovým zdrojem již obsahuje modrou vlnovou délku. Nejnovějším světelným zdrojem jsou LED zdroje, které využívají modrou diodu, která emituje záření v oblasti kratších vlnových délek, nebo se bílé světlo tvoří pomocí RGB čipů, tedy smícháním tri základních barev. Kromě světelných zdrojů se postupně objevily na trhu LED televize, mobily, tablety atd., které vyzařují do očí modré světlo celý den, i po západu slunce.The filaments of the first bulbs consisted of charred bamboo filaments or charred bamboo yarns that gave off a light identical to that of fire, or a red monochromatic light without blue wavelengths. Later, tungsten was used as the most suitable material, which is still in use today, and the light emitted by the tungsten source already contains the blue wavelength. The latest light sources are LEDs that use a blue diode that emits radiation at shorter wavelengths, or white light is generated by RGB chips, ie by mixing three primary colors. In addition to light sources, LED TVs, mobile phones, tablets, etc. have gradually appeared on the market, which emit blue light all day long, even after sunset.
Vznikající problém však nepociťujeme vědomě, ale vnímají to melanopsinové gangliové buňky v sítnici oka. Tyto buňky ovlivňují cirkadiánní cykly, které našemu tělu říkají kolik je hodin. Klíčovou roli při synchronizaci našich vnitřních biologických hodin hraje hormon melatonin, pro jehož tvorbu je úplná tma nezbytná. Melatonin kromě řízení spánku působí preventivně proti vzniku rakoviny, zpomaluje stárnutí a pomáhá proti Alzheimerově či Parkinsonově chorobě. Hodnoty melatoninu se nám snižují při nočních pracovních směnách nebo například, když se uprostřed noci probudíme a rozsvítíme si světlo s modrou vlnovou délkou. Hranice, která neovlivňuje hladinu melatoninu je nad 600 nm, což je vlnová délka pro červenou barvu. Tudíž zdroje s velkým podílem modré barvy, jež mají vlnovou délku kolem 460 nm, by se v noci neměly vyskytovat, případně by se měly vyskytovat pouze tam, kde je zapotřebí udržet lidskou pozornost, jako jsou operační sály, letecký provoz atp. Člověk nepotřebuje v noci náhradu denního osvětlení, nepotřebuje přesně rozpoznat barvy, potřebuje pouze vidět, k čemuž je načervenalá barva světla dostačující. Řešením je používat elektronické přístroje po 21 hodině s červenými brýlemi nebo s aplikovaným červeným filtrem. Doposud, jako vhodný zdroj svícení používaný po 21 hodině v domácnosti byl buď oheň nebo žárovka s wolframovým vláknem ztlumená pomocí stmívače. (MEDŘICKY, Hynek. Světlo a jeho vliv na lidský organismus. Světlo. 2015, 2015(6), 53-57.)However, we do not perceive the emerging problem consciously, but perceive melanopsin ganglion cells in the retina of the eye. These cells affect circadian cycles that tell our body what time it is. The key role in the synchronization of our internal biological clock is played by the hormone melatonin, for which complete darkness is essential. In addition to controlling sleep, melatonin has a preventive effect on cancer, slows aging and helps against Alzheimer's or Parkinson's disease. Melatonin levels are lowered during night work shifts or, for example, when we wake up in the middle of the night and turn on the blue wavelength light. The limit that does not affect the level of melatonin is above 600 nm, which is the wavelength for red. Therefore, sources with a high proportion of blue color, having a wavelength of about 460 nm, should not occur at night, or should only occur where it is necessary to maintain human attention, such as operating theaters, air traffic, etc. One does not need to replace daylight at night, does not need to recognize colors precisely, it just needs to see what the reddish color of light is sufficient for. The solution is to use electronic devices after 21 hours with red glasses or with a red filter applied. So far, as a suitable light source used after 21 hours in the home, either a fire or a tungsten filament lamp has been dimmed by a dimmer. (MEDŘICKY, Hynek. Light and its influence on the human organism. Light. 2015, 2015 (6), 53-57.)
V dnešní době více než 60 % populace žije v prostředí se světelným znečištěním v noci. Hladiny osvětlenosti v urbanizovaných územích běžně dosahují hodnot kolem 20-80 lux, ale nejsou i výjimky, kdy hodnoty přesahují 100 lux, což je tisícinásobně větší světelná intenzita, než má měsíc v úplňku. Vysoké zastoupení modré spektrální barvy může mít negativní vliv na kvalitu spánku osob v okolních objektech a dokonce na životní cykly zvířat, hlavně ptáků. Světlo uprostřed noci organismus mylně vnímá jako signál dne a spouští biochemické procesy zajišťující jeho denní aktivitu, tím podporuje jeho vyčerpání (Bumett D. (2015) First do not harm: Practicing lighting design or medicíně...without licence? Lecture at 6th Velux symposium, London.).Today, more than 60% of the population lives in an environment with light pollution at night. Illumination levels in urbanized areas normally reach values of about 20-80 lux, but there are no exceptions when values exceed 100 lux, which is 1000 times the luminous intensity of a full moon. The high proportion of blue spectral color can have a negative effect on the sleep quality of people in the surrounding buildings and even on the life cycles of animals, especially birds. Light in the middle of the night is erroneously perceived by the organism as a signal of the day and triggers the biochemical processes ensuring its daily activity, thus promoting its exhaustion (Bumett D. (2015) First do not harm: Practical lighting design or medicine ... without license? , London.).
Světelné znečištění, lze poznat na první pohled, když vzhlédneme k obloze a nevidíme hvězdy. Čím více modré vlnové délky, tím více dochází ke světelnému znečištění. V dnešní době se najdeLight pollution can be recognized at first glance when we look up to the sky and see no stars. The more blue the wavelength, the more light pollution occurs. Nowadays it will be found
- 1 CZ 2018 - 72 A3 pár jedinců, kteří využívají nízkotlaké sodíkové výbojky (LPS), ty však téměř zcela vymizely po nástupu LED světel. Tato světla neobsahují žádné modré vlnové délky, jedná se pouze o monochromatické oranžovo-žluté světlo, proto způsobují nejnižší ekologické dopady a nejméně narušují cirkadiánní rytmy. Využívají se v astronomických observatořích a při hnízdění mořských želv. Úzkopásmá jantarová LED rozšiřuje oranžovo-žluté vlnové délky i o zelenou a již se stávají ne zcela bezpečné. Tzv. PC amber LED již zahrnuje celý pás zelené vlnové délky. V obci Santa Pau v regionu Garrotxa byly vyměněny pouliční LED lampy za PC amber LED, které z části eliminují modré vlnové délky, světlo je tak mnohem příjemnější ve večerních hodinách, avšak nedojde k eliminaci modrých vlnových délek zcela. Dalším typem LED je filtrovaná teplá bílá světelná dioda - slámově žlutá LED lampa s filtrem, který odstraňuje většinu emisí s vlnovou délkou kratší než 500 nanometrů. Typ LED diody, který nebyl téměř rozšířen je teple bílá LED s teplotou chromatičnosti 2700 K. Zástupcem nejpoužívanější LED je studená LED s teplotou chromatičnosti kolem 5000 K nebo 4000 K. Tento zdroj světla, který pokrývá celou oblast spektra, je nešťastně používán v domácnostech i v pouličním osvětlení ve dne i v noci. (Srovnání jednotlivých zástupců světel a jejich spekter se nachází v Obr. 1) (http://www.flagstaffdarkskies.org/for-wonks/lamp-spectrum-light-pollution/).A3 A few individuals who use low pressure sodium lamps (LPS), but they disappeared almost completely after the onset of LED lights. These lights do not contain any blue wavelengths, they are only monochromatic orange-yellow light, so they cause the lowest environmental impact and least disturb circadian rhythms. They are used in astronomical observatories and nesting sea turtles. The narrow-band amber LED expands the orange-yellow wavelengths by green, and is no longer completely safe. Tzv. The PC amber LED already includes the entire green wavelength band. In Santa Pau, Garrotxa, street LED lamps have been replaced by PC amber LEDs, which partially eliminate blue wavelengths, making the light much more pleasant in the evening, but not eliminating blue wavelengths altogether. Another type of LED is a filtered warm white light - a straw-yellow LED lamp with a filter that removes most emissions with a wavelength shorter than 500 nanometers. A type of LED that has not been nearly widespread is a warm white LED with a color temperature of 2700 K. The most widely used LED is a cold LED with a color temperature of about 5000K or 4000K. This light source, which covers the entire spectrum, is unfortunate in street lighting day and night. (See Figure 1 for a comparison of individual light representatives and their spectra) (http://www.flagstaffdarkskies.org/for-wonks/lamp-spectrum-light-pollution/).
Princip činnosti LED spočívá ve vyzáření energie ve formě fotonů, při průchodu elektrického proudu přes polovodičový přechod, který tvoří polovodičový materiál, nejčastěji GaN nebo InGaN. Shrnutí použití polovodičů do konkrétních barevných LED diod:The principle of LED operation is based on radiation of energy in the form of photons, when the electric current passes through a semiconductor junction, which consists of a semiconductor material, most often GaN or InGaN. Summary of semiconductor use in specific color LEDs:
Infračervené - λ > 760 nm, Gallium arsenide (GaAs), Aluminum Gallium arsenide (AlGaAs)Infrared - λ> 760 nm, Gallium Arsenide (GaAs), Aluminum Gallium Arsenide (AlGaAs)
Červené - 610 < λ < 760 nm, Aluminum Gallium arsenide (AlGaAs), Gallium arsenide phosphide (GaAsP), Aluminum Gallium Indium phosphide (AlGalnP), Gallium phosphide (GaP).Red - 610 <λ <760 nm, Aluminum Gallium Arsenide (AlGaAs), Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP), Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGalnP), Gallium Phosphide (GaP).
Oranžové - 590 < λ < 610 nm, Gallium arsenide phosphide (GaAsP), Aluminum Gallium Indium phosphide (AlGalnP), Gallium phosphide (GaP)Orange - 590 <λ <610nm, Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP), Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGalnP), Gallium Phosphide (GaP)
Žluté - 570 < λ < 590 nm, Gallium arsenide phosphide (GaAsP), Aluminum Gallium Indium phosphide (AlGalnP), Gallium phosphide (GaP)Yellow - 570 <λ <590 nm, Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP), Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGalnP), Gallium Phosphide (GaP)
Zelené - 500 < λ < 570 nm, Aluminum Gallium Indium phosphide (AlGalnP), Gallium phosphide (GaP), Aluminum Gallium (AlGa), Aluminum phosphide (AIP)Green - 500 <λ <570 nm, Aluminum Gallium (AlGalnP), Gallium phosphide (GaP), Aluminum Gallium (AlGa), Aluminum phosphide (AIP)
Modré - 450 < λ <500 nm, Zinc selenide (ZnSe), Indium Gallium nitride (InGaN), Silicon carbide (SiC)Blue - 450 <λ <500 nm, Zinc selenide (ZnSe), Indium gallium nitride (InGaN), Silicon carbide (SiC)
Fialové - 450 < λ< 500 nm, Indium Gallium nitride (InGaN)Purple - 450 <λ <500nm, Indium Gallium nitride (InGaN)
Ultrafialové - λ < 400 nm, Aluminum nitride (A1N), Aluminum Gallium nitride (AlGaN), Aluminum Gallium Indium nitride (AlGalnN)Ultraviolet - λ <400 nm, Aluminum nitride (A1N), Aluminum Gallium nitride (AlGaN), Aluminum Gallium Indium nitride (AlGalnN)
Každá LED dioda vyzařuje barvu v závislosti na použitém polovodiči. LED diody však nedokáží emitovat světlo bílé barvy, jelikož bílé světlo je směsí všech barev. K produkci bílého světla se používá fotoluminiscence. Luminiscence vzniká excitací atomu působením jiného záření, elektronů apod. a následným návratem atomu do základního stavu, čímž dojde k vyzáření fotonu. Látky u nichž nastává luminiscence se nazývají luminofory. LED diody se opatří tenkou vrstvou luminoforu zalitou ve směsi silikonu, s výhodu je použita směs několika různých luminoforů, v závislosti na potřebném výsledném barevném spektru.Each LED emits color depending on the semiconductor used. However, LEDs cannot emit white light as white light is a mixture of all colors. Photoluminescence is used to produce white light. Luminescence is caused by the excitation of an atom by the action of other radiation, electrons, etc., and the subsequent return of the atom to the ground state, which causes photon radiation. Substances in which luminescence occurs are called luminophores. The LEDs are provided with a thin layer of luminophore embedded in a silicone mixture, preferably a mixture of several different luminophores is used, depending on the resulting color spectrum needed.
Nej důležitější vlastnosti LED jsou: teplota chromatičnosti a index podání barev. Teplota chromatičnosti se udává v kelvinech a vyjadřuje barevné podání světla. Platí, že čím více máThe most important characteristics of LEDs are: color temperature and color rendering index. Color temperature is expressed in Kelvin and expresses the color rendering of light. The more he has
-2CZ 2018 - 72 A3 dioda kelvinů, tím více se umělé světlo podobá dennímu slunečnímu záření. Klasické žárovky mají hodnotu kolem 3000 K, bílé studené světlo LED ji má kolem 5000 K, které se již přibližuje dennímu jasnému světlu. Teplota chromatičnosti světel v bytě by se měla lišit podle jejich aplikací (do kuchyně větší teplotu chromatičnosti než v ložnici).-2GB 2018 - 72 A3 Kelvin, the more artificial light resembles daylight. Classic bulbs have a value of around 3000 K, white cold LED light has about 5000 K, which is already approaching bright daylight. The color temperature of the lights in the apartment should vary according to their application (in the kitchen the color temperature is higher than in the bedroom).
Druhou důležitou vlastností je index podání barev (CRI), který určuje schopnost světelného zdroje reprodukovat barvy osvětleného objektu v porovnání s přirozeným slunečním světlem. Ideální hodnota je 100, což odpovídá dennímu slunečnímu svitu, nejběžnější používaná LED světla mají hodnotu CRI kolem 80. Již zmíněné sodíkové výbojky mají nulové podání barev (CRI=0), proto toto světlo není vhodné používat například v zimním období, kdy je tma již v 17:00, ale my potřebujeme stále pracovat a rozlišovat barvy. Bílé světlo bez použití luminoforů je používáno vytvořením tzv. RGB LED, kdy dojde k rozsvícení modrých, zelených a červených čipů najednou. Index podání barev je však velmi špatný, pohybuje se pouze okolo CRI=24.The second important feature is the Color Rendering Index (CRI), which determines the ability of a light source to reproduce the colors of an illuminated object compared to natural sunlight. The ideal value is 100, which corresponds to daylight, the most commonly used LED lights have a CRI value of about 80. Already mentioned sodium lamps have zero color (CRI = 0), so this light should not be used, for example, in winter when the darkness is already at 17:00, but we still need to work and differentiate colors. White light without the use of phosphors is used by creating a so-called RGB LED, which turns on the blue, green and red chips at the same time. However, the color rendering index is very poor, only around CRI = 24.
východ· západ denní světici zataženo stín. modré nebeeast · west daytime saint cloudy shadow. blue sky
Hlavní funkcí melatoninu u člověka je regulace cirkadiánního řádu organismu. Melatonin je tedy především chronobiotikum (Illnerová, H. 2008). Pokud náš den prožíváme cyklicky, máme ho rozdělený, aniž si to vždy přesně uvědomujeme, na subjektivní den a subjektivní noc. Blíží-li se naše subjektivní noc, začneme pociťovat velkou ospalost. V epifýze uložené v mozku se začne vytvářet hormon melatonin a vylévat do krve. „Melatonin roztáhne cévy v našich končetinách, naše teplo uniká do okolí a tělesná teplota klesá. Před ránem tvorba melatoninu poklesne či se úplně zastaví a teplota začne vzrůstat. Vzrůstá také tvorba a uvolňování hormonu kortizolu z nadledvinek“ (obr. 12) (Illnerová, H. 2005, s. 9). Jde o hormon vylévající se při stresu, který má za úkol připravit nás s předstihem na obtížnost budoucího dne. Změn před ránem je samozřejmě daleko víc. Nej důležitější je vstávat v okamžiku, kdy je náš organismus plně připraven na den (Illnerová, H. 2005, s. 9 - 10).The main function of melatonin in humans is the regulation of the circadian order of the body. Thus, melatonin is primarily a chronobiotic (Illnerová, H. 2008). If we experience our day cyclically, we have it divided, without always realizing it, into a subjective day and a subjective night. When our subjective night is approaching, we will start to feel very drowsy. In the pituitary gland in the brain, the hormone melatonin begins to form and flows into the blood. “Melatonin expands the blood vessels in our limbs, our heat escapes into the environment, and body temperature drops. Before the morning, the formation of melatonin decreases or stops completely and the temperature begins to rise. The production and release of the cortisol hormone from the adrenal glands is also increasing ”(Figure 12) (Illner, H. 2005, p. 9). It is a stress-relieving hormone that prepares us in advance for the difficulty of the next day. Of course, there are many more changes before the morning. The most important thing is to get up when our body is fully prepared for the day (Illner, H. 2005, pp. 9-10).
NOCNIGHT
Melatonin roztáhne cévy v končetinách, uniká teplo a klesá tělesná teplota pokles tvorby melatoninu, stoupá teplota a produkce kortizoluMelatonin expands blood vessels in limbs, heat escapes and body temperature decreases drop in melatonin production, temperature and cortisol production rise
Naopak produkci melatoninu můžeme zvýšit vystavením se přes den slunečnímu světlu, které má pozitivní účinky i proti depresím. A v noci při spaní musí být naopak absolutní tma (tab. 2) (Fořt, P. 2008).Conversely, we can increase the production of melatonin by exposure to sunlight during the day, which also has positive effects against depression. On the contrary, it must be absolutely dark at night (Tab. 2) (Fořt, P. 2008).
CZ 2018 - 72 A3CZ 2018-72 A3
Citlivost produkce melatoninu na vlnovou délku světla od 440 k 600 nm byla testována na dobrovolnících. Bylo zjištěno, že je potřeba vlnovou délku světla snížit na 420 nm. Citlivost na tuto vlnovou délku byla testována na několika dobrovolnících, kteří byli umístěni do temné místnosti. Polovina dobrovolníků byla od 2:00 do 3:30 vystavena světlu o vlnové délce 420 nm a polovina zůstala v temnu. První polovině, jež byla vystavena světelnému záření, byla snížena hodnota melatoninu na 76,4 nebo 47,6 pg/ml. První polovině se hodnota melatoninu pohybovala okolo 70 pg/ml. Dobrovolníkům, jež byli vystaveni vlnové délce 420 nm, byla snížena hodnota melatoninu o šest řádů. Bylo zjištěno, že nejúčinnější oblast vlnové délky pro regulaci melatoninu je 446-477 nm (Obr. 2) (BRAINARD GC, et al. Action Spectrum for Melatonin Regulation in Humans: Evidence for a Novel Circadian Photoreceptor. ./ Neurosci. 2001, Aug 15;21(16):6405-12.).The sensitivity of melatonin production to the wavelength of light from 440 to 600 nm was tested in volunteers. It has been found that the wavelength of light needs to be reduced to 420 nm. Sensitivity to this wavelength was tested on several volunteers who were placed in a dark room. Half of the volunteers were exposed to light at 420 nm from 2:00 to 3:30 and half remained in the dark. The first half, exposed to light, reduced the melatonin value to 76.4 or 47.6 pg / ml. The first half was about 70 pg / ml. Volunteers exposed to a wavelength of 420 nm were reduced by six orders of magnitude of melatonin. The most effective wavelength region for melatonin regulation has been found to be 446-477 nm (Fig. 2) (BRAINARD GC, et al. Action Spectrum for Melatonin Regulation in Humans: Evidence for a Novel Circadian Photoreceptor ./ Neurosci. 2001, Aug 15; 21 (16): 6405-12.).
Výrobců LED světel je mnoho, avšak neřeší eliminaci modrého světla, jehož působení je pro člověka v noci nezdravé.There are many manufacturers of LED lights, but they do not address the elimination of blue light, which is unhealthy for humans at night.
Při posuzování dosavadních světelných zdrojů s nějakou možností přepínání, přechodových fází apod. lze zjistit, že pokud se v minulosti nějaká technická řešení zabývala bezpečností, tak se jednalo přednostně o ochranu samotného zdroje, technického systému či třeba majetku apod. Předložený koncept ale uvažuje o bezpečném režimu světelného zdroje ve zcela jiných a nových souvislostech dlouhodobého účinku na zdraví člověka.When assessing existing light sources with some switching, transition phases, etc., it can be found that if in the past any technical solutions dealt with safety, it was primarily to protect the source itself, the technical system or property, etc. But the presented concept considers safe the light source regime in completely different and new contexts of the long-term effect on human health.
Vzhledem k celoevropskému úsilí o snížení spotřeby elektřiny existuje sice i nadále možnost svítit pozdě večer a v noci v interiérech ztlumenými halogenovými žárovkami a v exteriéru sodíkovými výbojkami, avšak povědomí o úspornosti LED zdrojů se šíří a vede k jejich obecné preferenci na úkor stávajících zdrojů, jejichž příkon před ztlumením spotřebitele odrazuje. Dosud není řešeno narušování cirkadiánních rytmů a zejména nočních imunitních a regenerativních pochodů obyvatel i celých ekosystémů žijících blízko lidských sídel či komunikací.Given Europe-wide efforts to reduce electricity consumption, there is still the possibility to illuminate the interior dimmed halogen lamps and exterior sodium lamps in the evening and at night, but awareness of the energy-saving LEDs is spreading and leading to their general preference at the expense of existing sources. power discourages consumers from being muted. Disturbance of circadian rhythms and especially nightly immune and regenerative processes of inhabitants and whole ecosystems living near human settlements or roads has not been solved yet.
Koncept - základní myšlenkaConcept - basic idea
V běžné praxi osvětlování interiérů i exteriérů používáme umělé zdroje světla více než 100 let a typické pro ně je, že jsou technicky navrženy jen pro jeden režim vyzařovaného světla. Život na planetě se ovšem odehrává miliony let v přirozených podmínkách proměnlivého charakteru osvětlení, což je navíc zřejmě i jeden ze základních faktorů pro fungování živé přírody jak jí známe - princip střídání dne a noci. Vědecké výzkumy z posledních desetiletí vypovídají o tom, že je dosud vliv tzv. moderních světelných zdrojů na zdraví lidské populace silně podceňován. Ekonomická orientace průmyslových civilizací v důsledku masivního používání umělých zdrojů pro účely prodloužení dne /či doby, po kterou je možné pracovat/ výrazně narušuje přirozené noční podmínky, které vývojově pro člověka znamenaly režim spánku, přičemž se jedná o souhrn několika vlastností používaného světla a nikoli o jeden dílčí parametr jako je např. intenzita osvětlení apod.In the normal practice of interior and exterior lighting, we have been using artificial light sources for more than 100 years and are typically technically designed for only one emitted light mode. Life on the planet, however, takes place for millions of years in the natural conditions of the changing nature of lighting, which is, moreover, probably one of the basic factors for the functioning of living nature as we know it - the principle of alternating day and night. Scientific research from recent decades suggests that the impact of so-called modern light sources on the health of the human population is still underestimated. The economic orientation of industrial civilizations as a result of the massive use of artificial resources for the purpose of prolonging the day (or the period for which it is possible to work) significantly disturbs the natural night conditions that evidently meant sleep for humans. one sub-parameter such as lighting intensity etc.
Vstupní podmínky a předpokladyEntry conditions and assumptions
Vědecké práce dokládají, že organismus živočichů je z dlouhodobého vývoje navyklý na určitý průběh změn charakteru světla v průběhu fází dne a dle těchto změn do značné míry fungují i tzv. biologické hodiny živých organismů a samozřejmě tedy i člověka. Dosud masově produkované světelné zdroje slouží především pro účely náhrady denního světla např. v uzavřených prostorech nebo umělého prodloužení dne do večerních a nočních hodin. Takové světlo vyhovuje předpokladu, že pod ním bude člověk vykonávat nějakou aktivní činnost jakou byl tradičně zvyklý provozovat za denního světla (práce, sport, studium). Ovšem už nevyhovuje dalším fázím, které jsou pro průběh dne typické a pro zdraví nesmírně důležité - jedná se o fázi večerní relaxace (útlum a změny přirozeného denního světla před západem slunce) a potom fázi přípravy na spánek, což bylo dlouhodobě doprovázeno pobytem v prostředí slabě osvětleném ohněm.Scientific work shows that the organism of animals is from long-term development accustomed to a certain course of changes in the nature of light during the phases of the day and according to these changes, the so-called biological clock of living organisms and of course also human. The mass-produced light sources used so far serve primarily for the purpose of replacing daylight, eg in enclosed spaces or artificial extension of the day to evening and night hours. Such light fits the assumption that under it one will perform some active activity that was traditionally used to work in daylight (work, sport, study). However, it is no longer suitable for other phases that are typical of the day and extremely important to health - the phase of evening relaxation (attenuation and changes in natural daylight before sunset) and then the phase of preparation for sleep, which was long-term illuminated by fire.
-4CZ 2018 - 72 A3-4GB 2018 - 72 A3
Technické údaje z výsledků vědeckých výzkumů také ukazují, která pásma viditelného spektra jsou pro zdravý a přirozený průběh uvedených fází relaxace a spánkové přípravy důležitá:Technical data from the results of scientific research also show which bands of visible spectrum are important for the healthy and natural course of these phases of relaxation and sleep preparation:
a) kritické modré pásmo - typ. 440 - 470 nm(a) critical blue band - type. 440-470 nm
- způsobuje vnitřní probuzení organismu a brání přípravě na spánek- causes internal waking of the organism and prevents preparation for sleep
b) jasové žlutozelené pásmo - typ. 520 - 575 nm(b) bright yellow - green band - type. 520-575 nm
- v tomto pásmu jsme nejcitlivější z hlediska jasu a takové osvětlení nás pomáhá udržet v aktivním režimu- in this band we are the most sensitive in terms of brightness and such illumination helps keep us active
c) oranžové pásmo - typ. 585 - 610 nm(c) orange zone - type. 585 - 610 nm
- zde je oblast světla optimálního pro fázi večerní relaxace a zároveň začíná bezpečné pásmo pro případnou přípravu ke spánku- Here the area of light is optimal for the evening relaxation phase and at the same time the safe zone for possible preparation for sleep begins
d) červené pásmo - typ. 610 - 700 nm(d) red zone - type. 610-700 nm
-je zcela bezpečné pro noční spánkovou fázi, navíc začíná prudce klesat jasová citlivost lidského zraku atakové osvětlení je tedy prakticky vnímáno jen jako velmi slabé-is absolutely safe for the night-time sleep phase; moreover, the luminous sensitivity of human vision begins to drop sharply, so the lighting is practically perceived as very weak
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Bylo vytvořeno zcela nové svítidlo, které se zaměřuje na sladění cirkadiánních rytmů člověka i zvířat, tedy všech živočichů dotčených moderním způsobem života z ohledu světelného znečištění. Posouvá žádoucí vliv světla do souladu s denním rytmem člověka, resp. cirkadiánních rytmů ve dne a naopak potlačuje nežádoucí rozhození těchto rytmů v případě, kdy je noc a potřebujeme vidět a něčím svítit.A completely new luminaire has been created, which aims to harmonize the circadian rhythms of man and animals, ie all animals affected by the modern way of life in terms of light pollution. It shifts the desirable influence of light into harmony with the daily rhythm of man, resp. circadian rhythms by day and vice versa suppresses unwanted jitter of these rhythms when it is night and we need to see and shine something.
LED osvětlení obsahuje alespoň dva extrémní světelné zdroje a to pro denní režim a pro noční režim.LED lighting includes at least two extreme light sources for daytime and night mode.
Noční režim svícení je zajištěn pouze červeným a oranžovým (amber) světlem podobných parametrů jako oheň a denní režim je zajištěn modrými LED překrytými luminofory podobných parametrů jako svit slunce za jasného dne.Night mode is provided only by red and orange (amber) light of similar parameters as fire and day mode is provided by blue LEDs overlaid with luminophores of similar parameters as sunshine on a clear day.
Noční režim svícení vyzařuje pouze monochromatické červené a oranžové světelné záření s vlnovou délkou kolem 580 až 680 nm.The night light mode emits only monochromatic red and orange light with a wavelength of about 580 to 680 nm.
S výhodou je světlo nočního režimu vyzařující z LED čipu monochromatické s maximem v 590 nm pro oranžové světlo a maximem v 628 nm pro červené světlo. Neobvyklé přímé červené a oranžové světlo bez jakéhokoli buzení v modrých vlnových délkách je v nočním režimu použito proto, aby byla naprostá jistota, že světelné záření z těchto LED čipů neobsahuje modré a zelené světlo, které by organismus rozhodilo a vzbudilo z nočního režimu.Preferably, the night mode light emitting from the LED chip is monochromatic with a maximum at 590 nm for orange light and a maximum at 628 nm for red light. Unusual direct red and orange light without any wake at blue wavelengths is used in night mode to be absolutely sure that the light from these LED chips does not contain blue and green light that would make the body awake and awake from night mode.
Proto je možné LED osvětlením v nočním režimu pohodlně svítit krátkodobě, např. při probuzení s potřebou jít na toaletu, nebo i dlouhodobě celou noc při péči o novorozence aniž by si uživatel jakkoli byť krátkodobě uškodil pocitem nevyspáni.Therefore, it is possible to illuminate the LED in night mode comfortably briefly, for example when waking up with the need to go to the toilet, or even long-term night care for newborns without the user in any way temporarily harmed by feeling sleepless.
LED svítidlo je zapojeno tak, aby se při manuálním ovládání při prvním sepnutí vždy rozsvítil noční režim. Uživatel tak rozespalý v noci nemusí řešit co a jak rozsvítit a tím se omylem vystavit dennímu světlu. Až při dalších spínáních se dostává k dennímu režimu svícení. ProThe LED luminaire is connected in such a way that the night mode is always illuminated during the first switching on during manual operation. A user so sleepy at night does not have to deal with what and how to light up and thus accidentally exposed to daylight. It is only during the next switching that it reaches the daytime running mode. For
-5 CZ 2018 - 72 A3 bezpečné nebudící svícení je dostačující oranžové světlo, avšak přimíchání červeného světla způsobí příjemnější pocit z osvětlení.A3 safe non-exciting lighting is sufficient orange light, but mixing red light will make the lighting more pleasant.
Denní režim svícení je zajištěn modrými LED čipy překrytými luminofory vyzařující spojité pásové spektrum viditelného světla vlnových délek 380 nm až 700 nm a teploty chromatičnosti CCT 3500 až 4200 K s výhodou s hodnotou CRI 90 a více, což zajišťuje vysokou věrnost podání barev a světelné spektrum je podobné jako za jasného dne. Pod takovýmto osvětlením se organizmus více nabudí a mozek je stimulován k vyššímu kognitivnímu výkonu. Rozdíl oproti běžným žárovkám je asi takový jako světlo za deštivého a slunečného dne, kdy je člověk také poněkud více bdělý než za deště.Daylight mode is provided by blue LED chips overlaid with luminophores emitting a continuous visible light spectrum of wavelengths of 380 nm to 700 nm and a color temperature of 3500 to 4200 K preferably with a CRI of 90 or more, ensuring high color fidelity and light spectrum similar to a clear day. Under such illumination, the organism becomes more energized and the brain is stimulated for higher cognitive performance. The difference from conventional incandescent bulbs is probably the same as light on a rainy and sunny day, when one is also more awake than in the rain.
LED svítidlo je tedy tvořené světlo emitujícími diodami (LED) s cirkadiánně nastavitelným režimem vyzařovaného světla pro jeho zdravotní nezávadnost, jelikož obsahuje alespoň dva přepínatelné řetězce LED čipů I. řetězec pro noční režim a III. řetězec pro denní režim, přičemž I. řetězec obsahuje alespoň jeden LED čip vyzařující oranžové světlo z oblasti vlnových délek 580 nm až 610 nm a alespoň jeden LED čip vyzařující červené světlo z oblasti vlnových délek 610 nm až 700 nm, III. řetězec obsahuje alespoň jeden modrý LED čip překrytý luminoforem vyzařující spojité pásové spektrum viditelného světla vlnových délek 440 nm až 700 nm a teploty chromatičnosti CCT 3800 až 4200 K. Vyzařované viditelné spektrum III. řetězce s výhodou sestává z procentuálního zastoupením barev 25 až 33 % modré, 22 až 35 % zelené a 38 až 45 % červené barvy.The LED luminaire is therefore made up of light-emitting diodes (LEDs) with a circadian adjustable light emitting mode for its health safety, since it comprises at least two switchable LED chip strings I. night mode string and III. a day mode string, wherein the I chain comprises at least one LED chip emitting orange light from the wavelength range 580 nm to 610 nm and at least one LED chip emitting red light from the wavelength range 610 nm to 700 nm, III. the string comprises at least one blue LED chip overlaid with a phosphor emitting a continuous band of visible light spectrum of wavelengths 440 nm to 700 nm and a color temperature of CCT 3800 to 4200 K. Visible spectrum radiated III. The chain preferably consists of a percentage of colors of 25-33% blue, 22-35% green and 38-45% red.
LED svítidlo s výhodou dále obsahuje večerní režim svícení, který vyzařuje spojité pásové spektrum viditelného světla vlnových délek 380 nm až 750 nm a teploty chromatičnosti CCT 2500 až 2800 K, jehož index podání barev CRI má s výhodou hodnotu alespoň 80.Preferably, the LED lamp further comprises an evening lighting mode that emits a continuous band of visible light of wavelengths of 380 nm to 750 nm and a color temperature of 2500 to 2800 K, preferably having a color rendering index of at least 80.
Večerní režim svícení slouží již k přípravě na spánek a relaxaci, vyzařované světlo již obsahuje nízký podíl modré barvy a je podobné jako denní světlo 45 minut před západem slunce.The evening light mode is already ready for sleep and relaxation, the light emitted already contains a low proportion of blue and is similar to daylight 45 minutes before sunset.
Večerní režim svícení je zajištěn buď II. řetězcem LED čipů, který obsahuje alespoň jeden modrý LED čip překrytý luminoforem s teplotou chromatičnosti CCT 2500 až 2800 K a nebo je míchán sepnutím I. a III. řetězce zároveň s možností proměnné intenzity každého z řetězců a plynulý či pozvolný přechod do nočního režimu svícení a svícení pouze I. řetězce. Pozvolný či plynulý přechod mezi režimy svícení je s výhodou zajištěn zapojením stmívače před řetězci.Evening lighting regime is provided either II. a string of LED chips containing at least one blue LED chip covered by a luminophore having a color temperature of 2500 to 2800 K or mixed by switching I and III. strings together with the possibility of variable intensity of each of the strings and a smooth or gradual transition to the night mode of lighting and lighting only the 1st chain. The gradual transition between the lighting modes is preferably ensured by connecting the dimmer in front of the strings.
Večerní režim svícení vyzařuje viditelné spektrum sestávající z procentuálního zastoupení barev 7 až 19 % modré, 27 až 31% zelené a 50 až 66 % červené barvy.The evening light mode emits a visible spectrum consisting of a percentage of colors 7 to 19% blue, 27 to 31% green and 50 to 66% red.
Pro stanovení poměrů mezi zastoupenými barvami spektra byla využita spektrální maxima intenzit světla v závislosti na vlnové délce světla následovně: modrá barva spektra - maximum v 455 nm, zelená barva - maximum v 555 nm a červená barva - maximum v 628 nm.The spectral maxima of light intensity in dependence on the wavelength of light were used to determine the ratios between the represented colors of the spectrum as follows: blue spectrum color - maximum at 455 nm, green color - maximum at 555 nm and red color - maximum at 628 nm.
LED čip se skládá z polovodičů, tvořených slitinami. Typickým polovodičem použitelným pro modré LED je:The LED chip consists of semiconductors made of alloys. A typical semiconductor for blue LEDs is:
a) Nitrid Indium-Galium (InGaN), který se používá pro kratší vlnové délky, tedy pro světlo spojované s aktivní denní činností. Tuto slitinu tedy považujeme za zcela nežádoucí pro režim relaxace/spánku.(a) Indium-Galium nitride (InGaN), which is used for shorter wavelengths, ie light associated with active daily activity. We therefore consider this alloy to be completely undesirable for the relaxation / sleep regime.
Gallium je nezbytný prvek pro realizaci pásma okolo 580 nm a výše. Další prvky je poté možno přidávat pro modifikaci vyzařovaného pásma.Gallium is an essential element for realizing the band around 580 nm and above. Additional elements can then be added to modify the radiated band.
b) Fosfid Aluminium-Galium-Indium (AlGalnP), který se vyskytuje při výrobě poměrně rozšířených červeno-oranžových LED-prvků a splňuje požadavky na bezpečné pásmo pro relaxaci/spánkovou přípravu.b) Aluminum-Galium-Indium phosphide (AlGalnP), which occurs in the production of relatively widespread red-orange LED elements and meets the requirements for a safe zone for relaxation / sleep preparation.
-6CZ 2018 - 72 A3-6GB 2018 - 72 A3
c) Arsenid Galia (GaAs) je typickým materiálem pro čistě červené světlo na okraji viditelného spektra a je tedy zcela bezpečné i pro režim nočního spánku.(c) Gallium arsenide (GaAs) is a typical material for pure red light at the edge of the visible spectrum and is therefore completely safe for nighttime sleep.
Modré LED diody jsou povlékány luminofory. S výhodou byly použity luminofory s komerčním názvem ZYP630G3, vyzařující světlo s maximem vlnové délky v 628 nm a ZYP555G3, vyzařující světlo vlnové délky s maximem v 555 nm, které byly rozptýleny do silikonového pouzdra, jež byl nanesen přes modrou LED diodu. Pouzdro LED diody může mít různou geometrie, s výhodou byl úhel stěny pouzdra LED diody nakloněn o 20° vůči rovině.Blue LEDs are coated with phosphors. Preferably, luminophores with the commercial name ZYP630G3, emitting light with a maximum wavelength at 628 nm, and ZYP555G3, emitting light with a maximum wavelength at 555 nm, were used, which were scattered into a silicone capsule that was applied over a blue LED. The LED housing may have different geometries, preferably the wall angle of the LED housing has been inclined by 20 ° to the plane.
II. řetězec (večerní režim) je zkonstruován tak, že výsledné světlo, které projde z LED diody přes luminofor je složeno z 30 % modré, 20 % zelené a 50 % červené barvy světelného spektra. III. řetězec (noční režim) svícení je zkonstruován tak, že výsledné světlo, které projde z LED diody přes luminofor je složeno z 50 % modré, 20 % zelené a 30 % červené barvy světelného spektra.II. the string (evening mode) is constructed so that the resulting light that passes from the LED through the luminophore is composed of 30% blue, 20% green and 50% red in the light spectrum. III. the string (night mode) of the lighting is designed so that the resulting light that passes from the LED through the luminophore is composed of 50% blue, 20% green and 30% red color of the light spectrum.
Noční režim zcela eliminuje světlo modré vlnové délky, jehož působení na lidský organismus v noci škodí. Je vhodné toto světlo rozsvěcet všude po deváté hodině večerní a používat ho až do východu slunce. Večerní režim je již s modrou vlnovou délkou a je vhodné ho používat v odpoledních hodinách a při čtení. Denní režim již plnohodnotně představuje denní sluneční světlo a mělo by se používat pouze během dne od východu slunce po stmívání, jak doma, tak i v kancelářích, případně v situaci, kdy je bdělost a výkon žádoucí.Night mode completely eliminates blue wavelength light, which affects the human body at night. It is advisable to light this light everywhere after 9 pm and use it until sunrise. Evening mode is already with blue wavelength and should be used in the afternoon and while reading. The daytime mode is fully sunlight and should only be used during the day from sunrise to dusk, both at home and in the office, or when vigilance and performance are desirable.
Manuální přepínání řetězců je nastaveno tak, že po vypnutí světla a opětovném zapnutí je nejprve vždy rozsvícen I. řetězec s monochromatickou oranžovou a červenou, tudíž při každém probuzení a rozsvícení světla nedojde k ovlivnění cirkadiánních rytmů a kvality spánku. Princip přepínání funguje tak, že se filtrační kondenzátor nabije na 5 V, po vypnutí světla, resp. přerušení proudu, se začne postupně vybíjet. Pokud dojde k poklesu napětí pod 2 V, již při dalším zapnutí světla se rozsvítí znovu I. řetězec s monochromatickou oranžovou a červenou barvou, k tomu dojde cca po 10 vteřinách. Pokud dojde k přepnutí světla po kratší době, kondenzátor je například vybit pouze na 4 V, takže nedojde automaticky k přepnutí do I. řetězce, ale do řetězce následujícího.Manual string switching is set so that after switching off the light and turning it on first, the first string with monochromatic orange and red is always lit, so that every waking and lighting of the light does not affect circadian rhythms and sleep quality. The switching principle works in such a way that the filter capacitor is charged to 5 V after switching off the light, respectively. when the power is cut off, it starts to discharge gradually. If the voltage drops below 2 V, the first string with monochrome orange and red color will light up again the next time the light is switched on, this happens after approx. 10 seconds. For example, if the light is switched after a shorter time, the capacitor is only discharged to 4V, so that it does not automatically switch to the 1st string, but to the next.
Hodnoty indexu podání barev jsou u II. a III. řetězce alespoň 80, čili téměř odpovídají přirozenému slunečnímu svitu.Color rendering index values for II. and III. chains of at least 80, or nearly equivalent to natural sunlight.
Světelný zdroj s přepínáním do bezpečného režimu světla pro pozorovateleLight source switching to safe light mode for observers
a) kritické modré pásmo - typ. 440 - 470 nm(a) critical blue band - type. 440-470 nm
- způsobuje vnitřní probuzení organismu a brání přípravě na spánek- causes internal waking of the organism and prevents preparation for sleep
b) jasové žlutozelené pásmo - typ. 520 - 575 nm(b) bright yellow - green band - type. 520-575 nm
- v tomto pásmu jsme nejcitlivější z hlediska jasu a takové osvětlení nás pomáhá udržet v aktivním režimu- in this band we are the most sensitive in terms of brightness and such illumination helps keep us active
c) oranžové pásmo - typ. 585 - 610 nm(c) orange zone - type. 585 - 610 nm
- zde je oblast světla optimálního pro fázi večerní relaxace a zároveň začíná bezpečné pásmo pro případnou přípravu ke spánku- Here the area of light is optimal for the evening relaxation phase and at the same time the safe zone for possible preparation for sleep begins
d) červené pásmo - typ. 610 - 700 nm(d) red zone - type. 610-700 nm
-je zcela bezpečné pro noční spánkovou fázi, navíc začíná prudce klesat jasová citlivost lidského zraku atakové osvětlení je tedy prakticky vnímáno jen jako velmi slabé-is absolutely safe for the night-time sleep phase; moreover, the luminous sensitivity of human vision begins to drop sharply, so the lighting is practically perceived as very weak
Navrhovaný koncept světelného zdroje tedy předpokládá, že alespoň jeden z provozních režimů bude zcela prost energie v kritickém modrém pásmu a) /resp. utlumen o několik řádů proti dominantnímu pásmu c) nebo d).Thus, the proposed light source concept assumes that at least one of the operating modes will be entirely free of energy in the critical blue band a) / resp. attenuated by several orders against the dominant zone c) or d).
-7 CZ 2018 - 72 A3-7 GB 2018 - 72 A3
Přepnutí či postupný přechod do bezpečného režimu pro relaxaci/spánek může nastat různým způsobem:Switching or gradually switching to safe / relax / sleep mode can occur in different ways:
e) v automatizovaném režimu(e) in automated mode
- na základě součinnosti např. s čidlem pro jas přírodního světla nebo s jakýmkoli propracovanějším řídicím systémem- on the basis of interoperability eg with the natural light brightness sensor or any more sophisticated control system
f) přímým přepnutím uživatelemf) direct switching by the user
- v tomto případě tento koncept předpokládá že bezpečný režim má být v pořadí tím prvním, ve kterém zdroj začíná zářit po aktivaci z vypnutého stavu.- in this case, this concept assumes that safe mode should be the first in which the source begins to glow after activation from the off state.
Interiérové svítidlo typu DVN (Den, Večer, Noc)Interior luminaire type DVN (Day, Evening, Night)
V době od soumraku, který např. v prosinci nastává kolem 16. hodiny, do večera funguje zdroj v režimu Den a v plné míře vyzařuje krátkovlnné fotony, podobně jako slunce přes den v létě. Navečer se zdroj automaticky či manuálně přepne do režimu Večer, v němž vyzařuje výrazně menší množství krátkovlnných fotonů a více dlouhovlnných, což simuluje situaci před západem slunce. Následně ve 21 hodin, tedy 90 minut před obvyklou dobou ukládání se k spánku (kdy klesá dopravní provoz), se DVN zdroj přepne do režimu Noc, kdy vyzařuje světlo zcela bez krátkých vlnových délek a tudíž nenarušuje cirkadiánní rytmy. Vzhledem k tomu, že 65 % čípků v lidském oku zachycuje fotony dlouhých vlnových délek, 33 % čípků slouží k zachycování středních vlnových délek a jen 2 % čípků zajišťuje vidění v krátkovlnné oblasti, přepnutí na dlouhovlnné světlo nezhorší vidění, naopak, pro odpovídající zrakovou orientaci postačuje výrazně menší množství dlouhovlnných fotonů (červeného a oranžového světla), než je tomu v případě světla krátkovlnného (modré, zelené). Brzy ráno se LED svítidlo naopak přepíná nejprve do režimu Večer a následně do režimu Den, v němž svítí až do plného rozednění.From twilight, such as in December at around 4 pm, the day mode operates until evening and fully emits shortwave photons, similar to the sun during the day in summer. In the evening, the source automatically or manually switches to Evening mode, which emits significantly less short-wave and more long-wave photons, simulating the situation before sunset. Subsequently, at 21 hours, 90 minutes before the usual sleep time (when traffic is declining), the DVN source switches to Night mode, emitting light completely without short wavelengths and thus not disturbing circadian rhythms. Given that 65% of the cones in the human eye capture long wavelength photons, 33% of the cones serve to capture the mid-wavelengths and only 2% of the cones provide vision in the short-wave range, switching to long-wave light does not compromise vision. significantly less long-wave photons (red and orange light) are sufficient than short-wave (blue, green) light. Early in the morning, the LED light switches first to Evening mode and then to Day mode, in which it glows until dawn.
Exteriérové svítidloExterior light
V době od západu slunce do pozdního večera funguje svítidlo v režimu Den a vyzařuje velké množství krátkovlnných fotonů, podobně jako letní slunce. Pozdě večer se přepne do režimu Noc, v němž vyzařuje pouze světlo dlouhých vlnových délek. Ráno se zdroj přepne zpět do režimu Den.From sunset to late evening, the luminaire operates in Day mode and emits a large number of shortwave photons, much like the summer sun. Late in the evening, it switches to Night mode, which only emits light of long wavelengths. In the morning, the source switches back to Day mode.
LED svítidlo je možné zapojit s výhodou do blokového zapojení s variantou DVN 1-4 (Color or CCT switching bulb / LED luminaire):LED luminaire can be conveniently connected to block connection with variant DVN 1-4 (Color or CCT switching bulb / LED luminaire):
Všechny čtyři varianty mají společné tyto části:All four variants have the following common parts:
vstupní obvod s přepěťovou ochranou a usměrňovači můstek, zdroj konstantního proudu s oddělovacím transformátorem, výstupní výkonové spínače pro jednotlivé kanály a řídicí obvod s obvody pro změnu režimů svícení.input circuit with overvoltage protection and rectifier bridge, constant current source with isolation transformer, output power switches for individual channels and control circuit with circuits for changing lighting modes.
Varianta 1: přepínání jednotlivých kanálů se provádí přímo vypínáním a zapínáním v určitém časovém sledu, obvod pro změnu režimů svícení z vlastního napájení sám vyhodnocuje vypnutí síťového napájení. Při překročení času vypnutí se provede reset časovacího obvodu pro změnu režimů svícení.Option 1: switching of individual channels is done directly by switching on and off in a certain time sequence, the circuit for changing the lighting modes from its own power supply evaluates itself the power supply switching off. When the trip time is exceeded, the timing circuit is reset to change the lighting modes.
Varianta 2: přepínání jednotlivých kanálů se provádí přímo vypínáním a zapínáním v určitém časovém sledu, obvod pro změnu režimů svícení vyhodnocuje nezávisle vypnutí síťového napájení. Při překročení času vypnutí se provede reset časovacího obvodu pro změnu režimů svícení.Option 2: Switching of individual channels is done directly by switching on and off in a certain time sequence, the circuit for changing the lighting modes evaluates independently switching off the mains supply. When the trip time is exceeded, the timing circuit is reset to change the lighting modes.
-8CZ 2018 - 72 A3-8GB 2018 - 72 A3
Varianta 3: přepínání jednotlivých kanálů se provádí pomocí řídicího obvodu, který využívá externí řídicí signály pro každý kanál. Reset se v tomto případě za normálních okolností nemusí provádět.Option 3: Switching of individual channels is done by a control circuit that uses external control signals for each channel. In this case, the reset may not normally be performed.
Varianta 4: přepínání jednotlivých kanálů se provádí pomocí programovatelného řídicího systému naprogramovaného pro určité světelné scény nebo modulu rádiové komunikace předávající příkazy řízení z nadřazeného systému. Reset se v tomto případě za normálních okolností nemusí provádět.Option 4: Switching of individual channels is done using a programmable control system programmed for certain light scenes or a radio communication module transmitting control commands from the master system. In this case, the reset may not normally be performed.
Elektrické zapojení LED svítidla (přihláška Obr. 14):Electrical connection of LED light (application Fig. 14):
Elektrické zapojení LED svítidla je tvořeno vstupním ochranným obvodem tvořeným odporem R1 zajišťujícím nadproudovou ochranu, varistorem VI zajišťujícím přepěťovou ochranu, dále následuje usměrňovači můstek s filtrem Cl zajišťující napájení proudového zdroje tvořeného obvodem Ul, napájeného přes odpory R2 a R3 s filtrací C2 a odporem R5 a diodou D2 připojenou k vinutí transformátoru TI společně s paralelně zapojenou kombinací odporů R6 a R7, dále odporem R4 a C6 zajišťující vlastní časování obvodu, výstupní vinutí transformátoru TI je připojeno přes diodu D3 na filtrační kondenzátor C3 a odpor R9, které vytváří pracovní napětí +VLED pro jednotlivé sekce LED světel, dále je přes odpor R8 napájen filtrační kondenzátor C4 a C5 zajišťující správnou časovou konstantu pro „Variantu 1“ s paralelně zapojenou Zenerovou diodou D4 nastavující pracovní napětí pro řídicí obvod U2 řídicí svit příslušné skupiny LEDThe electrical connection of the LED luminaire consists of an input protective circuit consisting of an R1 overcurrent protection, a varistor VI providing an overvoltage protection, followed by a rectifier bridge with a C1 filter to supply a current source consisting of a U1 circuit powered via R2 and R3 with C2 filtration and R5. diode D2 connected to transformer T1 winding together with a parallel connected combination of resistors R6 and R7, resistor R4 and C6 providing proper circuit timing, output winding of transformer T1 is connected via diode D3 to filter capacitor C3 and resistor R9, which creates working voltage + VLED for individual sections of LED lights, the filter capacitor C4 and C5 is supplied through the resistor R8, ensuring the correct time constant for "Variant 1" with a parallel connected Zener diode D4 adjusting the operating voltage for the control circuit U2 Ear group LED
CCT/Amber pomocí spínacích tranzistorů Ql, Q2 a Q3, kde v kolektoru Q3 je zapojen odpor R10 omezující proud v tomto obvodu.CCT / Amber using switching transistors Q1, Q2 and Q3, where a current limiting resistor R10 is connected in the collector Q3.
Venkovní svítidlo je zkonstruováno pouze ve dvou řetězcích. I. řetězec nejprve rozsvítí světlo o teplotě chromatičnosti 3800-4500 K. V zimních měsících je vhodné tento řetězec rozsvěcet přibližně od 16:30 hodin do 20:00. V tomto časovém rozmezí se lidé vrací z práce, děti ze škol a je často ve špičce automobilová doprava, je proto nutné si prodloužit denní světlo, hlavně kvůli bezpečnosti. Od 20:00 již doprava řídne a lidé jsou ve svých domovech, připraveni relaxovat a připravit se na spánek. V tuto dobu dojde k automatickému přepnutí z I. řetězce do IIL, který je zprostředkován světlem o teplotě chromatičnosti kolem 2500-2700 K. V letních měsících, kdy je dobrá viditelnost i po 19:00 je vhodné automaticky ve veřejném osvětlení rozsvítit rovnou III. řetězec například od 20:00.The outdoor luminaire is designed in only two strings. First string lights up with a color temperature of 3800-4500 K. In winter months, it is advisable to light up the chain from approximately 16:30 to 20:00. In this timeframe, people are returning from work, school children and car traffic is often at peak hours, so it is necessary to prolong the daylight, mainly for safety reasons. By 8:00 pm, traffic is thinning and people are ready to relax and get ready to sleep in their homes. At this time, the automatic switching from the 1st chain to the IIL will occur, which is mediated by light with a color temperature of about 2500-2700 K. In the summer months, when the visibility is good even after 19:00, it is advisable to turn on III. for example, from 20:00.
Zdroj pro venkovní svítidlo může být sestrojen:Source for outdoor luminaire can be constructed:
Do keramické destičky mohou být vsazeny bílé čipy s luminoforem, červené čipy a oranžové čipy, přičemž vzájemný poměr mezi oranžovými a červenými čipy je s výhodou 4:5.White chips with luminophore, red chips and orange chips can be inserted into the ceramic plate, the ratio between orange and red chips being preferably 4: 5.
Automatické přepínání mezi denním a nočním režimem, které bude s výhodou používáno k venkovnímu svícení probíhá plynule a to tak, že je nejprve rozsvícen denní režim, tedy III. řetězec - modrá LED s luminoforem. V okamžiku, kdy má dojít ke změně režimů, dojde k sepnutí obvodu pomocí spínače k I. řetězci a průběžně ke snižování proudu v III. řetězci a zároveň ke zvyšování proudu v I. řetězci, tedy v červených a oranžových čipech na 100 % pomocí stmívače. Úplná přeměna z denního režimu do nočního režimu se uskuteční při poklesu proudu v III. řetězci na 10 % a následně jej spínač odpojí. Světlo není skokově přepnuto, tak aby došlo například k nechtěnému polekání řidiče, ale k postupnému, pozvolnému přechodu mezi teplotou chromatičnosti 4000 K k 2672 K, které nikoho vědomě neovlivní.The automatic switching between day and night mode, which will preferably be used for outdoor lighting, proceeds smoothly so that the day mode is first switched on, ie III. string - blue LED with luminophore. When the modes are to be changed, the circuit is switched to the 1st chain by means of a switch and the current in III. and at the same time to increase the current in the 1st chain, ie in red and orange chips to 100% using a dimmer. The complete conversion from day mode to night mode takes place when the current drops in III. chain to 10% and then disconnects the switch. The light is not switched step by step so that, for example, there is an unintended startle to the driver, but a gradual, gradual transition between the color temperature of 4000 K and 2672 K, which does not knowingly affect anyone.
-9CZ 2018 - 72 A3-9GB 2018 - 72 A3
Objasnění výkresůClarification of drawings
Obr. 1: Srovnání jednotlivých zástupců světel a jejich spekter dle stavu techniky: a) nízkotlaká sodíková výbojka, b) monochromatická LED s polovodičem AlInGaP s vlnovou délkou 590 nm až 595 nm, c) vysokotlaká sodíková výbojka, d) PC amber, e) filtrovaná teple bílá LED, f) studená bílá LED dioda s teplotou chromatičnosti 4 100 K, g) studená bílá LED dioda s teplotou chromatičnosti 5100 KGiant. 1: Comparison of individual light representatives and their spectra according to the state of the art: a) low pressure sodium lamp, b) monochromatic LED with AlInGaP semiconductor with wavelength 590 nm to 595 nm, c) high pressure sodium lamp, d) PC amber, e) filtered heat white LED, f) cold white LED with color temperature 4,100 K, g) cold white LED with color temperature 5100 K
Obr. 2: Citlivost na vlnovou délku světla: Spektrum běžné bílé LED s barevnou teplotou 4800K (nahoře). Levá křivka na dolním obrázku ukazuje citlivost melatoninu a křivka uprostřed ukazuje citlivost lidského oka při normálním denním vidění.Giant. 2: Sensitivity to light wavelength: Spectrum of common white LED with color temperature 4800K (top). The left curve in the lower figure shows the sensitivity of melatonin and the middle curve shows the sensitivity of the human eye in normal day vision.
Obr. 3: Nevyhovující zdroj světla LED 3098 K- málo modré vlnové délky pro práci, hodně modré vlnové délky pro relaxaciGiant. 3: Unsatisfactory LED light source 3098 K- low blue wavelength for work, much blue wavelength for relaxation
Obr. 4: Komerční LED žárovka 4034 K s nízkou hodnotou CRIGiant. 4: Commercial 4034 K LED with low CRI
Obr. 5: I. řetězec LED svítidla: oranžová: červená 4:5Giant. 5: 1st string LED lights: orange: red 4: 5
Obr. 6: I. řetězec LED svítidla: oranžová: červená 6:4Giant. 6: 1st string LED lights: orange: red 6: 4
Obr. 7: II. řetězec LED svítidla: CRI=98,3, modrá 15 %, zelená 25 %, červená 60 %Giant. 7: II. string LED lights: CRI = 98,3, blue 15%, green 25%, red 60%
Obr. 8: III. řetězec LED svítidla: CRI=98, modrá 25 %, zelená 35 %, červená 40 %Giant. 8: III. string LED lights: CRI = 98, blue 25%, green 35%, red 40%
Obr. 9: Venkovní svítidlo - III. řetězecGiant. 9: Outdoor light - III. string
Obr. 10: Venkovní svítidlo kombinace I. a III. řetězceGiant. 10: Outdoor luminaire combination I. and III. chain
Obr. 11: Spektrum venkovního svítidla -1, řetětec, oranžová:červená 3:7Giant. 11: Outdoor light spectrum -1, string, orange: red 3: 7
Obr. 12: Schématický nákres LED svítidla do interiéru s manuálním přepínánímGiant. 12: Schematic drawing of LED interior light with manual switching
Obr. 13: Keramická destička s čipy pro venkovní svítidloGiant. 13: Ceramic plate with chips for outdoor lighting
Obr. 14: Schéma zapojení LED svítidla pro DVNGiant. 14: Wiring diagram of LED luminaire for DVN
Obr. 15: Schéma zapojení I. a III. řetězce venkovního svítidlaGiant. 15: Wiring diagram I. and III. outdoor lighting chain
Obr. 16: Blokové schéma - Příklad 8a)Giant. 16: Block diagram - Example 8a)
Obr. 17: Blokové schéma - Příklad 8b)Giant. 17: Block diagram - Example 8b)
Obr. 18: Blokové schéma - Příklad 8c)Giant. 18: Block diagram - Example 8c)
Obr. 19: Blokové schéma - Příklad 8d)Giant. 19: Block diagram - Example 8d)
Obr. 20: Spektrum luminoforu s modrou LED pro 2700 K - II. řetězec, vyrobený dleGiant. 20: Spectrum of luminophore with blue LED for 2700 K - II. chain, made according to
Příkladu 2b).Example 2b).
Obr. 21: Spektrum luminoforu s modrou LED pro 4000 K - III. řetězec, vyrobený dleGiant. 21: Spectrum of luminophore with blue LED for 4000 K - III. chain, made according to
Příkladu 3b.Example 3b.
Obr. 22: Vlastnosti zdrojů světla - stav technikyGiant. 22: Properties of light sources - state of the art
- 10CZ 2018 - 72 A3- 10GB 2018 - 72 A3
Obr. 23: Časový systém osvětlení veřejného prostoru pomocí LED osvětleníGiant. 23: Time system of public space lighting using LED lighting
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad 1Example 1
Výroba LED svítidla pro večerní režim - 2700 KProduction of LED lighting for evening mode - 2700 K
a) polovodič InGaN a luminofor NaLuS?a) InGaN semiconductor and NaLuS luminophore?
Nejprve byl připraven luminofor, který vznikl z NazCOs a LuOs chemickou reakcí v atmosféře H2S. Směs oxidů byla v korundové lodičce umístěna do korundové trubice a v elektrické odporové peci byla směs postupně zahřívána až na teplotu 1200 °C za použití argonové atmosféry. Poté byla směs 80 minut žíhána v H2S atmosféře a dále pomalu chlazena přibližně o 1 °C za minutu. Po dosažení pokojové teploty byl výsledný produkt dekantován ve vodě a následně v alkoholu a poté byl uskladněn v argonové atmosféře. Vzniklé krystaly měly tvar malých destiček o tloušťce 0,3 mm. Destičky byly nalepeny na modrý čip o složení InGaN. Čip pokrytý luminoforem byl nakonec obalen silikonovým pojivém.First, a luminophore was prepared, which was formed from NazCOs and LuOs by chemical reaction in H2S atmosphere. The oxide mixture was placed in a corundum tube in a corundum tube and in an electric resistance furnace the mixture was gradually heated to 1200 ° C using an argon atmosphere. The mixture was then calcined in an H 2 S atmosphere for 80 minutes and slowly cooled at approximately 1 ° C per minute. Upon reaching room temperature, the resulting product was decanted in water followed by alcohol and then stored under argon. The crystals formed were small, 0.3 mm thick plates. The plates were glued to a blue chip of the InGaN composition. The chip coated with the phosphor was finally coated with a silicone binder.
b) polovodič ZnSe a směs fosforů ZYP555G3 a ZYP63063 v poměru 3:4(b) ZnSe semiconductor and a 3: 4 mixture of ZYP555G3 and ZYP63063 phosphors
Komerční práškové fosfory s označením ZYP555G3 vyzařující spektrum světla o maximu vlnové délky v 628 nm a ZYP63063 vyzařující maximum vlnové délky v 555 nm byly smíchány v poměru 3:4. Na modrou LED diodu s polovodičem ZnSe bylo naneseno 0,5 g práškové směsi rozptýlené v silikonu, který sloužil jako nosič prášku. Úhel stěny pouzdra diody byl 20 0 vůči rovině, kterou vystupuje světlo.Commercial powder phosphors designated ZYP555G3 emitting a light spectrum with a maximum wavelength at 628 nm and ZYP63063 emitting a maximum wavelength at 555 nm were mixed in a 3: 4 ratio. 0.5 g of powder mixture dispersed in silicone was applied to the blue ZnSe semiconductor LED as a powder carrier. The wall angle of the diode housing was 20 ° to the light-emitting plane.
Byl tak vyroben zdroj světla se spektrem barev v poměru modrá (455 nm): zelená (555nm): červená (628 nm) 0,55: 0,58: 1,10. Výsledné vyzařované světlo z LED diody mělo teplotu chromatičnosti 2700 K.A light source with a spectrum of colors of blue (455 nm): green (555nm): red (628 nm) of 0.55: 0.58: 1.10 was produced. The resulting light emitted from the LED had a color temperature of 2700 K.
Příklad 2Example 2
Výroba světelného zdroje pro noční režim DVN - 4000 KProduction of light source for night mode DVN - 4000 K
a) polovodič InGaN a luminofor YAG:Ce(a) InGaN semiconductor and YAG luminophore: Ce
Nejprve byl připraven luminofor, který se skládal z práškových oxidů: Y2O3, a -AI2O3 a CeOz, které byly naváženy a smíchány ve stechiometrickém poměru (Y+Ce):Al=3:5. Koncentrace Ce byla 0,1 at. %. V kulovém mlýnu byla směs oxidů mleta 8 hodin a poté byla vysušena a proseta. Poté byla směs oxidů kalcitována na vzduchu při 600 °C po dobu 4 hodin. Vznikl kalcitovaný prášek, který byl zhutněn, aby vytvořil keramické těleso o průměru 18 mm pomocí jednoosého lisu o síle 5 MPa a izostatického lisu za studená o síle 250 MPa. Těleso bylo sintrováno při 1700 °C po dobu 20 hodin ve vakuové atmosféře. Vytvořený luminofor měl složení YsALůiizT e o tloušťce 0,2 mm. Takto připravený luminofor, byl nalepen na modrý LED čip o složení InGaN. Čip s luminoforem byly nakonec obaleny silikonovým pojivém.First, a luminophore was prepared consisting of powdered oxides: Y 2 O 3, and -Al 2 O 3 and CeO 2, which were weighed and mixed in a stoichiometric ratio (Y + Ce): Al = 3: 5. The concentration of Ce was 0.1 at. %. In a ball mill, the oxide mixture was milled for 8 hours and then dried and sieved. Then the oxide mixture was calcined in air at 600 ° C for 4 hours. A calcined powder was formed, which was compacted to form a ceramic body with a diameter of 18 mm using a single-axis press of 5 MPa and a cold isostatic press of 250 MPa. The body was sintered at 1700 ° C for 20 hours in a vacuum atmosphere. The luminophore formed had a 0.2 mm thick YsALIIZE composition. The luminophore prepared in this way was glued to the blue LED chip of InGaN composition. The luminophore chip was finally coated with silicone binder.
Byl tak vyroben zdroj světla se spektrem barev v poměru modrá (455 nm): zelená (555nm): červená (628 nm) 0,5: 1,0: 0,65. Výsledné vyzařované světlo z LED diody mělo teplotu chromatičnosti 3098 K.A light source with a spectrum of colors of blue (455 nm): green (555nm): red (628 nm) 0.5: 1.0: 0.65 was produced. The resulting light emitted from the LED had a color temperature of 3098 K.
b) polovodič SiC a směs fosforů ZYP555G3 a ZYP63063 v poměru 1:2b) SiC semiconductor and a 1: 2 mixture of ZYP555G3 and ZYP63063 phosphors
Komerční práškové fosfory s označením ZYP555G3 vyzařující maximum vlnové délky v 555 nm a ZYP63063 vyzařující maximum vlnové délky v 628 nm byly smíchány v poměru 1:2. Na modrou LED diodu s polovodičem SiC bylo naneseno 0,4 g práškové směsi rozptýlenéCommercial powder phosphors designated ZYP555G3 emitting a maximum wavelength at 555 nm and ZYP63063 emitting a maximum wavelength at 628 nm were mixed at a ratio of 1: 2. 0.4 g of the powder mixture dispersed was deposited on a blue LED with a SiC semiconductor
- 11 CZ 2018 - 72 A3 v silikonu, který sloužil jako nosič prášku. Úhel stěny pouzdra diody byl 20 ° vůči rovině, kterou vystupuje světlo.A3 in silicone which served as a powder carrier. The wall angle of the diode housing was 20 ° to the light-emitting plane.
Byl tak vyroben zdroj světla se spektrem barev v poměru modrá (455 nm): zelená (555nm): červená (628 nm) 0,8: 1,0: 0,75. Výsledné vyzářeno světlo z LED diody mělo teplotu chromatičnosti 4000 K.A light source with a color spectrum of blue (455 nm): green (555nm): red (628 nm) 0.8: 1.0: 0.75 was produced. The resulting light emitted from the LED had a color temperature of 4000 K.
Příklad 3Example 3
Výroba LED svítidla typu DVN/DENProduction of LED luminaires type DVN / DEN
a) Na keramickou destičku bylo umístěno celkem 33 čipů ve třech kružnicích. Do vnější kružnice bylo umístěno 13 modrých čipů o složení polovodiče InGaN s naneseným luminoforem dle Příkladu 2a). Do středního obvodu bylo vloženo 10 modrých čipů o složení polovodiče InGaN s naneseným luminoforem dle příkladu 1 a) a 4 červené čipy o složení polovodiče AlGalnP. Do vnitřního obvodu bylo umístěno 6 oranžových čipů o složení polovodiče GaAsP.a) A total of 33 chips in three circles were placed on the ceramic plate. Into the outer circle were placed 13 blue chips with the composition of the InGaN semiconductor with the luminophore deposited according to Example 2a). 10 blue chips of the InGaN semiconductor composition with the luminophore deposited according to Example 1 a) and 4 red chips of the AlGalnP semiconductor composition were inserted into the middle circuit. Into the internal circuit were placed 6 orange chips with the composition of GaAsP semiconductor.
b) Na keramickou destičku bylo umístěno celkem 33 čipů ve třech kružnicích. Do vnější kružnice bylo umístěno 13 modrých čipů o složení polovodiče SiC s naneseným luminoforem dle Příkladu 1b). Do středního obvodu bylo vloženo 10 modrých čipů o složení polovodiče ZnSe s naneseným luminoforem dle Příkladu 2b) a 4 červené čipy o složení GaP. Do vnitřního obvodu bylo umístěno 6 oranžových čipů o složení polovodiče AlGalnP.b) A total of 33 chips in three circles were placed on the ceramic plate. 13 blue chips of SiC semiconductor composition with luminophore deposited according to Example 1b) were placed in the outer circle. 10 blue chips of ZnSe semiconductor composition with a luminophore deposited according to Example 2b) and 4 red chips of GaP composition were inserted into the middle circuit. Into the internal circuit were placed 6 orange chips with the composition of AlGalnP semiconductor.
Příklad 4Example 4
Použití světelného zdroje typu DVNUse of a DVN light source
a)and)
LED svítidlo vyrobené dle Příkladu 3a) je přepínatelný do tří řetězců pomocí jakéhokoliv vypínače. Lze přepínat vypínačem na lampičce či vypínačem ve zdi.The LED lamp manufactured according to Example 3a) is switchable to three strings by any switch. Can be switched with a light switch or a wall switch.
Po zapnutí vypínače se rozsvítí světlo I. řetězce, přičemž byly aktivní pouze oranžové a červené čipy a vyzářené monochromatické světlo bylo o vlnové délce 580 nm. Přepnutím vypínače byl aktivován II. řetězec, přičemž byly rozsvíceny pouze čipy umístěné ve středním obvodu s luminoforem dle příkladu la), přičemž modré světlo bylo emitováno a část světla byla transformována luminoforem na žluté světlo. Smíšením těchto barev vzniklo světlo teple bílé o rozmezí vlnové délky 380-750 nm. Po opakovaném přepnutí byl aktivován III. řetězec, přičemž byly rozsvíceny pouze čipy umístěné ve vnějším obvodu s luminoforem dle Příkladu 2a), přičemž modré světlo bylo emitováno a část světla byla transformována luminoforem na žluté světlo. Smíšením těchto barev vzniklo světlo bílé o rozmezí vlnové délky 380-680 nm.When the switch is turned on, the 1st string light comes on, with only the orange and red chips active and the emitted monochromatic light at a wavelength of 580 nm. Switching was activated II. only the chips placed in the central circuit with the luminophore of Example 1a) were lit, wherein blue light was emitted and part of the light was transformed by the luminophore to yellow light. Mixing these colors produced warm white light with a wavelength range of 380-750 nm. After repeated switching was activated III. only the chips placed in the external circuit with the luminophore of Example 2a) were lit, wherein blue light was emitted and part of the light was transformed by the luminophore to yellow light. Mixing these colors produced white light with a wavelength range of 380-680 nm.
Vypnutím vypínače a opětovné zapnutí po delší době než 10 s došlo vždy k rozsvícení světla pouze I. řetězce s monochromatickými LED oranžové a červené.Switching off the switch and switching it on again for more than 10 s always illuminated only the 1st string with monochromatic orange and red LEDs.
I. řetězec - 2 W, 592 nm1st chain - 2 W, 592 nm
Stiskem spínače se žárovka rozsvítí monochromatickou oranžovou a červenou, vhodnou pro noční svícení, která nenarušuje cirkadiánní rytmy.By pressing the switch, the lamp lights up in monochrome orange and red, suitable for night lighting that does not disturb circadian rhythms.
II. řetězec - 5 W, 2700 K, 97 Ra, 330 ImII. string - 5 W, 2700 K, 97 Ra, 330 Im
Druhým stiskem se sepne teplá bílá barva, simulující světlo 45 minut před západem slunceThe second press turns on the warm white color, simulating light 45 minutes before sunset
III. řetězec - 7 W, 4000 K, 97 Ra, 490 ImIII. string - 7 W, 4000 K, 97 Ra, 490 Im
Třetím stiskem se sepne denní bílá barva, která má stejné hodnoty jako slunce v pravé poledne. Denní režim je vhodný pro práci, udržuje člověka v pozornosti.The third press closes the day white color, which has the same values as the sun at noon. The daily routine is suitable for work, keeping a person in focus.
- 12CZ 2018 - 72 A3- 12GB 2018 - 72 A3
b)(b)
LED svítidlo vyrobené dle Příkladu 3b) je přepínatelné do tří řetězců pomocí jakéhokoliv vypínače. Lze přepínat vypínačem na lampičce či vypínačem ve zdi.The LED lamp manufactured according to Example 3b) is switchable to three strings by any switch. Can be switched with a light switch or a wall switch.
Po zapnutí vypínače se rozsvítí světlo I. řetězce, přičemž byly aktivní pouze červené a oranžové čipy a vyzářené monochromatické světlo bylo o vlnové délce 595 nm. Přepnutím vypínače byl aktivován II. řetězec, přičemž byly rozsvíceny pouze čipy umístěné ve středním obvodu s luminoforem dle Příkladu 1b), přičemž modré světlo bylo emitováno a část světla byla transformována luminoforem na žluté světlo. Smíšením těchto barev vzniklo světlo teple bílé o rozmezí vlnové délky 380-750 nm. Po opakovaném přepnutí byl aktivován III. řetězec, přičemž byly rozsvíceny pouze čipy umístěné ve vnějším obvodu s luminoforem dle Příkladu 2b), přičemž modré světlo bylo emitováno a část světla byla transformována luminoforem na žluté světlo. Smíšením těchto barev vzniklo světlo bílé o rozmezí vlnové délky 380-680 nm.When the switch is turned on, the I-string light comes on, with only the red and orange chips active and the emitted monochromatic light at a wavelength of 595 nm. Switching was activated II. only the chips placed in the central circuit with the luminophore of Example 1b) were lit, wherein blue light was emitted and part of the light was transformed by the luminophore to yellow light. Mixing these colors produced warm white light with a wavelength range of 380-750 nm. After repeated switching was activated III. only the chips placed in the external circuit with the luminophore of Example 2b) were lit, wherein blue light was emitted and part of the light was transformed by the luminophore to yellow light. Mixing these colors produced white light with a wavelength range of 380-680 nm.
Vypnutím vypínače a opětovné zapnutí po delší sobě než 10 s vždy rozsvítí světle pouze I. řetězce s monochromatickou červenou a oranžové.Turning off the power switch and turning it back on for more than 10 seconds always illuminates only the I strings with monochrome red and orange.
I. řetězec - LED čip 2 W, 592 nm1st string - LED chip 2 W, 592 nm
Stiskem spínače se žárovka rozsvítí monochromatickou oranžovou, vhodnou pro noční svícení, která nenarušuje cirkadiánní rytmy.By pressing the switch, the lamp lights up in monochrome orange, suitable for night lighting, which does not disturb circadian rhythms.
II. řetězec - LED čip 5 W, 2700 K, 97 Ra, 330 ImII. string - LED chip 5 W, 2700 K, 97 Ra, 330 Im
Druhým stiskem se sepne teplá bílá barva, simulující světlo 90 minut před západem slunceThe second press turns on the warm white color, simulating light 90 minutes before sunset
III. řetězec - LED čip 7 W, 4000 K, 97 Ra, 490 ImIII. string - LED chip 7 W, 4000 K, 97 Ra, 490 Im
Třetím stiskem se sepne denní bílá barva, která má stejné hodnoty jako slunce v pravé poledne. Denní režim je vhodný pro práci, udržuje člověka v pozornosti.The third press closes the day white color, which has the same values as the sun at noon. The daily routine is suitable for work, keeping a person in focus.
Příklad 5Example 5
Výroba světelného zdroje pro venkovní osvětleníProduction of light source for outdoor lighting
Modrá LED s luminoforem + oranžová + červená LEDBlue LED with phosphor + orange + red LED
Dle Příkladu 1 a) byly připraveny modré čipy s luminofory. Oranžové čipy byly tvořeny polovodičem o složení GaAsPN o poměru zastoupení jednotlivých prvků Ga: As : P : N = 1 : 0, 15 : 0,85 : 1. Červené čipy byly tvořeny polovodičem o složení GaAsP o poměru zastoupení jednotlivých prvků Ga: As : P = 1 : 0, 6 : 0,4.According to Example 1 a), blue chips with luminophores were prepared. Orange chips consisted of a GaAsPN semiconductor with a ratio of Ga: As: P: N = 1: 0, 15: 0.85: 1. Red chips consisted of a GaAsP semiconductor with a ratio of Ga: As: P = 1: 0, 6: 0.4.
Příklad 6Example 6
Výroba LED svítidla pro venkovní osvětlení dle Příkladu 5Production of LED outdoor lighting according to Example 5
Na keramickou destičku bylo umístěno celkem 56 čipů ve čtyřech kružnicích. Do vnější kružnice bylo umístěno 24 modrých čipů překrytých luminoforem. Do následující kružnice bylo vloženo 12 oranžových čipů a 8 červených čipů. Do následující kružnice bylo umístěno 12 modrých čipů překrytých luminoforem a do středové kružnice byly umístěny 4 oranžové čipy.A total of 56 chips in four circles were placed on the ceramic plate. Into the outer circle were placed 24 blue chips covered with luminophore. 12 orange chips and 8 red chips were inserted into the following circle. 12 blue chips overlaid with a luminophore were placed in the following circle and 4 orange chips placed in the center circle.
Příklad 7Example 7
Použití světelného zdroje pro venkovní svítidloUse of light source for outdoor luminaire
- 13 CZ 2018 - 72 A3- 13 GB 2018 - 72 A3
Modrá LED s luminoforem + oranžová + červená LEDBlue LED with phosphor + orange + red LED
LED svítidlo vyrobené dle Příkladu 6 je automaticky přepínatelné do dvou režimů.The LED light produced according to Example 6 is automatically switchable to two modes.
Po zapnutí je aktivován první režim, přičemž byly aktivní všechny čipy umístěné na keramické destičce. Modré světlo z LED diody bylo emitováno a část světla byla transformována luminoforem na žluté světlo. Smíšením těchto barev vzniklo světlo bílé o rozmezí vlnové délky 380-680 nm a o teplotě chromatičnosti 3855 K a CRI = 82,4. Plynulou regulací byl aktivován II. řetězec, přičemž byly rozsvíceny pouze čipy červené a oranžová o teplotě chromatičnosti 2672 K.After switching on, the first mode is activated, with all chips placed on the ceramic plate active. Blue light from the LED was emitted and part of the light was transformed by the luminophore to yellow light. Mixing these colors produced white light with a wavelength range of 380-680 nm and a color temperature of 3855 K and a CRI = 82.4. Continuous regulation was activated II. only red and orange chips with a color temperature of 2672 K were lit.
LED svítidlo se automaticky nebo manuálně přepíná do tří nebo dvou režimů s CCT a spektrálním složením vhodným pro danou část dne:The LED luminaire switches automatically or manually to three or two modes with CCT and spectral composition suitable for the time of day:
Režim Noc/Night, oranžové světlo nenarušující produkci hormonu melatoninu, s výrazně potlačeným podílem krátkovlnných fotonů nebo zcela bez krátkovlnné složky (umožňuje plnohodnotný spánek).Night / Night mode, an orange light that does not interfere with the production of the melatonin hormone, with a significantly reduced proportion of shortwave photons or no shortwave component (allowing full sleep).
Režim Večer/Evening, teplé žluté světlo podobné klasické žárovce nebo slunci před západem, s malým podílem krátkovlnných/modrých fotonů (vhodné pro relaxaci).Evening mode, a warm yellow light similar to a conventional light bulb or sun before sunset, with a small proportion of shortwave / blue photons (suitable for relaxation).
Režim Den/Day, bílé denní světlo podobné slunci přes den, s výrazným podílem krátkovlnných fotonů (podporuje kognitivní výkon mozku)Day / Day mode, daylight-like white daylight, with a significant proportion of short-wave photons (supports cognitive brain performance)
U manuálně přepínatelného interiérového LED svítidla se třemi režimy svitu se přepínání realizuje opakovaným stiskem spínače v intervalu kratším než 10 s. Automaticky přepínané LED osvětlení je vhodné pro veřejné osvětlení.In a manually switchable indoor LED luminaire with three light modes, switching is performed by repeatedly pressing the switch at less than 10 seconds. The automatically switched LED light is suitable for public lighting.
Příklad 8Example 8
Popis blokových schématDescription of block diagrams
a) Ovládací systém přepíná barvu nebo teplotu chromatičnosti CCT detekcí ztráty proudu, první zapnutí ON: I. řetězec vypnutí OFF a zapnutí znovu ON: II. řetězec vypnutí OFF a zapnutí znovu ON: III. řetězeca) The control system toggles the color or color temperature of the CCT by detecting current loss, first ON ON: I. off OFF, and ON again: II. OFF and ON again: III. string
K zachování předchozího stavu se používá velký kondenzátor.A large capacitor is used to maintain the previous state.
b) Ovládací systém přepíná barvu nebo teplotu chromatičnosti CCT detekcí ztráty proudu, první zapnutí ON: I. řetězec vypnutí OFF a zapnutí znovu ON: II. řetězec vypnutí OFF a zapnutí znovu ON: III. řetězecb) The control system toggles the color or color temperature of the CCT by detecting current loss, first ON ON: I. OFF OFF and ON ON II again. OFF and ON again: III. string
K zachování předchozího stavu řídicího obvodu se používá velký kondenzátor. Tato technika může dosáhnout kratšího stavu vypnutí OFF bez ohledu na změnu uloženou v kondenzátoru v AC/DC převodníku.A large capacitor is used to maintain the previous state of the control circuit. This technique can achieve a shorter OFF state regardless of the change in the capacitor in the AC / DC converter.
c) Ovládací systém přepíná barvu nebo teplotu chromatičnosti CCT požadavkem na ovládací drát.c) The control system toggles the color or color temperature of the CCT by requesting the control wire.
Ovládací drát přímo přepíná barvu LED nebo teplotu chromatičnosti CCT bez sekvenování. Řídicí obvod provádí filtrování a přenáší napětí z kontrolního drátu na LED řetězce.The control wire directly switches the LED color or CCT color temperature without sequencing. The control circuit performs filtering and transfers the voltage from the control wire to the LED strings.
d) Ovládací systém přepíná barvu nebo teplotu chromatičnosti CCT požadavkem na PLC (Power-line) nebo bezdrátový komunikační modul.d) The control system switches the color or color temperature of the CCT by requesting a PLC (Power-line) or wireless communication module.
PLC nebo bezdrátový komunikační modul přímo přepíná mezi LED barvou nebo teplotou chromatičnosti CCT bez sekvenování.The PLC or wireless communication module directly switches between LED color or CCT color temperature without sequencing.
- 14CZ 2018 - 72 A3- 14GB 2018 - 72 A3
Příklad 9Example 9
Elektrické zapojení LED svítidlaElectrical connection of LED lighting
a) pomocí NMOSFET(a) using NMOSFET
Zdroj napájecího napětí je propojen přes zapojení ochranného odporu (Rl) nadproudové ochrany a varistoru (VI) přepěťové ochrany na vstup bloku (1) zdroje konstantního proudu s oddělovacím transformátorem tvořeného usměrňovacím obvodem (Dl), na jehož výstup kladného napětí je připojen jednak kladnou elektrodou první filtrační kondenzátor (Cl) s uzemněnou zápornou elektrodou, a jednak dále sériová kombinace složená z rezistoru (R2, R3) a druhého filtračního kondenzátoru (C2) uzemněná na druhém konci jeho zápornou elektrodou, kde společný bod třetího rezistoru (R3) a kladné elektrody druhého kondenzátoru (C2) této sériové kombinace je propojen na vstup napájení proudového zdroje (Ul), kam je rovněž přes pátý rezistor (R5) a druhou diodu (D2) ve směru katoda-anoda připojen třetí vstup vinutí oddělovacího transformátoru (TI) společně s uzemněnou sériovou kombinací šestého a sedmého rezistoru (R6, R7), kde čtvrtý vstup oddělovacího transformátoru (TI) je uzemněn, přičemž uzemněný čtvrtý rezistor (R4) a šestý kondenzátor (C6) pro zajištění vlastního časování jsou propojeny na časovači vstupy obvodu proudového zdroje (Ul), dále je výstup usměrňovacího obvodu (Dl) propojen na první vstup oddělovacího transformátoru (TI), jehož výstupní vinutí je výstupem (6) propojeno přes třetí diodu (D3) v propustném směru na kladnou elektrodu filtračního třetího kondenzátoru (C3) a na devátý rezistor (R9) pro vytvoření výstupní napětí (+V LED) pro jednotlivé sekce LED, kde toto napětí (+V LED) je propojeno na anodový vstup řetězců (3) LED, dále je výstupní napětí (+V LED) propojeno do bloku (4) řídicího obvodu spínačů jednotlivých kanálů, konkrétně na sériovou kombinaci osmého rezistoru (R8) s paralelní kombinací filtračních čtvrtého a pátého kondenzátoru (C4, C5) pro určení požadované časové konstanty, kde k této paralelní kombinaci čtvrtého a pátého kondenzátoru (C4, C5) je připojena Zenerova dioda (D4) určení pracovního napětí druhého řídicího obvodu (U2) realizujícího blok (4) řídicího obvodu spínačů jednotlivých kanálů ovládání řetězců (3) LED pro změnu režimu svícení, kde výstupy řídicího obvodu (U2) jsou kjednotlivým řetězcům (3) LED propojeny prostřednictví spínacích prvků typu NMOSFET, konkrétně jsou propojeny k elektrodám (G) spínacích prvků (Q1 až Q3), jejichž svorky (D) jsou připojeny na katodový výstup řetězce (3) LED typu CCT 4000K/7W, na katodový výstup řetězce (3) LED typu CCT 2700K/5W a přes proud omezující desátý rezistor (R10) na katodový výstup řetězce (3) LED typu oranžová/2W,The power supply is connected through the connection of the overcurrent protection resistor (R1) and the overvoltage protection varistor (VI) to the input of the constant current source block (1) with the isolation transformer formed by the rectifier circuit (D1). a first filter capacitor (C1) with a grounded negative electrode; and a series combination consisting of a resistor (R2, R3) and a second filter capacitor (C2) grounded at the other end by its negative electrode, where a common point of the third resistor (R3) and a positive electrode. the second capacitor (C2) of this series combination is connected to the power supply input (U1), where a third isolation transformer (T1) winding input is coupled via the fifth resistor (R5) and the second diode (D2) in the cathode-anode direction together with grounded serial combination of the sixth and seventh resistors (R6, R7), where quarter the input of the isolation transformer (T1) is grounded, wherein the grounded fourth resistor (R4) and the sixth capacitor (C6) for proper timing are coupled to the timing inputs of the power supply circuit (U1), the rectifier circuit output (D1) is coupled to the first input of isolation transformer (T1), whose output winding is connected through output (6) through a forward diode (D3) to the positive electrode of the filtering third capacitor (C3) and to the ninth resistor (R9) to generate an output voltage (+ V LED) for individual LED sections, where this voltage (+ V LED) is connected to the anode input of LED strings (3), further the output voltage (+ V LED) is connected to block (4) of the control circuit of individual channel switches, namely to serial combination of eight a resistor (R8) with a parallel combination of filtering fourth and fifth capacitors (C4, C5) to determine the desired time constant where o a parallel combination of the fourth and fifth capacitors (C4, C5) is connected to the Zener diode (D4) to determine the operating voltage of the second control circuit (U2) implementing the control circuit block (4) of the individual chain control channel switches (3) the outputs of the control circuit (U2) are connected to the individual LED strings (3) by means of NMOSFET type switching elements, namely they are connected to the electrodes (G) of switching elements (Q1 to Q3), the terminals (D) are connected to the cathode output LED type CCT 4000K / 7W, to cathode output string (3) LED type CCT 2700K / 5W and over current limiting tenth resistor (R10) to cathode output string (3) LED type orange / 2W,
b) pomocí tranzistorů typu NPN(b) using NPN transistors
Zdroj napájecího napětí je propojen přes zapojení ochranného odporu (Rl) nadproudové ochrany a varistoru (VI) přepěťové ochrany na vstup bloku (1) zdroje konstantního proudu s oddělovacím transformátorem tvořeného usměrňovacím obvodem (Dl), na jehož výstup kladného napětí je připojen jednak kladnou elektrodou první filtrační kondenzátor (Cl) s uzemněnou zápornou elektrodou, a jednak dále sériová kombinace složená z rezistoru (R2, R3) a druhého filtračního kondenzátoru (C2) uzemněná na druhém konci jeho zápornou elektrodou, kde společný bod třetího rezistoru (R3) a kladné elektrody druhého kondenzátoru (C2) této sériové kombinace je propojen na vstup napájení proudového zdroje (Ul), kam je rovněž přes pátý rezistor (R5) a druhou diodu (D2) ve směru katoda-anoda připojen třetí vstup vinutí oddělovacího transformátoru (TI) společně s uzemněnou sériovou kombinací šestého a sedmého rezistoru (R6, R7), kde čtvrtý vstup oddělovacího transformátoru (TI) je uzemněn, přičemž uzemněný čtvrtý rezistor (R4) a šestý kondenzátor (C6) pro zajištění vlastního časování jsou propojeny na časovači vstupy obvodu proudového zdroje (Ul), dále je výstup usměrňovacího obvodu (Dl) propojen na první vstup oddělovacího transformátoru (TI), jehož výstupní vinutí je výstupem (6) propojeno přes třetí diodu (D3) v propustném směru na kladnou elektrodu filtračního třetího kondenzátoru (C3) a na devátý rezistor (R9) pro vytvoření výstupní napětí (+V LED) pro jednotlivé sekce LED, kde toto napětí (+V LED) je propojeno na anodový vstup řetězců (3) LED,The power supply is connected through the connection of the overcurrent protection resistor (R1) and the overvoltage protection varistor (VI) to the input of the constant current source block (1) with the isolation transformer formed by the rectifier circuit (D1). a first filter capacitor (C1) with a grounded negative electrode; and a series combination consisting of a resistor (R2, R3) and a second filter capacitor (C2) grounded at the other end by its negative electrode, where a common point of the third resistor (R3) and a positive electrode. the second capacitor (C2) of this series combination is connected to the power supply input (U1), where a third isolation transformer (T1) winding input is coupled via the fifth resistor (R5) and the second diode (D2) in the cathode-anode direction together with grounded serial combination of the sixth and seventh resistors (R6, R7), where quarter the input of the isolation transformer (T1) is grounded, wherein the grounded fourth resistor (R4) and the sixth capacitor (C6) for proper timing are coupled to the timing inputs of the power supply circuit (U1), the rectifier circuit output (D1) is coupled to the first input of isolation transformer (T1), whose output winding is connected through output (6) through a forward diode (D3) to the positive electrode of the filtering third capacitor (C3) and to the ninth resistor (R9) to generate an output voltage (+ V LED) for individual LED sections, where this voltage (+ V LED) is connected to the anode input of LED strings (3),
- 15 CZ 2018 - 72 A3 dále je výstupní napětí (+V LED) propojeno do bloku (4) řídicího obvodu spínačů jednotlivých kanálů, konkrétně na sériovou kombinaci osmého rezistoru (R8) s paralelní kombinací filtračních čtvrtého a pátého kondenzátoru (C4, C5) pro určení požadované časové konstanty, kde k této paralelní kombinaci čtvrtého a pátého kondenzátoru (C4, C5) je připojena Zenerova dioda (D4) určení pracovního napětí druhého řídicího obvodu (U2) realizujícího blok (4) řídicího obvodu spínačů jednotlivých kanálů ovládání řetězců (3) LED pro změnu režimu svícení, kde výstupy řídicího obvodu (U2) jsou kjednotlivým řetězcům (3) LED propojeny prostřednictví spínacích prvku bipolámích tranzistorů typu NPN, konkrétně jsou propojeny k bázím spínacích prvků (Q1 až Q3), jejichž kolektory jsou připojeny na katodový výstup řetězce (3) LED typu CCT 4000K/7W, na katodový výstup řetězce (3) LED typu CCT 2700K/5W a přes proud omezující desátý rezistor (R10) na katodový výstup řetězce (3) LED typu oranžová/2W.Furthermore, the output voltage (+ V LED) is connected to the control circuit block (4) of the individual channel switches, namely to a series combination of the eighth resistor (R8) with a parallel combination of filtering fourth and fifth capacitors (C4, C5). to determine the desired time constant, wherein to this parallel combination of the fourth and fifth capacitors (C4, C5) is connected a Zener diode (D4) to determine the operating voltage of the second control circuit (U2) implementing the control circuit block (4) ) LEDs for changing the mode of lighting, where the outputs of the control circuit (U2) are connected to the individual LED strings (3) through the switching elements of bipolar transistors of the NPN type, in particular they are connected to the switching elements bases (Q1 to Q3) string (3) LED type CCT 4000K / 7W, to cathode output string (3) LED type CCT 2700K / 5W and over current limiting tenth resistor (R10) to cathode output of string (3) LED type orange / 2W.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Zdroj světla vhodný do domácností i do veřejného osvětlení, který je volitelně přepínatelný na tři režimy, přičemž první režim zcela eliminuje modrou vlnovou délku světla a nenaruší cirkadiální rytmy lidí ani zvířat.A light source suitable for both home and public lighting, which is optionally switchable to three modes, the first mode completely eliminating the blue wavelength of light and not disturbing the circadian rhythms of humans or animals.
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
Claims (21)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2018220952A AU2018220952B2 (en) | 2017-02-15 | 2018-02-14 | LED lamp consisting of light emitting diodes (LED) with circadian adjustable mode of radiated light providing for its health safety |
| US16/485,034 US11219104B2 (en) | 2017-02-15 | 2018-02-14 | LED lamp consisting of light emitting diodes (LED) with circadian adjustable mode of radiated light providing for its health safety |
| CZ2018-72A CZ309610B6 (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | An LED lamp containing light emitting (LED) chips |
| JP2019565081A JP7128212B2 (en) | 2017-02-15 | 2018-02-14 | An LED lamp consisting of light emitting diodes (LEDs) with a circadian modulation mode of illumination to provide health and safety |
| CA3052756A CA3052756C (en) | 2017-02-15 | 2018-02-14 | Light emitting diode lamp consisting of light emitting diodes with circadian adjustable mode of radiated light |
| PCT/IB2018/050913 WO2018150342A1 (en) | 2017-02-15 | 2018-02-14 | Led lamp consisting of light emitting diodes (led) with circadian adjustable mode of radiated light providing for its health safety |
| US17/646,931 US11582847B2 (en) | 2017-02-15 | 2022-01-04 | LED exterior luminaire lamp with circadian adjustable modes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-72A CZ309610B6 (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | An LED lamp containing light emitting (LED) chips |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ201872A3 true CZ201872A3 (en) | 2019-10-16 |
| CZ309610B6 CZ309610B6 (en) | 2023-05-17 |
Family
ID=68164660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-72A CZ309610B6 (en) | 2017-02-15 | 2018-02-14 | An LED lamp containing light emitting (LED) chips |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309610B6 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8657463B2 (en) * | 2010-07-01 | 2014-02-25 | Jan Flemming Samuel Lichten | Lighting fixture for a poultry house |
| GB2498371B (en) * | 2012-01-12 | 2016-09-14 | Tridonic Gmbh & Co Kg | Lamp controller |
| KR20130006766U (en) * | 2012-05-16 | 2013-11-26 | 차재춘 | circadian rhythm control and eyeball exercising eyeglasses using LED |
| NL2008849C2 (en) * | 2012-05-22 | 2013-11-25 | Robertus Gerardus Alferink | Luminaire for long day-lighting. |
| DE102013111662A1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-23 | Vossloh-Schwabe Optoelectronic Gmbh & Co. Kg | Lighting device and method for its operation |
| WO2016077788A1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Purillume, Inc. | An advanced light emitting diode luminaire |
-
2018
- 2018-02-14 CZ CZ2018-72A patent/CZ309610B6/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ309610B6 (en) | 2023-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9681510B2 (en) | Lighting device with operation responsive to geospatial position | |
| US11800613B2 (en) | Lighting device including solid state emitters with adjustable control | |
| JP6794486B2 (en) | White light source system | |
| CN101653042B (en) | The tone variations of the dimmable device with stable color temperature light sources | |
| JP2018531478A6 (en) | Adjustable lighting device | |
| JP2018516430A (en) | Multi-channel lamp system and method using mixed spectra | |
| JP6145679B2 (en) | Light source module and lighting device | |
| JP2015070866A (en) | Light source module and lighting equipment | |
| JP7128212B2 (en) | An LED lamp consisting of light emitting diodes (LEDs) with a circadian modulation mode of illumination to provide health and safety | |
| CN102573227A (en) | Eye protection desk lamp with light-emitting diode (LED) light source | |
| US11582847B2 (en) | LED exterior luminaire lamp with circadian adjustable modes | |
| CN108302335A (en) | A kind of lighting device and the lamps and lanterns including the lighting device | |
| EP3583826B1 (en) | Led lamp consisting of light emitting diodes (led) with circadian adjustable mode of radiated light providing for its health safety | |
| CZ201872A3 (en) | LED light emitting diode (LED) with circadian adjustable emitted light mode for health safety | |
| JP6707728B2 (en) | White light source system for medical facility lighting | |
| AU2018259883A1 (en) | Circadian lamp and method for operating such lamp | |
| CN113725329A (en) | Full-spectrum lamp bead LED chip and full-spectrum low UGR low blue light lamp | |
| LT6215B (en) | PHOTOBIOLOGICALLY FRIENDLY CONVERSION LEDs | |
| WO2021079198A1 (en) | Control device for controlling one or more characteristic of light emitted from a lighting device, and lighting devices that include control devices | |
| US20130119871A1 (en) | Method and system for controlling the luminous flux of a lighting arrangement |