CZ37568U1 - Svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob - Google Patents
Svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob Download PDFInfo
- Publication number
- CZ37568U1 CZ37568U1 CZ2023-41163U CZ202341163U CZ37568U1 CZ 37568 U1 CZ37568 U1 CZ 37568U1 CZ 202341163 U CZ202341163 U CZ 202341163U CZ 37568 U1 CZ37568 U1 CZ 37568U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- light
- led
- lighting
- module
- melanopic
- Prior art date
Links
- 230000027288 circadian rhythm Effects 0.000 title claims description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 24
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000009877 rendering Methods 0.000 claims description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 9
- 230000002060 circadian Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000009636 circadian regulation Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000003001 depressive effect Effects 0.000 description 3
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 238000011418 maintenance treatment Methods 0.000 description 3
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 3
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 3
- 206010052128 Glare Diseases 0.000 description 2
- 208000019022 Mood disease Diseases 0.000 description 2
- 208000009668 Neurobehavioral Manifestations Diseases 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 description 2
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 2
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000001126 phototherapy Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- PLXMOAALOJOTIY-FPTXNFDTSA-N Aesculin Natural products OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1Oc2cc3C=CC(=O)Oc3cc2O PLXMOAALOJOTIY-FPTXNFDTSA-N 0.000 description 1
- 206010054089 Depressive symptom Diseases 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N Melatonin Natural products COC1=CC=C2N(C(C)=O)C=C(CCN)C2=C1 YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036626 alertness Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008632 circadian clock 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
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N melatonin Chemical compound COC1=CC=C2NC=C(CCNC(C)=O)C2=C1 DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003987 melatonin Drugs 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004800 psychological effect Effects 0.000 description 1
- 230000009323 psychological health Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 208000012672 seasonal affective disease Diseases 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010981 turquoise Substances 0.000 description 1
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 1
- 230000036642 wellbeing Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
- F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
- F21V14/02—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of light sources
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
- Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Description
Svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob
Oblast techniky
Technické řešení je z oblasti zařízení pro světelné působení na člověka. Zařízení může být využito pro podporu synchronizace a stabilizaci cirkadiánních rytmů s využitím plnospektrální LED technologie, specifikace způsobu distribuce světla v prostoru a časového řízení tak, aby docházelo k podpoře psychického i fyzického zdraví.
Dosavadní stav techniky
Míchání a nastavování barvy světla bylo vždy výtvarným prostředkem v interiérech budov. Již v roce 1996 patentovala firma Artemide polychromatické osvětlovací zařízení, které umožňuje dosáhnout osvětlení požadované barvy, tedy výhradně s ohledem na estetický vjem, nikoli jako synchronizátor biologických hodin. „Polychrome lighting device having primary colors and white-light sources with microprocessor adjustment means and remote control“, US 5961201 A, 1996: toto zařízeni je sestaveno z alespoň jednoho zdroje světla pro každou ze tří základních barev a prvků pro nastavení zdrojů světla a ovládáno je dle požadavku uživatele pomocí dálkového ovládání. Nový produkt ale vychází z poznatků o pozitivních účincích světla na well-being člověka, které byly popsány v například v publikaci odborné společnosti Daylight Academy (Knoop, M., et al., „Daylight: What makes the difference?“ Lighting Research & Technology, 2019. Schopnost synchronizace vnitřních biologických rytmů pomocí střídání dne a noci popisuje v publikaci „The art of entrainment“, z roku 2003 Til Roennberg et al (J Biol Rhythms. 2003 Jun; 18(3): 183 až 194). Základním parametrem pro dosažení synchronizace je vysoká cirkadiánní účinnost světla v denní době. Té je dosahováno pomocí intenzivního světla při současném využití spektra s vysokým zastoupením krátkých vlnových délek. Na českém trhu se k tomuto využívá například produkt SunSun společnosti Nasli, založený na technologii fluorescentní zářivky; číslo zápisu v rejstříku ochranných známek ÚPV 287756 (2006). Společnost nabízí stěnové a stropní panely, zejména určené pro osvětlení lékařských pracovišť. Produkt aplikují i pro osvětlení kancelářských prostor, integrované do stropního osvětlení. K zajištění dostatku biologicky účinného světla existují i malé, tzv. osobní fototerapeutické přístroje, např. společnost CHRONOPHOTONIX Inc. vyvinula v 2008 svítidlo umístěné před čelem uživatele tak, aby instalované zdroje světla dle potřeby zajišťovaly osvětlenost oka.
„Artificial light apparatus and its use for influencing a condition in a subject“, US 2010217358 A1, 2010, jsou určeny pro modulaci cirkadiánních rytmů, zvýšení bdělosti a ovlivnění psychologických stavů souvisejících se světlem, jako je například sezónní afektivní porucha. Systém vynálezu se skládá ze zdroje zeleného a/nebo červeného světla a zdroje modrého světla, přičemž oba zdroje světla jsou řízeny počítačem tak, aby poskytovaly předem stanovené světelné podmínky. Mezinárodní databáze patentů také zahrnují příklady aplikace světla podporující kognitivní funkce, například osvětlovací systémy pro laboratorní využití trvalého blikání světla konstantní frekvencí v rozmezí 1 až 10 Hz, např. „Light exposure device for improving cognitive symptoms and depression symptoms, room with light exposure device, and lighting apparatus for improving cognitive symptoms and depression symptoms“, JP 2017192812 A, 2017, jehož účinky zlepšují kognitivní a odstraňují depresivní symptomy. Jedná se o stropní svítidlo bez cirkadiánní regulace, která by upravila spektrum a intenzitu světla dle denní doby. Nová technologie však není určena pro laboratoře a psychiatrická centra, ale pro každodenní použití v obytném prostoru, kde by měla působit jako prevence afektivních poruch, například SAD. V pobytových prostorech je však současně se synchronizací denních rytmů potřeba zajistit vysoký zrakový komfort. Na rozdíl od biologicky účinných zdrojů, užívaných ve fototerapeutických zařízeních, toto umožnují nové tzv. plnospektrální LED zdroje, které mají na rozdíl od původně využívaných zářivek rovnoměrné zastoupení jednotlivých vlnových délek, obdobně jako denní světlo. Příklad takového zdroje patentovala společnost Seoul Semiconductor Co Ltd., „White light source and white light source
- 1 CZ 37568 UI system including the same“, EP 2778507 Bl, 2019. Světlo v centrálním pásmu optického záření (450 až 650 nm) jev těchto specifických LED emitováno v kratších vlnových délkách než u běžných LED zdrojů, a proto nabízí vyvážené spektrum. Obdobné rovnoměrnosti dosahuje patentovaný zdroj od spoluautorů nové technologie světelné sauny, který je využíván pro podporu soustředění a dalších kognitivních fůnkcí v pracovním prostředí, „A led lighting source for improved cognitive performance and with sun-light properties“. Ve srovnání s produktem Seoul Semiconductors zdroj minimalizuje zastoupení izolované energie v oblasti krátkých vlnových délek spektra a tím omezuje negativní vliv světla na oční pozadí. Přesto nabízí kvalitu podání barev z 95 % srovnatelnou s denním světlem a obdobná je i jeho cirkadiánní účinnost. Tento zdroj je jedním ze zdrojů využívaných v nově vytvořené technologii. Další nutný parametr pro dosažení synchronizace cirkadiánních hodin je omezení budivé složky světla v době po západu slunce, kdy se organismus připravuje na spánek. V tuto dobu je nutné omezit intenzitu osvětlení a ze spektra odebrat krátké vlnové délky. Toto respektuje např. patent Seoul Semiconductor Co., Ltd., „Light emitting device having various color temperature“ US 20080231214 Al, 2007. Produkt se skládá z LED čipu a luminoforu, které vyzařují tzv. denní světlo s barevnou teplotou 6 000 K nebo vyšší, dále z čipu LED a luminoforu, které vyzařují bílé světlo s barevnou teplotou nižší než 6 000 K a třetího LED čipu, který vyzařuje světlo ve viditelném rozsahu 580 nm nebo více. Druhý a třetí čip jsou provozuschopné nezávisle na prvním a vytváří teplou bílou barvu s barevnou teplotou 3 000 K nebo nižší, tj. vhodnou pro využití večer. Na obdobných principech vznikl osvětlovací trend tzv. Human Centric Lighting, komerční produkty dostupné pro širokou veřejnost. Principy osvětlení popisuje Kevin William Houser v článku pro Frontiers in Neurology, „Human-Centric Lighting: Foundational Considerations and a Five-Step Design Process“. Mezi ty nejrozšířenější komerční produkty patří osvětlovací systémy výrobců Osram nebo Philips - systém HUE, HeatWell.
V běžně dostupných produktech HCL je při nastavení na noční osvětlení ve spektru biologicky účinné záření omezeno, nicméně stále částečně zastoupeno. Specializované produkty pro podporu léčby SAD se snaží zastoupení biologicky účinných vlnových délek zcela odstranit. Například „Light emitting diode lamp free of melatonin-suppressing radiation“, WO 2009029575 Al, 2008, umožňuje produkovat světlo, které se jeví jako v podstatě bílé světlo, ale neobsahuje části spektra vlnových délek, které jsou nejúčinnější při potlačování produkce melatoninu. Absolutní odstranění krátkých vlnových délek neumožňuje dosažení vysokého podání barev. Proto je nelze zcela eliminovat během večera, kdy může být třeba provádět náročnější zrakové činnosti. Naopak v noci je světlo zpravidla potřeba pouze pro zajištění základní orientace. Ktomu účelu byly vyvinuty LED zdroje vyzařující světlo azurové barvy, např. luminoforem na bázi fosforu upravené LED, viz „Apparatus, method to change light source color temperature with reduced optical filtering losses“, US 8378563 B2, 2011. Technologie s použitím materiálu s posunem vlnové délky, například luminoforu, absorbuje méně požadovaných vlnových délek a propouští více požadovaných vlnových délek upravuje účinnost a barevnou teplotu. Technologie dosahující obdobného efektu je integrována i do patentovaného zdroje českého původce Hynka Medřického. „Led lamp consisting of light emitting diodes (led) with circadian adjustable mode of radiated light providing for its health safety“, EP 3583826 Al, 2017. Světelný zdroj ve formě klasické žárovky je vybaven manuálním přepínáním mezi cirkadiánně účinným a cirkadiánně málo účinným světem. Na rozdíl od běžných zdrojů HCL je však doplněn ještě o světlo orientační, noční, emitující světlo jantarové barvy, s nízkým podáním barev. Změnu světelného režimu provádí uživatel manuálně, opakovaným vypnutím a rozsvícením svítidla. Vědecké studie prokázaly, že světlo nad horizontem má velký biologický význam ve srovnání se světlem přicházejícím z míst pod horizontem. Toto poskytuje příležitost k dalšímu zacílení a optimalizaci biologických účinků pomocí osvětlení, například vytvořením prostorových vrstev světla, které osvětlují různé povrchy v různých denních dobách. Možnost integrovat více způsobů distribuce světla přináší „Luminaires, systems and methods for providing spectrally and spatially modulated illumination“, US 20220233806 Al, 2017. Využívá dva zdroje přímého osvětlení uložené proti sobě tak, že s ohledem na denní dobu vyzařují světlo směrem nahoru ke stropu a směrem dolů k podlaze. Toto rozložení světelných zdrojů zpravidla znamená vysoké riziko oslnění od některého ze zdrojů, který se dostane do zorného pole pozorovatele. Pro dosažení výborné kvality světelného prostředí pomáhá rovnoměrná
-2CZ 37568 U1 distribuce světla v prostoru k dosažení vysoké intenzity světla v prostoru a tím i vysokého biologického účinku. Té je možno dosáhnout využitím nepřímého osvětlení, viz například „Freecavity, double-diffusing indirect lighting luminaire“, US 7284883 B2, 2003. Případně využitím stěny či stropu jako odrazné plochy. Velká světloemitující plocha umožní distribuci velkého množství světla, aniž by bylo nutné na ploše dosahovat extrémně vysoké jasy a tím vznikaly oslňující kontrasty. Velkoplošný světloemitující povrch pro podporu psychického zdraví využívá např. „Zařízení pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů a/nebo prevenci afektivních poruch“, užitný vzor CZ 36036 U1, 2022. Pro ovládání osvětlení a jeho řízení vzniklo mnoho systémů využívaných pro koncepty Human Centric Lighting. Zpravidla se jedná o datový komunikační modul, který je schopen přenášet data do datového komunikačního modulu osvětlovacího zařízení a jeden nebo více mikrokontrolérů, které jsou konfigurovány tak, aby určovaly provozní vzor, umožňuje měnit světelný výkon a základní barevnou teplotu (CCT) světelného zdroje na základě přijatých elektrických signálů, tj. požadavků uživatele, případně řídicí křivky svítidla.
Řídicí křivka HCL vychází z aktivit uživatelů prostoru a jejich předpokládaných potřeb. Pro podporu cirkadiánní synchronizace organismu je však optimální křivka denního světla, respektující přirozené světelné podmínky v dané lokalitě. Světlo v přírodě se proměňuje ve své intenzitě, spektru a prostorovém rozložení. Svítidlo s těmito parametry nebylo v databázích nalezeno, nabízí je však představovaná technologie. Nová technologie navazuje na výše zmíněné poznatky a dále je rozvíjí. Odstraňuje nedostatky jejich užitných vlastností - je cirkadiánně účinnější, vyzařuje bezpečnější spektrum světla, má lepší rozložení světla v prostoru, které neoslňuje a podporuje přirozené psychologické působení prostorové distribuce. Její řízení odpovídá přirozeným světelným podmínkám.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny svítidlem pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že je ve tvaru sloupu o výšce 1 800 až 2 500 mm a obsahuje osvětlovací systém složený alespoň ze tří různých typů regulovatelných LED zdrojů viditelného záření. Alespoň jeden LED DPS modul je pro denní svícení se světelným tokem nejméně 19 000 lm, s neutrálním bílým světlem, s teplotou chromatičnosti CCT 4 000 K až 5 500 K, poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejméně 0,8 a indexem věrnosti podání barev vyšším než 95. Alespoň jeden LED světelný modul je pro večerní svícení s teple bílým světlem 2 200 až 3 000 K, s poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejvíce 0,45 a indexem věrnosti podání barev vyšším než 97. Alespoň jeden LED PC-amber pro noční osvětlení se světlem se spektrem bez zastoupení krátkých vlnových délek do 500 nm a s poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejvíce 0,07. Současně je zařízení opatřeno řídicí jednotkou s automatickou regulací pro řízení výkonu, směrování a spektrálního složení světla v závislosti na denní a roční době.
Popisované zařízení je primárně určené pro preventivní a udržovací léčbu klientů s depresivními predispozicemi, pro osoby v remisi, ale i pro osoby s omezenou možností pobytu na denním světle (dále jen Světelný sloup). Řešení rozvíjí dosavadní vědecké poznatky a odstraňuje výše uvedené nevýhody.
Světelný sloup je stojací svítidlo určené ke každodennímu, celodennímu používaní, navržené jako lokální zdroj světla v obytné či pobytové místnosti a osazené třemi druhy světelných zdrojů. V závislosti na denní či noční a roční době svítidlo upravuje prostorovou distribucí světla, jeho intenzitu a spektrální složení. Denní osvětlení zajišťují LED DPS moduly, tj. LED diody, které jsou umístěny na desce plošných spojů (DPS), vyrobené na základě patentovaného světelného zdroje podle patentového dokumentu CZ 308363 B6, se světelně technickými parametry CCT 4 800 K, CRI 90+ a s omezeným vyzařováním energie ve velmi krátkých vlnových délkách,
- 3 CZ 37568 U1 tj. oblasti modrého světla potenciálně škodlivého pro sítnici oka, zakomponované do horního osvětlovacího modulu a horní části nohy svítidla. Večerní režim zajišťuje LED světelný zdroj s teple bílým světlem - LED pásek 2 700 K, s velmi vysokou věrností podání barev CRI 90+, osazený optimálně na 2/3 výšky nohy svítidla. Noční režim slouží k minimalizaci negativního vlivu světla při používání osvětlení v noci. Tento režim využívá LED PC-amber, světelných zdrojů, které nevyzařují energii v oblastí modrých a tyrkysových vlnových délek a výrazně minimalizují i energii zelených vlnových délek. LED PC-amber je zabudován ideálně v dolní šestině výšky nohy svítidla. Pomocí řízení výkonu, směřování a spektrálního složení světla v závislosti na denní a noční době je organismus podporování k bdělosti v denní době, zatímco ve večerním čase je mu umožněna příprava na spánek. Osvětlení je optimalizováno pro dosažení vysokého zrakového komfortu přes den a dostatečné orientace v prostoru v noci. Míchání světelných kanálů je zajištěno algoritmem, který upravuje spektrum, prostorovou distribuci a intenzitu světla během 24 h po dobu 365 dní v roce, na základě cirkadiánní regulace, zajišťuje tak automaticky zdravé osvětlené prostředí a tím podporuje psychické i fyzické zdraví jedince, což je hlavní specifikum tohoto svítidla. Světelný sloup využívá nepřímé osvětlení, nedochází tak k oslnění uživatele. Uživatelské rozhraní umožňuje pouze časově omezené úpravy množství světla pro zajištění nutného zrakového komfortu v případě potřeby. Vzhledem k optimalizaci pro zrakové i neobrazové vnímání světla se jedná o integrativní osvětlení dle klasifikace Mezinárodní komise pro osvětlení CIE (ISO/CIE TR 21783:2022).
Objasnění výkresů
Zařízení podle tohoto technického řešení bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněn spektrální graf použitých LED zdrojů integrovaných do svítidla;
obr. 2a je v 3D pohledu schematicky zobrazen příklad prostorového a technického provedení stojacího zařízení pro podporu synchronizace a stabilizaci cirkadiánních rytmů s využitím plnospektrální LED technologie; a obr. 2b je toto zařízení v pohledu ze strany.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příkladné svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob je ve tvaru sloupu o výšce 1 800 až 2 500 mm a obsahuje osvětlovací systém složený alespoň ze tří různých typů regulovatelných LED zdrojů viditelného záření, přičemž alespoň jeden LED DPS modul 5 je pro denní svícení se světelným tokem nejméně 19 000 lm, s neutrálním bílým světlem, s teplotou chromatičnosti CCT 4 000 K až 5 500 K, poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejméně 0,8 a indexem věrnosti podání barev vyšším než 95, a alespoň jeden LED světelný modul 6 je pro večerní svícení s teple bílým světlem 2 200 až 3 000 K, s poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejvíce 0,45 a indexem věrnosti podání barev vyšším než 97 a alespoň jeden LED PC-amber 7 pro noční osvětlení se světlem se spektrem bez zastoupení krátkých vlnových délek do 500 nm a s poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejvíce 0,07. Současně je zařízení opatřeno řídicí jednotkou 4 s automatickou regulací pro řízení výkonu, směrování a spektrálního složení světla v závislosti na denní a roční době.
Jedná se o světelný zdroj pro preventivní a udržovací léčbu osob s depresivními predispozicemi a pro osoby s omezenou možností pobytu na denním světle. Svítidlo je určené ke každodennímu, celodennímu používaní, je navržené jako lokální zdroj světla v obytné místnosti. Jedná se o svítidlo řízené automatickým systémem, který upravuje spektrum, prostorovou distribuci a intenzitu světla během 24 h po dobu 365 dní v roce, zajišťuje tak automaticky zdravé osvětlené prostředí.
- 4 CZ 37568 UI
Na obr. 1. je znázorněn spektrální graf použitých LED modulů integrovaných do svítidla. Křivka A znázorňuje spektrální složení patentovaného světelného zdroje podle patentového dokumentu CZ 308363 B6 jako výhodné spektrální složení světla určené pro denní osvětlení s parametry 4 800 K, CRI > 95. Křivka B znázorňuje výhodné spektrální složení světla určené pro večerní osvětlení, s parametry 2 700 K, CRI > 95. Křivka C znázorňuje výhodné spektrální složení světla určené pro noční osvětlení, s absencí vlnových délek kratších než 500 nm. Křivka D pak znázorňuje příklad spektrálního složení denního světla během slunečného dne.
V jednom výhodném provedení je výška příkladného stojacího zařízení 2 000 mm, skládá se ze stojanu 3 svítidla, nohy 2 svítidla a horního osvětlovacího modulu 1 složeného ze dvou nosných desek výhodných rozměrů 236 x 380 mm. Stojan 3 čtvercové podstavy obsahuje řídicí jednotku a DALI sběrnice 4, jednoduše přístupné pro servis zařízení. Noha 2 svítidla je nosnou částí zařízení s integrovanými ovládacími prvky, LED pásky a difůzorem 8. Rozměrové varianty světelného sloupu podle předkládaného technického řešení mohou být ale i odlišné od výše uvedených, musí však splňovat podmínku zamezení oslnění od horního osvětlovacího modulu 1, stejně jako dosažení rozptylové vzdálenosti alespoň 500 mm od stropu místnosti, tj. od rozptylové plochy.
Zařízení je vybaveno třemi nezávislými světelnými zdroji. Horní osvětlovací modul 1, součást osvětlovacího systému zajišťující denní osvětlení odrazem o strop místnosti, 1j. nepřímé osvětlení, je osazen například 2 x 5 ks prekognitivními patentovanými LED DPS moduly 5 Spectrasol Zhaga, 20 x 280 mm, s CCT 4 800 K, CRI 90+, které jsou uzpůsobeny tak, že disponují vyrovnaným spektrálním složením, 1j. potlačením modré části světelného spektra v oblasti harm blue light a posílením v červené, fotobiomodulační části světelného spektra. Večerní režim je řešen proudovým LED světelným modulem 6 - páskem 2 700 K s velmi vysokou věrností podání barev CRI 90+, který je umístěn ve středové části nohy 2 svítidla, přičemž vyzařované světlo je směrováno ke stěně, tj. nepřímé osvětlení. Pro noční režim je osazen ve spodní části nohy 2 svítidla napěťový pásek LED PC-amber 7. Světelný sloup v této variantě disponuje také čidlem pohybu, tj. PIR senzorem, pro automatické spouštění nočního orientačního osvětlení s využitím světelného modulu pro noční režim LED PC-amber 7. Chlazení LED DPS modulů 5 umístněných v horním osvětlovacím modulu 1 zajišťují hliníkové chladiče s otvory umožňujícími efektivní proudění vzduchu. Světelné moduly v zařízení jsou kryty difůzory, moduly umístěné v noze 2 svítidla jsou osazeny difůzorem 8 se směrovým filtrem, u horního osvětlovací modulu 1 je v tomto případě použit čirý PS kryt.
Hodnoty osvětienosti při maximálním, 1j. denním výkonu svítidla přesahují 800 Ix s melanopickým účinkem obdobným dennímu světlu při osvětienosti 670 lx, a srovnatelnými parametry kvality podání barev. Během večera je osvětienost snížena na 250 Ix až po 20 Ix, melanopická účinnost však klesá rychleji díky užití teplých světelných zdrojů. Noční osvětlení po 22 hodině zajišťuje dobrou orientaci v prostoru, jeho melanopická účinnost mDER je potlačena na minimum, viz tabulka 1.
- 5 CZ 37568 UI
Tabulka 1: Srovnávací tabulka světelných zdrojů
| Teplota chroma tičnosti CCT [K] | Index podání barev CRI H | Radiometr. výkon [W/m2] | Fotopická osvětleno st oka Ev* [tel | Poměr inelanopické účinnosti spektra vůči m. účinnosti denního světla D65 (mDER) [-J | Melanopický ekvivalent denní osvětlenosti D65 (mEDI) [lx] | ||
| 1 | ZHAGA | 4800 | > 97 | 3,1 | 825 | 0,804 | 660 |
| 2 | 100% 2700K 100% | 2700 | > 97 | 1,0 | 250 | 0,435 | 108 |
| 3 | 2700K 20% | 2700 | > 97 | 0,05 | 12 | 0,435 | 5,29 |
| 4 | PC-Amber | 1800 | > 38 | 0,015 | > 5 | 0,066 | 0,3 |
| 100% |
* pozice oka člověka sedícího proti Světelnému sloupu, 1 m od bílé odrazné plochy, výška oka cca 1,2 m nad podlahou.
Zařízení poskytuje vysoký zrakový komfort díky využití nepřímého osvětlení, rozptýleného o strop a stěnu. I při méně vhodných podmínkách lze tedy u svítidla předpokládat nadstandardně vysoké hladiny osvětlenosti vertikální roviny.
Zařízení se spouští a vypíná pomocí tlačítka integrovaného do ovládacího panelu umístěném na noze 2 svítidla. Řízení světelných parametrů je zajištěno algoritmem v závislosti na denní a roční době. Pro uživatele jsou umožněny pouze drobné, časově omezené úpravy množství světla pro zajištění nutného zrakového komfortu. Pro spuštění nočního režimu je v zařízení instalován čidlo pohybu - PIR senzor.
Řídicí jednotka 4 osazená ve stojanu 3 zařízení pracuje na platformě ESP WROOM32. Součástí řídicí jednotky jsou i hodiny reálného času a geografická lokace (GPS). Součástí řídicí jednotky 4 je i rozhraní pro DALI komunikaci s LED předřadníky. Pro uživatelské nastavení vybraných parametrů využívá popisované zařízení webové rozhraní, které poskytuje řídicí jednotka 4 v konfiguračním módu. Aktivace či deaktivace čidla pohybu - PIR senzoru, je možná v uživatelském rozhraní.
Kombinace nepřímého osvětlovacího systému a cirkadiánní regulace vytváří prostředí stimulující cirkadiánní potřeby organismu, respektující společenské požadavky na aktivitu člověka, zejména jeho zrakový komfort, nutný pro zrakové činnosti v době po západu slunce.
Průmyslová využitelnost
Svítidlo podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění při podpoře synchronizace cirkadiánních rytmů osob a jako zdroj světla při preventivní a udržovací léčbě klientů s depresivními predispozicemi, u osob v remisi, ale i u osob s omezenou možností pobytu na denním světle.
Claims (6)
1. Svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob, vyznačující se tím, že je ve tvaru sloupu o výšce 1 800 až 2 500 mm a obsahuje osvětlovací systém složený alespoň ze tří různých typů regulovatelných LED zdrojů viditelného záření, přičemž alespoň jeden LED DPS modul (5) je pro denní svícení se světelným tokem nejméně 19 000 Im, s neutrálním bílým světlem, s teplotou chromatičnosti CCT 4 000K až 5 500K, poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejméně 0,8 a indexem věrnosti podání barev vyšším než 95;
alespoň jeden LED světelný modul (6) je pro večerní svícení s teple bílým světlem 2 200 až 3 000 K, s poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejvíce 0,45 a indexem věrnosti podání barev vyšším než 97; a alespoň jeden LED PC-amber (7) pro noční osvětlení se světlem se spektrem bez zastoupení krátkých vlnových délek do 500 nm a s poměrem melanopické účinnosti spektra vůči melanopické účinnosti denního světla D65 (mDER) nejvíce 0,07, a současně je zařízení opatřeno řídící jednotkou (4) s automatickou regulací pro řízení výkonu, směrování a spektrálního složení světla v závislosti na denní a roční době.
2. Svítidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že LED DPS modul (5) je umístěn ve vertikálním směru ke stropu a LED světelný modul (6) a LED PC-amber (7) jsou umístěny v horizontálním směru.
3. Svítidlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (4) je opatřena uživatelským rozhraním pro nastavení a ovládání světelných zdrojů LED DPS modul (5), LED světelný modul (6) a LED PC-amber (7) prostřednictvím Wi-Fi sítě.
4. Svítidlo podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že světelné zdroje LED DPS modul (5), LED světelný modul (6) a LED PC-amber (7) jsou umístěné v noze (2) sloupu svítidla a jsou kryté světelným difuzérem (8) se směrovým filtrem.
5. Svítidlo podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (4) je umístěna na výsuvné polici (9) ve stojanu (3) sloupu svítidla.
6. Svítidlo podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že k řídicí jednotce (4) je připojeno čidlo pohybu osazené v noze (2) sloupu svítidla.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-41163U CZ37568U1 (cs) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | Svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-41163U CZ37568U1 (cs) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | Svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ37568U1 true CZ37568U1 (cs) | 2023-12-19 |
Family
ID=89321399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2023-41163U CZ37568U1 (cs) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | Svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ37568U1 (cs) |
-
2023
- 2023-07-21 CZ CZ2023-41163U patent/CZ37568U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11859778B2 (en) | Color separation lighting devices | |
| US20250082954A1 (en) | Photobiomodulation (pbm) in general lighting | |
| JP4966315B2 (ja) | 光源システムおよび照明装置 | |
| US20200016365A1 (en) | Systems and methods of dynamic illumination and temporally coordinated spectral control and biological dimming | |
| Ellis et al. | Auto-tuning daylight with LEDs: Sustainable lighting for health and wellbeing | |
| Ticleanu et al. | A summary of LED lighting impacts on health | |
| JP2009117160A (ja) | Ｌｅｄ照明装置 | |
| US20180172227A1 (en) | Luminaires, systems and methods for providing spectrally and spatialy modulated illumination | |
| KR20110081213A (ko) | 조명 장치 | |
| Mehrotra et al. | Effective lighting design standards impacting patient care: a systems approach | |
| US12267931B2 (en) | Circadian effective luminaire | |
| CN101025257A (zh) | 可调色温手术灯 | |
| US10820387B2 (en) | Light source apparatus and display apparatus | |
| EP1285676A2 (en) | Light source for modulation of circadian rhythms | |
| JP2018088373A (ja) | 発光装置 | |
| US12359799B2 (en) | Lighting apparatus with near-infrared | |
| CN110006008A (zh) | 发光装置，用于发光装置的控制单元以及用于运行发光装置的方法 | |
| CZ37568U1 (cs) | Svítidlo pro podporu synchronizace cirkadiánních rytmů osob | |
| CN113357582B (zh) | 一种防控近视的照明系统 | |
| CN114449706B (zh) | 上下出光灯具的控制方法及上下出光灯具 | |
| US12403325B2 (en) | Lighting devices, systems, methods for stimulating circadian rhythms | |
| US20150342696A1 (en) | Illumination apparatus and medical apparatus using same | |
| US20250369577A1 (en) | Recessed lighting with upper visual hemisphere ceiling wash | |
| CN207279431U (zh) | 一种高效节能的led吸顶灯 | |
| WO2021005029A1 (en) | Lighting device, luminaire, lighting system and use thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20231219 |