JP2018503216A - 照明装置、照明システム、並びに前記照明装置及び前記照明システムの使用 - Google Patents

Abstract

照明装置は、2500乃至20000Kの範囲内の相関色温度（ＣＣＴ）を持つ白色発光スペクトルの光源光を生成するよう構成される光源を有すると共に、460乃至490nmの波長範囲内の第１発光ピークと430乃至460nmの波長範囲内の第２発光ピークの割合に関する前記光源光の調整のために照明素子を制御するよう構成される制御ユニットを有する。このようにして、430乃至460nmの第２波長範囲内に青色ピークを持つ、エネルギ効率は良いが、青色障害リスクを伴う照明の第１動作状態と、460乃至490nmの第１波長範囲内に青色ピークを持つ、効率は劣るが、安全で、健康に良く、生物学的刺激を伴う照明の第２動作状態との間で切り替えることができる調整可能な／調節可能なスペクトルを持つ照明装置が提供される。

Description

本発明は、調節可能なスペクトルを持つ光を発するための照明装置に関する。本発明は、更に、このような照明装置を有するパーツのキット、照明システム、及び前記照明装置と前記照明システムとの両方の使用に関する。

光は、生活に欠かせないものであり、様々な形で、即ち、視覚的に、心理的に、及び生物学的に、我々に影響を及ぼす。光の、人間に対する最も明らかな効果は、視覚を使用可能にすることであり、我々が世界から受け取る情報の８３％は、我々の目を通して来る。ここ数十年間、光の生物学的な効果又は非像形成効果について多くのことが学習され、例えば、目の網膜内の細胞種内に存在する新たな光受容体が確認された。それは、メラノプシンと呼ばれ、光の生物学的な効果を調整する。視覚上の光（目によって知覚される光）がこれらの細胞に到達するとき、複雑な化学反応が生じ、別々の神経経路を介して我々の生体時計、視交叉上核（ＳＣＮ）に送られる電気インパルスを生成する。ＳＣＮは、健康的な休息・活動パターンにとって重要な、睡眠などの多様な身体上のプロセス、並びにメラトニン及びコルチゾールなどの幾つかの重要なホルモンの概日（日々の）リズム及び概年（季節的な）リズムを調整する。身体上のプロセスの概日リズムを生成する概日系について述べる。光受容体は、青色光、とりわけ、440nmと490nmとの間の光に対して最も敏感であり、470n乃至480nmの波長範囲においてピーク感度を持つ。生体時計は、我々のバイオリズムを制御し、自然状況下では、光が、我々の体内時計を、地球の２４時間の明・暗輪番サイクルに同期させる。規則的な２４時間の明暗サイクルなしでは、我々の体内時計は、人によって異なるそれ自身の周期で自律的に動作していくだろう。人における平均的な周期は、約２４．２時間であり、自然の明暗サイクルより少しゆっくりである。この小さなずれでも、光によるリセットなしでは、反復性周期であって、前記反復性周期の間には、身体生理が、（例えば、メラトニン、コルチゾール及び中核体温を通して）日中に寝るべき時間であると身体に告げ、夜に目が覚めているべき時間であると身体に告げるだろう反復性周期を生成するだろう。この状況は、子午線を横切る旅行中の時差ボケと比較されることができ、疲労感、頭痛、並びに注意力及び幸福感の低下などの悪影響と関連する。

現在、人々は、ますます多くの時間、即ち、前記人々の時間の約８０％を屋内で費やすようになっている。結果として、前記人々は、受ける日光が少なすぎて、前記人々の生体時計をリセットすることができない。調査で、特に、入院している人々、及び老人ホーム内のお年寄りにおいて、これらの影響が明らかになった。しかしながら、北半球の国々のますます多くのオフィスでも、特に冬季には、オフィスの従業員は如何なる日光もほとんど見ないので、同じことが言える。日光の埋め合わせをするために、生物学的な成分が増強された又は単に強度レベルが高い照明ソリューションが、臨床検査及び実地調査において証明されているように身体のリズムをリセットし得る。従って、主に屋内で生活している人間は、そこでバイオリズム及びホルモン分泌プロセスを調整するために、十分な青色光への暴露も供給する心地よい白色の作業灯を必要とする。

しかしながら、屋内及び屋外の両方において、人間によるより多くの線量の青色光への暴露の一般的な問題は、人間の目の網膜損傷のリスクである。この影響は、「青色障害リスク」と呼ばれている。例えば、夏の晴れた日には、人々は、この青色光障害にさらされるだろう。Beaver Damの研究などの複数の研究が、多くの日光への暴露が、失明で終わる網膜疾患の黄斑変性を発症する原因の１つであることを証明している。危険性がある人々は、網膜損傷の兆候を示しているお年寄り、及び（１０歳までの）非常に小さな子供である。なぜなら、非常に小さな子供は、青色光にフィルタをかけるレンズである内部保護機構をまだ発育させていないからである。屋外での、青色障害リスクを制限する一般的な方策は、人間がサングラスを着用することである。屋内での、青色障害リスクを制限する従来技術から既知の方策は、減光され得る照明装置の使用である。

US20120176767A1から、調節可能なスペクトルを持つ光を発するための作業灯が知られている。既知の光源は、複数の発光装置（ＬＥＤ）を有する。様々なＬＥＤの組み合わされた出力は、光源を、人々に見心地のよさを供給する色相又は色度、及び強度を備える白色発光スペクトルを持つようにする。既知の作業灯によって発せられる発光スペクトルは、人間の目にとっての照明の心地よさを改善するために、及び視力を高めるために、明るさにおいて調光可能であり、且つ色において調節可能である。

それでも、既知の作業灯は、目にとっての心地よさ及び視力の改善を目的としており、青色障害リスクの低減を目的としていないことから、既知の照明装置には、青色障害リスクの低減が相対的に乏しいという不利な点がある。

本発明の目的は、上述の不利な点のうちの少なくとも１つが抑制される、冒頭の段落に記載されているようなタイプの光源を有する照明装置を提供することである。

それに対して、冒頭の段落に記載されているようなタイプの照明装置が、2500乃至20000Kの範囲内の相関色温度（ＣＣＴ）を持つ白色発光スペクトルの光源光を生成するよう構成される光源を有すると共に、460乃至490nmの波長範囲内の第１発光ピークと430乃至460nmの波長範囲内の第２発光ピークの割合に関する前記光源光の調整のために照明素子を制御するよう構成される制御ユニットを有し、前記照明素子が、調整可能な光フィルタ、切り替え可能な照明素子、及び調光可能な照明素子のうちの少なくとも1つであり、前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの割合の調整による前記白色発光スペクトルのＣＣＴのシフトが、490nmより長い波長範囲内の発光スペクトルの調節によって元に戻される。

制御される典型的な照明素子は、調光可能な青色照明素子、切り替え可能な青色照明素子、及び調整可能な青色光フィルタのうちの少なくとも１つである。好ましくは、前記照明素子は、前記光源の調光可能な照明素子、及び／又は前記光源の切り替え可能な照明素子である。その場合、前記照明素子は、好ましくは、動作中、460乃至490nmの波長範囲内に第１最大発光ピークを持つ光を発する第１照明素子と、動作中、430乃至460nmの波長範囲内に第２最大発光ピークを持つ光を発する第２照明素子とを有する。前記発光素子を制御する前記制御ユニットは、例えば、スイッチ、電源つまみ、パルス幅変調（ＰＷＭ）ユニット、振幅変調（ＡＭ）ユニット、電流制御ユニットであり得る。前記フィルタを制御する方法は、可変電圧源を介するもの、前記光源によって発せられるような、前記フィルタを通過する光の伝搬方向に対して横方向の可変厚み又はドープ密度を持つフィルタの横方向シフトであり得る。

前記照明装置は、更に、前記白色発光スペクトルのＣＣＴが、前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの割合の調整によって影響を及ぼされない、又は換言すれば、原因として、前記調整と関連づけられないことを特徴とする。この効果を達成するため、前記照明装置の前記センサは、初期スペクトルのスペクトル組成を測定し、それから前記ＣＣＴを計算する。その後、後続の光スペクトルのスペクトルは、より長い波長範囲、即ち、前記スペクトルの緑色乃至赤色部分における発光強度において、前記初期スペクトルと前記後続のスペクトルとの間の前記第２発光ピークにおける差異によってもたらされる前記ＣＣＴに対する影響及び／又は前記ＣＣＴのシフトを補償する且つ／又は元に戻すよう適応される。それは、ユーザが、エネルギ効率の良い照明から、前記青色障害リスクを制限する、より安全で、より健康に良い照明に切り替えることを望む又は必要とする場合に、ユーザに喜ばれ、前記切り替えは、前記発光スペクトルの前記ＣＣＴを変えずに、前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの異なる割合を含む。これは、とりわけ、同じ部屋に２人の人間がいる場合に、喜ばれ、前記切り替えが、第１の人間のためになされるとき、前記ＣＣＴは一定のままであることから、前記切り替えは、第２の人間によって気づかれない。

既知の作業灯などの現在の白色ＬＥＤランプは、通常、蛍光体によって白色光に変換される450nmのピーク波長を持つ青色励起ＬＥＤを用いる。この選択は、多くの顧客にとって重要な製品特性である、最も高い効率の白色光を得るために、なされている。このような既知の照明装置には、２つの重要な不利な点がある。なぜなら、450nmの波長における青色ＬＥＤピークは、
− 人間の目が損傷を受けやすい波長幅415nm乃至455nmとのかなりの重なり、即ち、前記青色障害リスク
− 人間の生物学的刺激(biological stimulation)であって、その感度は約475nmにおいてピークに達する生物学的刺激に関与している波長範囲450乃至500nmにおいて最大化されないエネルギ含量を持つからである。

本発明は、両極端においては、430乃至460nmの前記第２波長範囲内に青色ピークを持つ、エネルギ効率は良いが、青色障害リスクを伴う照明の第１動作状態、又は460乃至490nmの前記第１波長範囲内に青色ピークを持つ、効率は劣るが、安全で、健康に良く、生物学的刺激を伴う照明の第２動作状態の、用いられ得る調整可能な／調節可能なスペクトルを持つ照明装置の使用について述べている。実験から、例えば、460乃至490nmの前記第１波長範囲内にピーク波長を持つ青色ＬＥＤを有する照明装置は、前記青色障害リスクを３０％減らし、前記生物学的刺激を２０％増やすと考えられる。しかしながら、前記照明装置は、430乃至460nmの前記第２波長範囲内に発光ピークを持つ青色ＬＥＤを備える照明装置と比べて、２０％のエネルギ効率低下をもたらす。

２つの極端な動作状態の間の更により顕著な相違を得るため、前記照明装置は、前記第１発光ピークが、465乃至475nmの波長範囲内にあり、前記第２発光ピークが、445乃至455nmの波長範囲内にあること、例えば、前記第２動作状態においては、発光ピークが約475nmにあり、前記第１動作状態においては、発光ピークが約4５０nmにあることを特徴とする。475nm青色ＬＥＤ励起及び450nm青色ＬＥＤ励起の場合の損傷を比較することにより、青色放射線に起因する目の損傷の相対障害リスクに関して実施された、様々なＣＣＴ値に対するEssilor-fit感度曲線での計算は、放射線障害の、2700Kにおける２９％削減乃至6500Kにおける３４％削減が得られることを明らかにした。

前記第１動作状態と前記第２動作状態との間の選択を可能にするため、前記照明装置は、例えば、
− 前記ユーザが、「エネルギ効率の良い光」と「健康に良い光」との間の選択をすることができる、ユーザインタフェース（＝ＵＩ）、例えば、スマートフォン、ラップトップ、タブレット、又は遠隔制御装置若しくは壁取り付け制御装置、
− センサ及び／又はクロック入力に基づいて「エネルギ効率の良い光」と「健康に良い光」との間の選択をする照明システムによって、制御されることができ、
− センサは、存在を検出するもの、人間の群集の動きの速度を検出するもの、及び人間の滞在時間を検出するものであってもよく、
− クロックは、昼の時間と夜の時間との間の識別をすることができる。

前記選択は、２つの、例えば固定された、動作状態、「エネルギ効率の良い光」及び「健康に良い光」の間でなされ得る。その場合、一般に白色光を備えるこのような照明システムは、２つの固定された設定、即ち、
− 設定１：460nmと490nmとの間の青色光の、430nmと460nmとの間の青色光と比べて相対的に高い寄与、
− 設定２：460nmと490nmとの間の青色光の、430nmと460nmとの間の青色光と比べて相対的に低い寄与を持つ。

前記システムは、様々な状況のために、前記設定１と前記設定２との間の切り替えをすることができ、例えば、
概日リズムを保つ手助けするための時刻の関数としての前記設定１と前記設定２との間の変更、
より少ない活性化(energizing)が必要とされるときには、より暖かい色及びより少ない光量が一般に用いられるので、前記光強度を弱める又は前記ＣＣＴを下げるときの、前記設定１から前記設定２への切り替え、
活性化とラベル表示されているＵＩ制御入力を増大させるときの、前記設定２から前記設定１への切り替え、
例えば知覚対象がよりはっきりと見えることによる目の心地よさの改善をするとラベル表示されているＵＩ制御入力を作動させるときの、前記設定２から前記設定１への切り替え、
より多くのエネルギ節約が必要とされる場合の、前記設定２から前記設定１への切り替えをすることができる。

２つの固定された動作状態を持つ、又は前記２つの動作状態の間で連続設定可能な照明システムに意味がある状況の例は、以下の通りである。
− 人が、例えば病院又は老人ホームに、入院している場合、前記システムは、滞在者の視覚的な心地よさについて妥協せずに、良い覚醒・睡眠リズム、深い睡眠、及びより高い日常活動パターンのために、前記人の生体時計をリセットするよう、朝及び夕方近くに、最適なエネルギ効率の良い光から生物学的刺激のための光に切り替えることができる。この方法においては、入院している人々の回復プロセスが支援される一方で、老人ホーム滞在者は活力を与えられ、又はアルツハイマー患者の場合には、認知機能低下の削減、攻撃性の低下及びより良い睡眠という利点も主張され得る。それ故、前記照明装置の実施例は、前記光源が光強度において調整可能であり、減光すると及び／又は前記ＣＣＴを下げると、前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの割合が減少することを特徴とする。
− 人が、例えば、事務作業中、及びホテルでの昼間のミーティングの間、より長く同じ照明内にとどまっている場合、前記システムは、ユーザの或る滞在時間後、「エネルギ効率の良い光」から「健康に良い光」へ切り替えることができる。例えば、前記滞在時間が２時間を超える場合には、前記システムは、自動的に、次の２乃至３時間の間、前記「エネルギ効率の良い光」から前記「健康に良い光」へ切り替えるだろう。この方法においては、エネルギ効率の良い光と、生物学的刺激のための健康に良い光との間のバランスが取られる。人々が通常丸一日滞在する、手厚いもてなしのミーティングルームにおいて、これは、長期にわたる注意力及び活力という恩恵を受けて、最適に、直観的に用いられ得る。
− 夕方６時以降のオフィス内又は店内のような、日中により多くの人々がいる屋内領域において、空間が、不在中又は少人数しかいない状態でも、照明される必要がある場合には、前記スペクトルは、「健康に良い光」のモードから「エネルギ効率の良い光」のモードへ切り替えられ得る。また、或る領域が人間によって占有されない夕方又は夜の時間の間、セキュリティ上の理由で空間を照明されるようにするため（防犯照明）、前記「エネルギ効率の良い光」の設定が用いられ得る。
− 公共輸送機関において、人々が通路及び待合い所を通って速く移動しているときには、前記「エネルギ効率の良い光」が用いられ得る。しかしながら、非常に混雑しており、人々が同じ位置でより長く待たなければならないときには、前記「健康に良い光」が用いられ得る。
− 飛行機においては、光の質は、前記飛行機の飛行時間に依存して設定されることができ、より短い飛行では、前記「エネルギ効率の良い光」が用いられ得る一方で、より長い飛行では、前記「健康に良い光」が用いられ得る。

ユーザは、前記照明システムが前記ユーザの滞在時間を容易に知るように、前記空間内の前記ユーザの存在を、例えばＲＦ通信を介して、前記照明システムに通信するパーソナルデバイスを携帯していてもよい。ユーザを識別し、前記ユーザの滞在時間を測定するために、ビデオ画像も用いられ得る。

照明装置という表現は、投光照明、アクセント照明及び作業灯のような装置を含む。この点において、「作業灯」は、その主な目的が、人々が、働く、回復する、休む及び／又は読書する領域又は空間を照明することにある照明装置、例えば、オフィス、病院、老人ホーム、精神療養所、レストラン、図書館、研究センター、家の中の部屋若しくは空間、又は駐車場、テラス若しく広告掲示板のような屋外空間の照明のための照明器具として理解されたい。

「白色光」という表現は、特定の光源の色度又は前記光源の「色点」を指す。白色光源の場合は、前記色度は、前記光源の「白色点」と呼ばれ得る。白色光源の白色点は、所与の温度まで加熱された黒体放射体によって発せられる光の色に対応する色度点の軌跡に沿って位置し得る。従って、白色点は、前記光源の相関色温度（ＣＣＴ）によって識別され得る。前記相関色温度は、前記加熱された黒体放射体が前記白色光源の色又は色相に対応する温度である。白色光は、典型的には、約2500Kと約20000Kとの間のＣＣＴを持つ。白色光は、一般照明のためには、一般に、約2700K及び6500Kの範囲内にあり、バックライト照明目的のためには、特に、約7000K及び20000Kの範囲内にあり、特に、ＢＢＬ（黒体軌跡）から約15SDCM(standard deviation of color matching)内、特に、ＢＢＬから約1０SDCM内、更により特には、ＢＢＬから約５SDCM内にある。約4000KのＣＣＴを持つ白色光は、ニュートラルな白色を持つ。約8000K以上のＣＣＴを持つ白色光は、色においてより青みがかっており、「冷白色」又は「クリスプホワイト」と呼ばれ得る。「温白色」は、色においてより赤みがかっている、約2500Kと約3000Kとの間のＣＣＴを持つ白色光を表わすために用いられ得る。

「発光ピーク」という表現は、近い／隣接する発光波長の光子放出数において少なくとも２倍の強さである発光波長における極大を意味する。

前記照明装置の実施例は、前記光源が光強度において調整可能（調光可能）であることを特徴とする。生物学的刺激が必要とされる用途、例えば、病院又は老人ホームにおいては、高い強度／高い色温度を含む動態曲線が用いられる。これは、視覚的不快感をもたらすかもしれず、片頭痛、視覚疲労及び不満すらもたらし得る。より低い強度の結果として、輝度コントラストを減らすが、生物学的反応の視覚的な心地よさを維持することによって、生物学的刺激及びエネルギ節約が、同時に考慮に入れられ得る。この点において、「調光可能」という表現は、前記光の強度又は明るさが、連続的なようにして又は少なくとも３段階に、制御可能であること、即ち、徐々に増光又は減光されることができ、最終的にオフ／オンにされることができることを意味する。とりわけ、ＬＥＤが、発光スペクトルの強度又はスペクトル分布の少なくとも１つを調整にするのに適している。なぜなら、これらは容易に調光可能であり、スペクトルを生成するための通常は大量のＬＥＤを考慮すると、アクティブ動作ＬＥＤの割合は容易に変更可能であるからである。それに対して、前記照明装置の実施例は、前記第１照明素子が、第１ＬＥＤを有し、前記第２照明素子が、第２ＬＥＤを有することを特徴とする。ほとんどの場合、前記作業灯は、例えば、7000K以下のＣＣＴを持つ白色光を得るために、第３照明素子として、好ましくは調整可能／調光可能な緑色発光ＬＥＤも有すると共に、第４照明素子として、好ましくは調整可能／調光可能な橙赤色又は赤色発光ＬＥＤも有する。

前記照明装置の実施例は、更に、前記白色発光スペクトルのメラトニン抑制が、前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの割合の調整によって影響を及ぼされない、又は換言すれば、原因として、前記調整と関連づけられないことを特徴とする。この効果を達成するため、互いに調整される発光スペクトルについて、本質的に、

ここで、Ｉ_１は、前記第１発光ピークにおける発光スペクトルの強度であり、
Ｒ_１は、前記第１発光ピークにおけるメラトニン反応であり、
Ｉ_２は、前記第２発光ピークにおける発光スペクトルの強度であり、
Ｒ_２は、前記第２発光ピークにおけるメラトニン反応であるという要件が満たされる。

青色障害関数は、だいたい400nmから500nmまで延在し、約435nmにおいて最大感度を持つ。本質的にメラトニン抑制曲線に対応する概日リズム反応関数は、より広く、即ち、400nm及び500nmをはるかに超えて延在する点、及び約465nmにおいて相対的に広い最高点を持つ点で、青色障害関数反応曲線と異なる。前記青色障害関数及び前記メラトニン抑制関数、２つの曲線の間のこれらの違いは、前記メラトニン抑制を本質的に影響を及ぼされない状態に保ちながら、安全で、より健康に良い光から、よりエネルギ効率の良い光へスペクトルを調整することを可能にする。エネルギ効率の良い450nmの青色励起スペクトルは、前記青色障害関数と事実上１００％の重なりを持つが、よりエネルギ効率の劣る470nmの青色励起スペクトルの、前記青色障害関数との重なりは、著しく少ない。従って、前記470nmの青色励起スペクトルは、前記450nmの青色励起スペクトルと比べて、より安全で、より健康に良いが、よりエネルギ効率が劣る。前記450nmの青色励起スペクトルと前記470nmの青色励起スペクトルとの両方とも、前記概日リズム反応関数とほぼ同じかなりの重なりを示し、両スペクトルは、前記概日リズムの制御のために効果的に用いられることができるが、この点において、前記470nmの青色励起スペクトルは、前記450nmの青色励起スペクトルとわずかに異なる。

上記のように、前記作業灯は、前記割合が、調整可能な光フィルタによって、従って、必ずしも前記照明素子のいずれかをオン／オフに切り替えることなしに、制御され得ることを特徴とし得る。前記調整可能な光フィルタの可視スペクトルにおける有効範囲は、好ましくは、500nm以下の波長であるが、特には、460nm以下の波長範囲に対して有効に調整可能である。吸収フィルタは幾らかの光損失をもたらすので、前記フィルタの使用は、可能な限り、特定の波長範囲に、即ち、この特定の場合には、障害リスクに関連する青色光の範囲に、即ち、430乃至460nmの範囲に限定されるべきである。他の例においては、前記調整可能なフィルタは、遮られ、反射された光の再利用を可能にする遮光反射フィルタであり、従って、前記反射フィルタは、場合によっては、吸収フィルタより効率的である。前記調整可能な光フィルタを制御する便利な方法は、電気的に制御するものである。このような電気的に調整可能なフィルタの適切な技術は、以下のものを含む。
− 面内電気泳動又は動電学：これらの技術においては、（流体中に懸濁している）帯電粒子が、或る領域内及び外に動かされることができ、従って、光学特性を変える。前記粒子が、500nm以下からの、又は更に効果的には、450nm以下からの波長の光を遮る材料を含む場合には、所望のフィルタ効果が得られる。このような特性を持つ黄色材料は、Contamac社によって、http://www.contamac.com/files/Contamac%20Blue%20Light%20Article.pdfに記述されている「CI26 yellow」であり得る。http://www.contamac.com/Products/Intraocular-Lenses/CI26.aspxも参照されたい。一般に、電気光学活性粒子は、光学材料から構成され、電荷を得るよう化学的に官能化されてもよく、又は前記粒子は、前記光学材料を含むマトリックス（又はシェル）から構成されてもよい。後者の場合には、前記光学材料は、色素であってもよい。光拡散が望まれない限り、一般に、後方散乱の発生を防止することは好ましく、これは、前記流体と屈折率整合されているマトリックス材料を用いる、光の波長より小さい粒子を用いることによって達成され得る。電気泳動デバイス及び動電式デバイスは、薄い可撓性フォイルにおいて、又はガラス基板の間に、作成され得ることが明らかになった。これらは、ＬＥＤに付加されるフィルタに適していると考えられる。
− エレクトロウェッティング：機能は、或る程度、電気泳動に類似しているが、粒子ではなく、液滴が動かされるという大きな違いがある。これは、前記光学材料は、色素でなければならない、又は溶けなければならないことを意味する。可撓性フィルタフォイルを作成することは、より困難であり得る。

原則的に、スペクトルが、460nm未満の波長が遮られる又（鏡面的に）反射されるように適応される場合には、切り替え可能な窓のためのあらゆる技術、例えば、液晶、エレクトロクロミック、エレクトロフルイディック(electrofluidics)、ＳＰＤが、考慮に入れられ得る。

本発明は、更に、本発明による照明装置を有するが、前記調整可能な光フィルタが、個人が着用可能なものであり、好ましくは、前記着用可能なものが、帽子、メガネ及びブルカから成るグループから選択されるパーツのキットに関する。前記個人が着用可能なものは、前記光源から機械的に分離されており、即ち、少なくとも前記光源の発光領域内では、前記光源に対して自由に移動可能である。これらの着用可能な、個人向けの調整可能なフィルタの利点は、より良い個人専用化であり得る。その場合、照明器具の１つのセットによって、複数のユーザが存在する状態で、光は、青色障害リスクからの目の保護を必要とする人々が存在する領域においても、依然として、エネルギ効率の良い状態に保たれ得る。

前記照明装置の実施例は、2500K乃至6000Kの範囲内のＣＣＴを持つ光を発する。これらの相対的に低いＣＣＴにおいては、前記スペクトル出力における前記青色放射線の寄与は相対的に低く、従って、通常適用される屋内照明レベルの場合は、眼病を持つ老人の網膜損傷のリスクは許容可能に低い。通常の屋内照明レベルは、一般に、600乃至1000luxの範囲内である。

本発明は、更に、本発明による照明装置と、ユーザ携帯デバイスと、動作中、センサデータを測定又は検出するよう構成されるセンサ及び／又はクロックであって、前記センサデータが、前記ユーザ携帯デバイスの位置、（周囲）スペクトル照明条件、及び前記ユーザ携帯デバイスの、前記（周囲）スペクトル照明条件への暴露時間を含むセンサ及び／又はクロックとを有する照明システムであって、前記センサが、更に、前記センサデータに基づくセンサ信号を前記制御ユニットに供給するよう構成され、前記センサ信号が、前記制御ユニットによって、動作中、前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの割合と、それらの絶対発光強度との両方を調整するよう処理される照明システムに関する。

前記ユーザ携帯デバイスには、通常、前記照明システムを、前記（周囲）スペクトル照明条件に適応される、効率の良い照明条件と、効率は劣るが、より安全で、より健康に良い照明条件との間の良いバランスを持つ光を供給するようにする一般データがアップロードされ得る。更に、前記照明システムの実施例は、前記ユーザ携帯デバイスに、個人ユーザデータ、例えば、性別、年齢、人種、及び例えば、眼鏡又はコンタクトレンズ着用のような個人の目の特徴がアップロードされることを特徴とする前記個人ユーザデータと前記センサデータとの両方とも、前記制御ユニットによって、動作中、前記発光スペクトルと前記強度との両方を、前記個人ユーザに合わせて調節するよう処理される。照明条件は、このようにして個人向けに変えられ、従って、特定の個人のために最適化され得る。見心地のよさの或る側面は、作業シーンにおける色及び細部の識別を含む。人間の目は、より高い照明レベルで最善を成す傾向がある。しかしながら、より高い照明レベルは、一般に、より高い線量の有害な青色光へのより多くの暴露に起因するより高い障害リスクを伴う。人の、前記青色光への暴露レベル及び時間をモニタする前記センサは、前記制御ユニットにセンサ信号を供給する。前記制御ユニットは、このセンサ信号を、前記人の個人データと比較し、続いて、前記スペクトル出力における障害リスクを伴う青色光の量に関して、又は前記照明レベル、例えば、一般に、眼病を持つ老人の網膜損傷において許容可能に低いリスクを伴うと認められる、多くて2000lux、例えば、1000luxの照明レベルに関して、前記照明装置のスペクトルを適応させる／修正する。このようにして、障害リスクを含む、青色光に起因する前記人への目の損傷におけるリスクは、抑制される。老人ホームにおいては、生物学的な効果をもたらすために、1000luxを、２時間、前記目に当てることは、非常に効果的であると考えられる。前記スペクトルにおける青色光の量の修正は、前記調整可能なフィルタ又は前記照明素子の一度だけの切り替えを介する、前記２つの状態、「エネルギ効率の良い光」と「健康に良い光」との間の一度だけの切り替えを介して、達成されることができ、又は他の例においては、或る観察可能ではない周波数で、前記調整可能なフィルタ又は前記照明素子を、前記２つの状態の間で切り替えることによって、視覚について妥協せずに、おそらくずっと良く達成され得る。

本発明は、更に、効率の良い照明、相対的に安全で健康に良い照明、及びこれらの効率の良い照明と相対的に安全で健康に良い照明との間の中間の動作状態を供給するための、本発明による照明装置及び照明システムの使用に関する。

ここで、例示的な、非限定的な、概略的な図面を用いて、本発明を更に説明する。
本発明によるスタンド照明装置の全体図を示す。 本発明による照明装置によって発せられるような第１発光スペクトルの例を示す。 本発明による照明装置によって発せられるような第２発光スペクトルの例を示す。 各々、図２Ａ、図２Ｂの照明装置の発光スペクトルの青色部分の、青色障害関数及び概日リズム反応関数との重なりを示す。 青色障害リスクを伴う青色光の線量の制御を備える対話式照明システムの概略的な図面を示す。

図１は、反射器７を備えるハウジング５内に光源３を有し、ハウジングが柔軟関節棒９を介して台座１１に接続されている照明装置１、この図においては、電気スタンドを示しているが、他の例においては、この反射器は、なくてもよく、又は拡散器であってもよい。台座は、制御ユニット１３と、強度調節ノブ１５と、第１制御ノブ１７とを含む。照明装置は、電気ケーブル１９を介して主電源に接続可能である。光源は、少なくとも第１照明素子２３及び第２照明素子２５を含む複数のＬＥＤ２１を有する。図に示されている実施例は、更に、第３照明素子として、少なくとも１つの緑色発光ＬＥＤ２２を有すると共に、第４照明素子として、少なくとも１つの橙赤色発光ＬＥＤ２４を有する。第１及び第２照明素子の両方とも、単一のＬＥＤ又は複数のＬＥＤであり得る。照明装置は、その光源によって、好ましくは白色スペクトルのビーム３１を発し、それは、制御ノブ１７を介して、強度、及び／又はスペクトル組成（とりわけ、第１発光ピークと第２発光ピークの割合）が調整される光源光である。少なくも第１照明素子によって発せられる光の強度は、ノブ１７によって、第２照明素子とは無関係に、制御されることができ、逆の場合も同じである。第１及び第２照明素子の両方の強度が、減光若しくは増光することによって、又は各々の複数のＬＥＤの一部をオン／オフすることによって、調節され得る。照明装置から反射器の光出射窓３３を通して外部へ発せられるようなビーム３１の強度は、ノブ１５によって調節可能である。更に又は代わりに、反射器は、照明装置によって発せられるビーム３１のスペクトル組成の調整のための調整可能なフィルタ２７を収容する。前記調整可能なフィルタ２７は、図１にも示されており、第２制御ノブ２９によって調整可能である。各々の目は、ユニークなものであり、様々な環境下で様々に反応するという事実に適応するため、スペクトル及び強度において調整可能である光がこのようにして供給される。従って、効率的な照明と、より効率的でない照明との間の調整をもたらすが、より安全で、より健康に良い照明をもたらす、調光可能であり、且つ異なるスペクトルの発光を可能にする、例えば図１に示されているような照明装置が供給される。

図２Ａ及び２Ｂは、各々、本発明による照明装置によって発せられるような第１発光スペクトル４１及び第２発光スペクトル４３の例を示している。両スペクトルは、ＬＥＤ青色励起及び蛍光体の組み合わせを含む各々のＬＥＤによって得られる。ＬＥＤ励起からの青色光は、蛍光体により、部分的に透過されると共に、部分的に吸収され、より長い波長の光に変換され、透過光及び変換光の組み合わせは、白色光をもたらす。図２Ａに示されているスペクトルは、より安全で、より健康に良い、より刺激的な光を供給し、「470nmのＬＥＤ青色励起」の使用により約470nmにおいて第１最高点４５を備えるスペクトルの青色部分における１つのピークを持つ。図２Ｂのスペクトルは、図２Ａのスペクトルと比べて、より効率的ではあるが、より多くの青色障害リスクを伴う照明を供給し、「450nmのＬＥＤ青色励起」の使用により約450nmにおいて第２最高点４７を備えるスペクトルの青色部分における１つのピークを持つ。両スペクトルは、日光のスペクトルに対応する約6500Kの相関色温度（ＣＣＴ）を持つ。同じＣＣＴを達成するため、第１最高点から第２最高点へのシフトは、例えば、スペクトルの橙赤色部分におけるピーク４９がスペクトルの黄色波長範囲の方へ幾らかシフトされる、より長い波長範囲におけるスペクトルのわずかな修正を介して、説明される。両スペクトルのＣＣＴは同じであるが、これらのスペクトルは、各々、例えば、応答者の経験される長期にわたる注意力及び活力において、固有の特性及び効果を持つ。

図３は、各々、図２Ａ、図２Ｂの照明装置の発光スペクトルの青色部分の、青色障害関数及び概日リズム反応関数との重なりを示す。図３の全ての曲線が、波長の関数として１００％に正規化されたスケールで示されている。図３に示されているように、青色障害関数５１は、だいたい400nmから500nmまで延在し、約435nmにおいて最高点５３を持つ。概日リズム反応関数５５は、青色障害関数と比べて更により広く、400nm及び500nmをはるかに超えて延在し、約465nmにおいて相対的に広い最高点５７を持つ。エネルギ効率の良い450nmの青色励起スペクトルは、青色障害関数と事実上１００％の重なりを持つのに対して、よりエネルギ効率の良くない470nmの青色励起スペクトルの、青色障害関数との重なりは、著しく少ない。従って、470nmの青色励起スペクトルは、450nmの青色励起スペクトルと比べて、より安全で、より健康に良いが、エネルギ効率では劣る。450nmの青色励起スペクトル及び470nmの青色励起スペクトルの両方とも、概日リズム反応関数とのかなりの重なりを示しており、両スペクトルは、概日リズムの制御のために用いられ得るが、470nmの青色励起スペクトルは、この点において、450nmの青色励起スペクトルと比べてわずかに異なる。メラトニン抑制を基本的に影響を受けない状態に保ちながら、安全で、より健康に良い光からより効率的な光に調整するための可能性を示すために、図３は、第１発光は、480nmにおいてピークに達し、第２発光は455nmにおいてピークに達する場合、並びに各々の強度Ｉ_１、Ｉ_２、各々のメラトニン反応Ｒ_１、Ｒ_２、及び各々青色障害反応Ｂ_１、Ｂ_２を示している。発光スペクトル間の比較は、基本的に、

ここで、Ｉ_１は、第１発光ピークにおける発光スペクトルの強度であり、
Ｒ_１は、第１発光ピークにおけるメラトニン反応であり、
Ｉ_２は、第２発光ピークにおける発光スペクトルの強度であり、
Ｒ_２は、第２発光ピークにおけるメラトニン反応であるという要件を満たすことが明らかとなった。

それでも、第１及び第２発光最高点における青色障害関数に対する反応は、２倍より多く異なる。

図４は、青色障害リスクを伴う光の線量の制御を備える対話式照明システム１００の概略的な図面を示している。照明システムは、本発明による照明装置１と、ユーザ携帯デバイス１１０と、動作中センサデータを測定又は検出するよう構成されるセンサ１２０及び／又はクロックとを有する。照明装置は、組込調整可能フィルタ２７と、光源（図示せず）と、制御ユニット１３とを有し、制御ユニット１３は、この図においては、照明装置の外部の、照明システム内の他の場所に配置されている。センサは、センサデータに基づくセンサ信号１３０を介して制御ユニットと通信するよう構成され、前記センサ信号は、制御ユニットによって、動作中、第１発光ピークと第２発光ピークの割合と、それらの絶対発光強度との両方を調整するよう処理される。

位置検出として、例えばブルートゥース信号又はＷｉｆｉ信号の信号強度の測定が用いられ得る。青色障害エネルギの線量は、青色障害エネルギに暴露期間を乗算した積である。照明システムの初期較正後、部屋内にどのくらいの線量が存在するかは照明設定の関数として既知である。所与の最大線量に対して、最大露光時間がある。式では、

となり、Ｂ（λ）は、波長の関数としての青色障害放射線に対する感度曲線であり、Ｉ（λ）は、発せられる光のスペクトルパワー分布であり、Δｔは、発せられる光の暴露時間である。

調整可能フィルタは、ＬＥＤモジュールに組み込まれてもよく、又は（例えば、光拡散器に含まれる）照明器具の一部であってもよい。他の実施例においては、調整可能フィルタは、照明器具に組み込まれず、照明器具から遠く離れている。これは、例えば、照明器具に付され得る、又は照明器具の前に配置され得る、又はテーブルの上に吊るされ得る（アフターマーケット）パネル又はフォイルであり得る。それどころか、それは、例えば、眼鏡（例えば、グーグルグラス）、又はことによると、帽子の形で、個人消費者に「取り付け」られてもよい。遠隔フィルタの利点は、照明器具の１つのセットで、複数のユーザがいる状態でも、人々が存在する領域外の光が依然として明るく保たれ得る、より良い個人専用化であり得る。

Claims (14)

1. 2500乃至20000Kの範囲内の相関色温度を持つ白色発光スペクトルの光源光を生成するよう構成される光源と、
   460乃至490nmの波長範囲内の第１発光ピークと430乃至460nmの波長範囲内の第２発光ピークの割合に関する前記光源光の調整のために照明素子を制御するよう構成される制御ユニットとを有する照明装置であって、
   前記照明素子が、調整可能な光フィルタ、切り替え可能な照明素子、及び調光可能な照明素子のうちの少なくとも1つであり、
   前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの割合の調整による前記白色発光スペクトルの相関色温度のシフトが、490nmより長い波長範囲内の発光スペクトルの調節によって元に戻される照明装置。
2. 前記照明素子が、調光可能な青色発光照明素子、切り替え可能な青色発光照明素子、及び調整可能な青色光フィルタのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記照明素子が、前記光源の調光可能な照明素子、及び前記光源の切り替え可能な照明素子のうちの少なくとも１つであり、
   動作中、460乃至490nmの波長範囲内に第１最大発光ピークを持つ光を発する第１照明素子と、
   動作中、430乃至460nmの波長範囲内に第２最大発光ピークを持つ光を発する第２照明素子とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記第１照明素子が、第１ＬＥＤを有し、前記第２照明素子が、第２ＬＥＤを有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記第１発光ピークが、465乃至475nmの波長範囲内にあり、前記第２発光ピークが、445乃至455nmの波長範囲内にあることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の照明装置。
6. 前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの割合の調整であって、互いに調整される発光スペクトルについて、本質的に、
   

   

   ここで、Ｉ_１は、前記第１発光ピークにおける発光スペクトルの強度であり、
   Ｒ_１は、前記第１発光ピークにおけるメラトニン反応であり、
   Ｉ_２は、前記第２発光ピークにおける発光スペクトルの強度であり、
   Ｒ_２は、前記第２発光ピークにおけるメラトニン反応であるという要件が満たされる調整によって、前記白色発光スペクトルのメラトニン抑制が影響を及ぼされないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記調整可能な光フィルタが、460nm未満の波長範囲、好ましくは、430乃至460nmの波長範囲に対して調整可能であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
8. 請求項７に記載の照明装置を有するパーツのキットであって、前記光源と前記調整可能な光フィルタとが、互いに機械的に分離されており、前記調整可能な光フィルタが、個人が着用可能なものであり、好ましくは、前記着用可能なものが、帽子、メガネ及びブルカから成るグループから選択されることを特徴とするパーツのキット。
9. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置、又は請求項８に記載のパーツのキットと、
   ユーザ携帯デバイスと、
   動作中、センサデータを測定又は検出するよう構成されるセンサ及び／又はクロックであって、前記センサデータが、前記ユーザ携帯デバイスの位置、（周囲）スペクトル照明条件、及び前記ユーザ携帯デバイスの、前記（周囲）スペクトル照明条件への暴露時間を含むセンサ及び／又はクロックとを有する照明システムであって、
   前記センサが、更に、前記センサデータに基づくセンサ信号を前記制御ユニットに供給するよう構成され、前記センサ信号が、前記制御ユニットによって、動作中、前記第１発光ピークと前記第２発光ピークの割合と、それらの絶対発光強度との両方を調整するよう処理される照明システム。
10. 前記照明条件が、2000luxの最大照明レベル以下に設定されることを特徴とする請求項９に記載の照明システム。
11. 前記ユーザ携帯デバイスに、個人ユーザデータがアップロードされ、前記個人ユーザデータと前記センサデータとの両方が、前記制御ユニットによって、動作中、前記発光スペクトルと前記強度との両方を、個人ユーザに合わせて調整するよう処理されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の照明システム。
12. 前記照明システムが、動作の手動制御のためのユーザインタフェースを更に有し、好ましくは、前記ユーザインタフェースが、スマートフォン、遠隔制御装置、ラップトップ及びタブレットから成るグループから選択されることを特徴とする請求項９、１０又は１１に記載の照明システム。
13. 調整可能な、動作の少なくとも２つの互いに異なるモードを供給するための請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明装置の使用であって、前記２つのモードのための発せられる光が、少なくとも、効率、及び発せられる青色障害リスク放射線の割合において異なる使用。
14. 調整可能な、動作の少なくとも２つの互いに異なるモードを供給するための請求項９、１０、１１又は１２に記載の照明システムの使用であって、前記２つのモードのための発せられる光が、少なくとも、効率、及び発せられる青色障害リスク放射線の割合において異なる使用。

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