[发明专利]多层光干涉滤片

说明书

技术领域

本发明涉及一种滤光设备，特别涉及一种设备，其用来过滤来自广谱发光二极管装置的光，以减少LED对星空观测、人体健康、道路安全、植物和昆虫死亡率的负面影响。

背景技术

在照明设备中白色发光二极管(以下称为LED或者LED)成就了技术革命。LED技术与传统使用的照明技术相比有很多优势。LED的一个主要优势在于其极长的使用寿命，这限制了与其使用相关的维护费用。LED的另一个优势在于其很容易被控制或者调节。LED提供极大的发光效率。

当前最大的发光效率是由可见的蓝色光谱中发射的LED实现的。为了使用LED产生白光，最有效的方法包括使用蓝色LED激发含磷涂层。磷允许蓝光的重要组成部分转换为白光(广谱光)。因此，白色LED的电磁波谱被称作白色光谱的叠加，其用蓝色峰值遮盖大部分可见光(见图5中的虚的曲线)。

在合成光谱中存在的蓝色峰值对环境、道路安全和人体健康造成重要问题。当然，蓝光的散射比黄光或红光更有效。因此，由于蓝光在大气中较任何一种其他较长波长的颜色而具有更显著的散射效率，所以其易于造成更多的天文学光污染，尤其是对于在光源附近的观察者来说。减少蓝色量的第二个正面影响与光散射到人眼时的眩目有关。这种现象随着人群年龄的增大而显著，因为随着年龄增加眼睛变得没那么透明。眩目是交通事故的潜在原因。少量蓝光不会吸引昆虫。因此，该滤片可以大幅度降低街灯附近的昆虫死亡率。已经估计到死亡率为每个街灯每晚大约150个昆虫。

此外，蓝光在包括人类的若干物种的生理周期调节(生物钟)方面起到重要作用。事实上，人类的这种周期调节是通过位于眼睛视网膜内对视力没有帮助的光感受器部分实现的。当该光感受器受到刺激时，抑制褪黑激素的产生，因此可以调节清醒周期。相反地，不存在蓝光时，分泌(secteted)褪黑激素，使肌体处于休息状态。除了对生理周期的调节作用之外，褪黑激素还是强大的抗氧化剂，其允许修复癌前期细胞(正如在老鼠中所证明的)，因此可以减小发展成某种癌症的风险。

2001年Brainard等人以及2001年Thapan等人表征了抑制褪黑激素的光谱响应。这项功能被称为褪黑激素抑制作用光谱(以下称为MSAS)。基于MSAS的滤光减少了由于暴露于LED灯造成的褪黑激素抑制对人类健康的负面影响。此外，当基于MSAS的过滤而减少或者消除蓝色峰值时，使用其过滤LED的光也能减少LED对星空观测、道路安全和植物的负面影响。

多层光干涉滤片在现有技术中是众所周知的。这类滤片已经被用来过滤来自各种光源的光。发明者知晓涉及多层层状物的若干专利，包括下列美国专利：Dimmick的2,412,496、Widhop和Dimmick的2,624,238、Ritter和Pulker的3,853,386、van der Wal等人的4,099,840、Thelen的4,373,782、Maruyama等人的4,838,629、Nakajima等人的5,007,710、von Gunten等人的5,274,661、Cushing的5,926,317、Kamikawa的7,227,691。这些专利中的几个描述了一种多层光干涉滤片，其包括具有不同厚度的多个层，其通过光学干涉过滤或者反射来自光源的光。

此外，滤光可被用于光生物效应，特别是用来实现抑制人类褪黑激素分泌的操作性影响。发明者知晓Gott的美国专利5,274,403、Casper等人的美国专利7,520,607和Jou的美国专利申请US 2012/0008326。根据光生物参数的这种多层光干涉滤片的设计是非常少见的。发明者知晓的是，Girerd的美国专利5,083,858提供一种出于光生物目的的多层滤光太阳镜。

这种发明没有根据褪黑激素抑制的具体的多个最大量光谱响应来过滤光。此外，多层光干涉滤片未被用于直接由光源过滤来自LED的光以便减少上述的不良效果。

本发明通过使用根据MSAS提供透射的多层光干涉滤片克服现有技术的一些缺陷。MSAS的一个特征在于在频谱函数曲线上存在次级最大值。MSAS可表征为两个非对称对数正态分布的和。这种功能不能通过使用简单的截止滤片进行处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以实现这种过滤的多层光干涉滤片，这种过滤包括在需要增强过滤较大的波长时存在次级最大值。