[发明专利]昼夜节律照明设备

说明书

本申请公开了昼夜节律照明设备，其包括：壳体；包含第一光源和第二光源的两个光源；和控制逻辑；其中，第一光源具有显色指数CRI>80及在410‑490nm波长范围具有光谱功率分布SPD>20％和在低于400nm波长范围具有SPD<3％；第二光源具有CRI>80及在410‑490nm波长范围具有SPD<5％和在低于400nm波长范围具有SPD<3％；所述控制逻辑能够通过在保持所述设备的固定总功率消耗的同时调节第一光源和第二光源的输出百分比而连续调整所述设备的色温；及所述控制逻辑能够根据昼夜节律自动调整所述设备的色温。

技术领域

本发明属于照明设备领域，尤其涉及一种昼夜节律(昼夜)照明设备。

背景技术

众所周知，昼夜节律影响包括人类的动物的行为。研究已表明，基于昼夜节律的照明设备的昼夜节律照明可提高医院中患者的康复。昼夜节律照明这样起作用：富蓝光的光刺激人体的意识和警惕水平，因而适合工作时间；蓝光减少的光将人体压制到较低警惕水平，因而适合下班时间。此外，已确定人对光谱的昼夜节律反应曲线不同于人的视觉反应曲线。图1示出了六种不同光源的光谱功率分布(SPD)(来源：International Well BuildingInstitute,https://standard.wellcertified.com/sites/default/files/Melanopic％20Ratio.xlsx)。每一图左部的钟形曲线为昼夜节律反应曲线或黑视素(melanopic)曲线。每一图右部的钟形曲线为视觉反应曲线或适光曲线。从这些图可以看出，日光具有最均匀分布的SPD。人造光源的SPD彼此不同。一些光源(如4000K LED)在450-490nm蓝光范围具有明显更高的SPD。人造光源的SPD在可见光范围(视觉反应曲线下面覆盖的区域)也大大不同。

倘若不同光源具有不同的SPD，则怎样选择高昼夜节律照明使用的光源和怎样选择低昼夜节律照明使用的光源？在确定光源的昼夜节律质量时一个常用的度量为黑视素-适光比，也称为M/P比。其将黑视素曲线下的加权SPD与适光曲线下的加权SPD进行比较。图1中的六种光源的M/P比如图2中所示。具有较高M/P比的光源被认为更适合高昼夜节律照明应用。从图2可以看出，日光具有最高的M/P比即1.128，这可导致M/P比是光源的昼夜节律质量的良好度量的结论。然而，由于下述两个原因，在确定照明设备的昼夜节律质量时仅M/P比并不足够。首先，具有高M/P比的光源起初可能不是好光(在一般照明的意义上)。考虑在蓝光波长范围具有几乎95％SPD的蓝光，其因而具有极高的M/P比(比日光高得多)。然而，由于其有限的SPD范围，蓝光并非一般昼夜节律照明的好选择。这导致适合高昼夜节律模式的照明设备不仅需要在黑视素曲线下具有可观的SPD而且需要具有良好的总照明质量的意见。仅基于其M/P比判断照明设备的昼夜节律质量并不足够。总照明质量的测量应是良好昼夜节律光源条件的一部分。一个普遍接受的光质量度量是显色指数(CRI)。

M/P比的第二限制在于没有考虑在UV波长(<400nm)的SPD。在UV范围具有强SPD的照明设备，无论其M/P比如何，由于UV光导致皮肤癌的风险，其均不适合一般昼夜节律照明使用。有建议在评估良好的一般昼夜节律照明设备时还包括UV谱功率条件。

已提出精心设计的昼夜节律照明设备应同时满足下述五个实质条件。第一，应提供无论其照明模式或色温如何均具有高CRI的高质量光。第二，其应无UV或者具有可忽略的UV SPD。第三，好的昼夜节律照明设备应支持至少两种照明模式：高昼夜节律照明模式(用于高生物意识)及低昼夜节律照明模式(用于使生物意识平静下来)。高昼夜节律照明模式需要使用富蓝光光源，低昼夜节律照明模式需要使用蓝光减少光源。第四，其应支持从高昼夜节律照明模式到低昼夜节律照明模式的逐渐过渡，反之亦然。从富蓝光的光突然切换到蓝光减少的光不自然也不舒适。如果光从富蓝光模式逐渐并连续地变化到蓝光减少模式，对人眼更舒适。第五，昼夜节律照明设备提供根据昼夜节律时间表自动调整其光的装置。