生理节奏友好的LED光源制造技术

本发明专利技术公开了一种生理节奏友好的LED光源。另外，本发明专利技术公开了用于提供生理节奏友好的LED光源的方法和设备。形成一种光源，以包括第一LED发射(例如，发射第一光谱的一个或多个LED)和第二LED发射(例如，发射第二光谱的一个或多个LED)，其中，将第一和第二LED发射以第一比率和第二比率组合，使得在从第一比率变化至第二比率的同时，在保持显色指数高于80的同时改变相对生理节奏刺激。

【技术实现步骤摘要】
生理节奏友好的LED光源
本公开内容涉及照明产品的领域，更特别地，涉及用于提供生理节奏友好的LED 光源的设备和方法。
技术介绍
识别与生理节奏系统相连的人眼中的不可见感光器（所谓的视网膜特化感光神 经节细胞，或ipRGC)，已在各种光谱对人的健康和舒适的作用方面引起相当大的兴趣。高 生理节奏刺激可以导致积极的效果，例如，重置睡眠模式、改善情绪、增加警惕性和认知能 力，以及减轻季节性情感抑郁症。然而，时间丢失的生理节奏刺激还会与内部生物钟的中断 和褪黑素抑制相关，并可以与诸如癌症、心脏病、肥胖症和糖尿病的疾病相关。 生理节奏刺激与糖皮质激素升高和褪黑素抑制相关，并且，对蓝色波长范围中的 光最敏感。由于基于蓝原色磷转换的发白光LED的发光二极管（LED)照明产品占优势，所 以，已经产生这样的情况：包含最多LED的照明源具有比其旨在替换的传统源更高级别的 生理节奏刺激。 另外，照明产品是几乎不可调节的（仅除了变暗以外），并且，传统的照明产品相 对于每日或生理节奏周期无法解决对人的影响。更差地，表面上可调节的传统的照明产品 在可调节的范围内无法产生良好的显色性。 所需要的是一种或多种用于构造照明产品的技术，其中，可控制发光（例如，LED 发光），以在提供所需的光质量方面（例如，相关色温（CCT)和显色指数（CRI))的同时，提 供不同级别的生理节奏刺激。还需要一种照明系统，其中，光发射的第一比例和第二比例是 这样的，使得从第一比例改变成第二比例可在将CRI保持高于80且将CCT保持在指定范围 内的同时，改变相对生理节奏刺激。 上述传统技术无法以有效的方式实现生理节奏友好的LED光源。因此，需要改进 的方法。
技术实现思路
关于人的生理节奏（昼夜节律）系统刺激，可通过以与自然出现的方式（一天中 的日光作用）类似的方式刺激生理节奏光循环，来实现积极的好处并避免有害的作用，即， 与早晨和中午的商监色含量相关的明壳照明等级，以及夜晚的更低的光级和大幅减少的监 色含量。 本文公开的实施方式描述了如何制造和使用不同LED发射光谱的各种组合，以及 如何制造可调节以在保持合理的显色性（CRI > 80且R9 > 0)和白色点的同时，在从高生 理节奏刺激光到低生理节奏刺激光的范围中循环的白光源。 在第一方面中，提供这样的光源，其包括特征在于第一发射的至少一个第一 LED 发射源；以及特征在于第二发射的至少一个第二LED发射源；其中，第一发射和第二发射被 构造成提供第一组合发射和第二组合发射，第一组合发射的特征在于第一 SH)和部分Fvl 及Fcl ;第二组合发射的特征在于第二SF1D和部分Fv2及Fc2 ;Fvl表示从400nm到440nm波 长范围内的第一 SH)的功率部分；Fcl表示从440nm到500nm波长范围内的第一 SH)的功率 部分；Fv2表示从400nm到440nm波长范围内的第二SF1D的功率部分；Fc2表示从440nm到 500nm波长范围内的第二SPD的功率部分；第一 SH)和第二SH)具有高于80的显色指数； Fvl至少是0. 05 ;Fc2至少是0. I ;Fcl比Fc2小至少0. 02。 在第二方面中，提供这样的显示系统，其包括特征在于第一发射的第一 LED发射 源；以及被构造为发出第一 Sro的显示器，第一 Sro的特征在于400nm到435nm范围内的功 率的第一部分Fvl ;其中，该显示系统的特征在于至少70%的NTSC的颜色范围；第一 SH)基 本上是白色（白光）的，其中CCT的范围是从3000K到9000K;并且Fvl至少是0. 05。 在第三方面中，提供这样的光源，其包括被构造为发出一次发射的LED装置；与 该一次发射光学耦合的一种或多种波长转换材料；其中，该一次发射的一部分由波长转换 材料吸收，以产生二次发射；其中，一次发射和二次发射的组合产生白光，其特征在于具有 CCT和显色指数的SPD ;其中，Sro功率的至少5%在从400nm到435nm的波长范围内；其中， sro的生理节奏刺激小于具有相同色温的参考发光体的生理节奏刺激的80%;并且其中，白 光的特征在于高于80的显色指数。 在第四方面中，提供这样的照明系统，其包括被构造为发出特征在于一次SPD的 一次发射的LED装置；与该一次发射光学耦合的至少一个磷光体，其中，该至少一个磷光体 的特征在于蓝青色波长区域内的可饱和吸收；其中，LED装置被构造成由被构造为使一次 发射变暗的功率信号控制；其中，在第一功率级，该系统发出第一 SPD，其特征在于从440nm 到500nm的波长范围内的光谱功率的第一部分fcl ;其中，在第二功率级，该系统发出第二 SPD，其特征在于从440nm到500nm的波长范围内的光谱功率的第二部分fc2 ;并且其中，第 二功率级小于第一功率级，并且，第二部分fc2小于第一部分fcl的80%。 【附图说明】 本领域的技术人员将理解，这里描述的附图仅是为了说明的目的。这些图的目的 并不是限制本公开的范围。 图IA是示出了根据一些实施方式的用来调节生理节奏友好的LED光源的生理节 奏刺激波长范围的图示。 图IB示出了光源对生理节奏系统的影响如何依比例决定相关措施。 图IC示出了根据一些实施方式的对于峰值在465nm的生理节奏刺激波长范围的 不同的半峰全宽，对由原色LED(发紫光至蓝光）和发绿光及发红光的磷光体一起组成的 3300K的白光源的相对生理节奏刺激。 图ID示出了根据一些实施方式的对由原色LED (发紫光至蓝光）和发绿光及发红 光的磷光体一起组成的，标准化至在600nm发射的3300K的白光源的SPD。 图IE示出了根据一些实施方式的根据原色LED发射峰值波长，对3300K下的基于 两个磷光体的LED白光源的生理节奏刺激。 图IF示出了根据一些实施方式的对于暴露90分钟，预测的褪黑素抑制与在眼光 水平处的照明的关系。 图2A示出了根据一些实施方式的用于构造生理节奏友好的LED光源的波长组合 的LED光谱功率分布（sro)。 图2B示出了根据一些实施方式的与用于构造生理节奏友好的LED光源的第一LED 发射相应的SPD。 图2C示出了根据一些实施方式的与用于构造生理节奏友好的LED光源的第二LED 发射相应的SPD。 图3A是示出了根据一些实施方式由生理节奏友好的LED光源在三种不同的色温 下表现出的显色特性的图。 图3B是示出了根据一些实施方式从生理节奏友好的LED光源在三种不同的色温 下产生的相对生理节奏刺激的图。 图4A示出了根据一些实施方式用来产生可基于可测量方面和/或环境变化调节 的LED白光源的光带的一个实例。 图4B示出了具有30nm半峰全宽（FWHM)且峰值在465nm的更窄带的（高斯）生 理节奏刺激范围。 图4C1和图4C2分别示出了根据一些实施方式的第一紫色充能（泵浦）双磷光体 LED和第二紫色充能（泵浦）蓝磷光体LED。 图4D1示出了图4C1和图4C2的单独的和组合的基于LED的发射光谱。 图4D2示出了根据一些实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源，包括：特征在于第一发射的至少一个第一LED发射源；以及特征在于第二发射的至少一个第二LED发射源；其中，所述第一发射和所述第二发射被构造成提供第一组合发射和第二组合发射；所述第一组合发射的特征在于第一SPD以及部分Fv1和Fc1；所述第二组合发射的特征在于第二SPD以及部分Fv2和Fc2；Fv1表示从400nm到440nm的波长范围内的所述第一SPD的功率的部分；Fc1表示从440nm到500nm的波长范围内的所述第一SPD的功率的部分；Fv2表示从400nm到440nm的波长范围内的所述第二SPD的功率的部分；Fc2表示从440nm到500nm的波长范围内的所述第二SPD的功率的部分；所述第一SPD和所述第二SPD具有高于80的显色指数；Fv1至少是0.05；Fc2至少是0.1；并且Fc1比Fc2小至少0.02。

【技术特征摘要】
2013.08.29 US 61/871,525;2014.06.26 US 14/316,6851. 一种光源，包括： 特征在于第一发射的至少一个第一 LED发射源；以及 特征在于第二发射的至少一个第二LED发射源；其中， 所述第一发射和所述第二发射被构造成提供第一组合发射和第二组合发射； 所述第一组合发射的特征在于第一 SPD以及部分Fvl和Fcl ; 所述第二组合发射的特征在于第二SPD以及部分Fv2和Fc2 ; Fvl表示从400nm到440nm的波长范围内的所述第一 SPD的功率的部分； Fcl表示从440nm到500nm的波长范围内的所述第一 SPD的功率的部分； Fv2表示从400nm到440nm的波长范围内的所述第二SPD的功率的部分； Fc2表示从440nm到500nm的波长范围内的所述第二SPD的功率的部分； 所述第一 sro和所述第二sro具有高于80的显色指数； Fvl至少是0. 05 ; Fc2至少是0. 1 ;并且 Fcl比Fc2小至少0? 02。2. 根据权利要求1所述的光源，其中， 所述第一组合发射的特征在于第一生理节奏刺激； 所述第二组合发射的特征在于第二生理节奏刺激；并且 所述第二生理节奏刺激是所述第一生理节奏刺激的至少两倍。3. 根据权利要求1所述的光源，其中，所述第一 LED发射源包括特征在于范围405nm到 430nm内的峰值发射的至少一个LED。4. 根据权利要求1所述的光源，其中， 所述第一发射和所述第二发射被构造成提供第三组合发射； 所述第三组合发射的特征在于第三SPD、部分Fv3、部分Fc3、以及第三生理节奏刺激； Fv3表示从400nm到440nm的波长范围内的所述第三SPD的功率的部分； Fc3表示从440nm到500nm的波长范围内的所述第三SPD的功率的部分； 所述第三sro具有高于80的显色指数；并且 所述第一生理节奏刺激和所述第三生理节奏刺激是不同的。5. 根据权利要求1所述的光源，其中，所述第二发射包括来自波长下转换材料的蓝色 发射。6. 根据权利要求1所述的光源，其中，所述第二发射包括来自LED的直接蓝色发射。7. 根据权利要求1所述的光源，其中，组合发射中的一个引起与D65参考发光体的生理 节奏刺激类似的生理节奏刺激。8. 根据权利要求1所述的光源，其中，组合发射中的一个引起小于CIEA参考发光体的 生理节奏刺激的生理节奏刺激。9. 根据权利要求1所述的光源，其中，所述至少一个第一LED发射源和所述至少一个第 二LED发射源被构造在混合物理布置中。10. 根据权利要求1所述的光源，其中，所述第一 SPD和所述第二SPD中的每一个的特 征在于图5B的白光边界区域514内的色度。11. 根据权利要求10所述的光源，其中，所述第一 sro和所述第二SPD中的每一个 的特征在于以普朗克轨迹的±0. 005为界线以及以CIE色度图中的最小色调偏移曲线的 ±0.005为界线的色度。12. 根据权利要求1所述的光源，其中，所述第一 SPD和所述第二SPD中的每一个的特 征在于在普朗克轨迹的+/_5个Du' V'点内的色度。13. 根据权利要求1所述的光源，其中，对象暴露于具有1001x的照度的所述第二SPD 中90分钟导致所述对象中至少20%的血液褪黑素浓度的抑制。14. 根据权利要求1所述的光源，其中，对象暴露于具有1001x的照度...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·R·克拉梅什，奥雷利安·J·F·戴维，
申请(专利权)人：天空公司，
类型：发明
国别省市：美国;US