CN107002957B

CN107002957B - 照明设备、照明***及其使用

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Publication number: CN107002957B
Application number: CN201580068933.7A
Authority: CN
Inventors: J.P.W.巴艾詹斯; W.瓦格曼斯; B.M.I.范德赞德; K-M.H.伦斯森; M.P.J.皮特斯; R.C.布罗尔斯马
Original assignee: Philips Lighting Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: JP6877342B2; EP3235342B1; WO2016096367A1; US11808443B2; ES2883183T3; US20180073712A1; EP3235342A1; JP2018503216A; CN107002957A; DK3235342T3

Abstract

一种照明设备，包括被配置成生成具有在2500‑20000K的范围内的颜色相关温度（CCT）的白光发射频谱的源光的光源，并且包括被配置成控制用于在460‑490nm的波长范围内的第一发射峰与430‑460nm的波长范围内的第二发射峰之间的比率的方面调谐源光的照明元件的控制单元。因此，提供了一种具有可调谐/可调节频谱的照明设备，其可以在具有在430‑460nm的第二波长范围内的蓝色峰、但是具有蓝色危害风险的能量高效照明的第一操作状态，与具有有着在460‑490nm的第一波长范围内的蓝色峰的生物刺激物的不那么高效但安全、健康的照明的第二操作状态之间进行切换。

Description

照明设备、照明***及其使用

技术领域

本发明涉及一种用于发出具有可调节频谱的光的照明设备。本发明还涉及一套零件、包括这样的照明设备的照明***以及照明设备和照明***二者的使用。

背景技术

光是生命的重要部分并且以各种方式—在视觉上、心理学上和生理上—影响我们。光对人类最明显的影响是允许实现视觉：我们从世界接收的83%的信息都经过我们的眼睛。近几十年来，关于光的生物学或者非成像效果被了解了很多，例如，识别了一种驻留在眼睛视网膜中的细胞类型内的新感光体。它被称为黑视素并且调控光的生物学效果。当眼睛的光（被眼睛感知的光）到达这些细胞时，发生复杂的化学反应，其产生经由单独的神经通路发送至我们的生物钟—视交叉上核（SCN）—的电脉冲。SCN进而调控诸如睡眠之类的各种各样的身体过程的昼夜（每日）和周年（季节）节律以及对于健康的休息活动模式至关重要的一些重要的激素，诸如褪黑素和皮质醇。人们谈论生成生物过程的昼夜节律的昼夜***。感光体对蓝光，尤其是对在440与490nm之间的光最为敏感，在470-480nm的波长范围内具有峰值敏感度。生物钟控制我们的生物节律，并且在自然条件下，光使我们的内部身体时钟与地球的24小时亮暗旋转循环同步。在没有规则的24小时亮暗循环的情况下，我们的内部时钟将以其自身的周期自主地运行，该自身的周期因人而异。人的平均周期为大约24.2小时，比自然亮暗循环稍慢。在不通过光进行重置的情况下，即使这个小小的差异也将产生反复性（recurrent）周期，在所述反复性周期期间，身体生理机能（通过例如褪黑素、皮质醇和核心体温）会在白天告诉身体是时候睡眠，并且在夜晚告诉身体是时候醒着。这种情形可以与东西向旅行期间的时差相比较，并且与诸如疲劳、头痛以及降低的警觉性和幸福感之类的负面影响相关联。

当前，人们在室内花费越来越多的时间，即他们时间的大约80%。结果，他们经受太少的日光而不能重置他们的生物钟。研究表明尤其在住院的人和疗养院里的老年人中的这些影响。然而，对于北半球国家，越来越多的办公室也被提及，因为特别是在冬季的办公室里，员工几乎看不到任何日光。为了补偿日光，如在实验室和实地研究中显示的，具有增强的生物分量或者仅仅较高强度水平的照明解决方案可以重置身体节律。因此，主要生活在室内的人类需要令人愉快的白色的工作光（该工作光也提供对于足够蓝光的暴露）来调控他们的生物节律和激素分泌过程。

然而，在室内和室外二者，人类暴露于较高剂量的蓝光的一般问题是人眼中的视网膜损伤的风险。该效果被称为“蓝色危害风险”。例如，在晴朗的夏日，人们会暴露于该蓝光危害，并且诸如比佛达姆研究（the Beaver Dam study）的多个研究显示：暴露于大量阳光是发展出（最终导致失明的）视网膜疾病黄斑变性的原因之一。处于风险中的人是显示出视网膜损伤的迹象的老年人以及非常年幼的儿童（直到10岁），因为这些儿童还没有发育出内部保护机制，该机制是过滤蓝光的晶状体。在室外，限制蓝色危害风险的一般措施是人类戴上太阳眼镜。在室内，来自现有技术的限制蓝色危害风险的一种已知措施是使用可被调光的照明设备。

一种用于发出具有可调节频谱的光的工作灯从US20120176767A1中已知。该已知的光源包括多个发光设备（LED）。各种的LED的组合输出使得光源具有一白色发射频谱，该白色发射频谱具有向人们提供观看舒适性的强度和色调或者色度。该已知工作灯发出的发射频谱在亮度上可调光并且在颜色上可调节，以增强视敏度和改善照明对人眼的舒适性。

然而，该已知的照明设备具有下述缺点：蓝色危害风险的降低相对差，因为该已知的工作灯针对的是对于人眼的舒适性和视敏度的改善，而不是针对蓝色危害风险的降低。

发明内容

本发明的一目的是提供一种照明设备，其包括如在开篇段落中描述的类型的光源，在该照明设备中，上面提到的缺点中的至少一个被抵消。此外，如在开篇段落中描述的类型的照明设备包括被配置成生成具有在2500-20000K的范围内的颜色相关温度（CCT）的白光发射频谱的源光的光源，并且包括控制单元，其配置成控制照明元件，该照明元件为可调谐滤光器、可切换照明元件、可调光照明元件中的至少一种，用于在460-490nm的波长范围内的第一发射峰与430-460nm的波长范围内的第二发射峰之间的比率的方面调谐源光，所述调谐还包括频谱的绿色至红色部分中的发射强度的调适，以补偿由于所述第一发射峰和第二发射峰之间的比率的调谐而引起的白色发射频谱的CCT的漂移，使得白色发射频谱的CCT没有变化。

一种典型的待控制的照明元件是可调光蓝色照明元件、可切换蓝色照明元件和可调谐蓝光滤光器中的至少一个。优选地，照明元件是光源的可调光照明元件和/或光源的可切换照明元件。然后，照明元件优选地包括第一照明元件和第二照明元件，该第一照明元件在操作期间发出具有在460-490nm的波长范围内的第一最大发射峰的光，该第二照明元件在操作期间发出具有在430-460nm的波长范围内的第二最大发射峰的光。控制发光元件的控制单元可以例如为开关、电源钮、脉宽调制（PWM）单元、幅度调制（AM）单元、电流控制单元。控制滤光器的方式可以是经由可变电压源，具有与由光源发出的光的传播方向横切的可变厚度或者掺杂浓度的滤光器的横向漂移，所述光穿过所述滤光器。

该照明设备的特征还在于，白色发射频谱的CCT不受第一和第二发射峰之间的比率的调谐的影响，或者换言之与该调谐没有因果关系。为了达到该效果，照明设备的传感器测量初始频谱的频谱组成，并且据此计算CCT。随后，后续光谱的频谱在该频谱的较长波长范围（即绿色至红色部分）中在发射强度上得到调适，以补偿和/或逆转由初始和后续频谱之间的第二发射峰中的差异造成的对CCT的影响和/或CCT的漂移。用户应当理解的是，如果一个人想要或者需要从能量高效的照明切换至更安全更健康的照明以限制蓝色危害风险，并且所述切换涉及第一和第二发射峰之间的不同比率，而不改变发射频谱的CCT。如果两个人在同一房间，特别地这被理解：当所述切换代表第一个人被进行时，所述切换不被第二个人察觉到，因为CCT保持不变。

诸如已知的工作灯之类的当前的白色LED灯通常使用具有被磷光体转换成白光的450nm的峰值波长的蓝色泵浦LED。该选择被做出以具有最高效率的白光，这对于许多顾客而言是一关键的产品属性。这样的已知照明设备具有两个重要的缺陷，因为450nm波长处的蓝色LED峰：

- 与波长间隔415nm-455nm有显著的重叠，在该波长间隔中人眼对于损伤（即所述蓝色危害风险）敏感；

- 在波长范围450-500nm中具有未最大化的能量含量，该波长范围负责人类的生物刺激，人类的敏感度在大约475nm处达到峰值。

本发明描述了具有可调谐/可调节频谱的照明设备的使用，该照明设备可以用于下述极端情况：能量高效的照明的第一操作状态（其具有在430-460nm的第二波长范围内的蓝色峰，但是具有蓝色危害风险）；或者不那么高效但安全、健康的照明的第二操作状态（其具有有着在460-490nm的第一波长范围内的蓝色峰的生物刺激物）。由实验看出，具有例如有着在460-490nm的第一波长范围内的峰值波长的蓝色LED的照明设备降低30%的蓝色危害风险，并且它增加20%的生物刺激物。然而，相比于具有有着在430-460nm的第二波长范围内的发射峰的蓝色LED的照明设备，它产生20%的能量效率损失。

为了获得这两种极端操作状态之间的还更突出的区别，照明设备的一实施例的特征在于，第一发射峰在465-475nm的波长范围内，并且第二发射峰在445-455nm的波长范围内，例如，在第二操作状态下在大约475nm的发射峰，以及在第一操作状态下在大约450nm的发射峰。通过比较475nm蓝色led泵浦和450nm蓝色led泵浦的损伤，对归因于蓝色辐射的眼睛损伤的相对危害风险执行的、利用Essilor-fit敏感度曲线对于各种CCT值的计算表明，获得2700K下29%的辐射损伤减少至6500K下34%的辐射损伤减少。

为了允许实现在第一操作状态与第二操作状态之间的选择，照明设备可以例如通过下述得到控制：

- 用户接口（=UI），例如智能电话、膝上型计算机、平板计算机或者遥控器或壁挂式控制器，在所述用户接口上，用户可以在“能量高效的光”与“健康的光”之间进行选择；

- 照明***，其基于传感器和/或时钟输入在“能量高效的光”与“健康的光”之间进行选择：

- 传感器可以为存在检测、人群运动速度检测以及人的驻留时间检测；

- 时钟可以区分白天和夜晚时间。

所述选择可以在两个例如固定的操作状态“能量高效的光”和“健康的光”之间作出。这样的通常具有白光的照明***于是具有两种固定的设置：

- 设置1：和430与460nm之间的蓝光相比，460与490nm之间的蓝光的相对高的贡献；

- 设置2：和430与460nm之间的蓝光相比，460与490nm之间的蓝光的相对低的贡献。

该***可以针对不同的情形在设置1和2之间切换，例如：

作为一天时间的函数在1和2之间改变，以帮助保持昼夜节律；

当调暗光强度或者减小CCT时从1切换到2，因为当需要较少供给能量时，通常使用较暖的颜色和较低的光水平；

当增加标记为供给能量的UI控制输入时从2切换到1；

当激活标记为通过例如更清晰的视觉感知提高眼睛舒适度的UI控制输入时从2切换到1；

当需要较高的节能时从2切换到1。

具有两个固定操作状态或者在所述两个操作状态之间连续可配置的照明***有意义的情形的示例为：

- 当人们例如在医院或者疗养院中住院治疗时，***可以在早晨和傍晚从最优的能量高效的光切换至用于生物刺激物的光以重置他们的生物钟以获得良好的唤醒-睡眠节律、深度睡眠和较高的日常活动模式，而不损害居住者的视觉舒适度。通过这种方式，将支持住院人员的康复过程，同时疗养院的居住者将被注入活力，或者在老年痴呆症患者的情况下，也可以主张减少的认知衰退、更少的攻击性和更好的睡眠的益处。因此，照明设备的一实施例的特征在于，光源在光强度方面可调谐，并且在调暗和/或降低CCT时，第一和第二发射峰之间的比率减小。

- 当人们在相同照明下停留较长时间时，例如在办公室工作和酒店一天会议期间，***可以在用户的一定驻留时间之后从“能量高效的光”切换到“健康的光”。例如，如果驻留时间超过2小时，则***将在接下来的2-3小时期间自动切换到“健康的光”。通过这种方式，在能量高效的光与针对生物刺激物的健康的光之间取得平衡。在人们通常呆上一整天的酒店会议室中，这可以最优地且直观地使用，具有延长的注意力和活力的益处。

- 在白天期间有多得多的人出现的室内区域中，以及在一空间需要在没有人或者只有很少人的期间被照亮的情况下，比如晚上6点钟之后办公室中或者商店中，频谱可以从“健康的光”模式切换到“能量高效”模式。再者，在晚间或者夜间，当某些区域未被人占用时，可以使用“能量高效的光”设置，以使空间出于安全原因被照亮（防盗灯）。

- 在公共交通设施中，当人们快速移动穿过走廊和等候区时，可以使用“能量高效的光”。然而，当非常拥挤并且人们必须在相同的位置上等待更久时，可以使用“健康的光”。

- 在飞机上，可以根据飞机的飞行时间设置光质量：在较短的航班上，可以使用“能量高效的光”，而在较长的航班上，可以使用“健康的光”。

用户可以携带个人设备，该个人设备例如经由RF通信将他们在空间中的存在通信至照明***，使得照明***容易地知道他们的驻留时间。再者，可以使用视频图像来识别用户并且测量他们的驻留时间。

表述照明设备包括像泛光灯、强调灯和工作灯那样的设备。在这个方面，“工作灯”应当被理解为其主要目的是照射一区域或空间以供人们工作、恢复、休息和/或阅读的照明设备，例如用于办公室、医院、疗养院、精神病学中心、餐厅、图书馆、研究中心、家中的房间或空间，或者像停车场、露台或者广告牌那样的外部空间的光照的灯具。

表述“白光”是指特定光源的色度或者该光源的“色点”。对于白光源而言，色度可以称为该源的“白点”。白光源的白点可以落在与加热至给定温度的黑体辐射体发射的光的颜色对应的色度点的轨迹上。因此，白点可以通过光源的相关色温（CCT）标识，该相关色温是经加热的黑体辐射体与白光源的颜色或色调匹配时的温度。白光典型地具有在大约2500与20000K之间的CCT。特别针对一般照明的术语白光一般处于大约2700K与6500K的范围内，并且特别针对背光照明目的术语白光处于大约7000K与20000K的范围内，并且特别在离BBL（黑体轨迹）大约15SDCM（颜色匹配标准差）内，特别在离BBL大约10SDCM内，甚至更特别在离BBL大约5SDCM内。具有大约4000K的CCT的白光具有中性白色。具有大约8000K或者更高的CCT的白光在颜色上更泛蓝，并且可以称为“冷白色”或者“绚白色”。“暖白色”可用于描述具有在大约2500K与3000K之间的CCT的白光，其在颜色上更泛红。

表述“发射峰”表示发射波长内的局部最大值，其是附近/邻近发射波长的发射的光子数量方面的强度的至少两倍。

照明设备的一实施例的特征在于，光源在光强度方面可调谐（可调光）。在其中需要生物刺激物的应用中，例如在医院或者疗养院中，使用包括高强度/高色温的动态曲线。这可能导致视觉不舒适，并且甚至导致偏头痛、视觉紧张和不满。通过作为较低强度的结果降低辉度对比度但维持生物响应视觉舒适度，可以同时考虑生物刺激和节能。在这个方面，表述“可调光”表示光的强度或亮度以连续的方式或者在至少三个步骤上可控制，即，它可以逐渐地增强或调暗，并且最终关断/接通。特别地，LED适合于调谐发射频谱的频谱分布或者强度中的至少一个，因为这些容易地可调光，并且鉴于通常大量的LED用于生成频谱，激活的操作的LED的份额容易地可改变。此外，照明设备的一实施例的特征在于第一照明元件包括第一LED，并且在于第二照明元件包括第二LED。在大多数情况下，工作灯也包括（优选可调谐/可调光的）发射绿光的LED以及（优选可调谐/可调光的）发射橙红光或红光的LED，分别作为第三和第四照明元件，例如用于获得具有7000K或更低的CCT的白光。

照明设备的一实施例的特征还在于，白色发射频谱的褪黑素抑制不受第一和第二发射峰之间的比率的调谐的影响，或者换言之与该调谐没有因果关系。为了达到此效果，对于相互调谐的发射频谱，下述要求基本上得到满足：

I₁ * R₁ + I₂ * R₂ ≈ 常数,

其中

I₁为第一发射峰处的发射频谱的强度；

R₁为第一发射峰处的褪黑素响应性；

I₂为第二发射峰处的发射频谱的强度；

R₂为第二发射峰处的褪黑素响应性。

蓝色危害函数大致从400nm延伸到500nm，最大敏感度在大约435nm处。基本上与褪黑素抑制曲线对应的昼夜节律响应函数与蓝色危害函数响应曲线的不同之处在于它更宽阔，即，它延伸远远超过400nm和500nm，并且在于它在大约465nm处具有相对宽的最大值。蓝色危害函数与褪黑素抑制函数两条曲线之间的差异允许实现将频谱从安全且更健康的光调谐为更高效的光，同时保持褪黑素抑制基本上不受影响。能量高效的450nm蓝色泵浦频谱与蓝色危害函数具有几乎100%的重叠，而不那么能量高效的470nm蓝色泵浦频谱与蓝色危害函数的重叠显著更少。因此，470nm蓝色泵浦频谱比450nm蓝色泵浦频谱更安全且更健康，但是不那么能量高效。450nm蓝色泵浦和470nm蓝色泵浦频谱二者都表现出与昼夜节律响应函数的显著且大约相同的重叠，并且这两个频谱可以有效地用于控制昼夜节律，然而470nm蓝色泵浦频谱在这个方面稍微不同于450nm蓝色泵浦频谱。

如上面所讨论的，工作灯的特征能够在于，所述比率能够借助于可调谐的滤光器被控制，因此不一定要接通/关断所述照明元件中的任何一个。所述可调谐滤光器的可见频谱中的激活范围优选地针对波长<=500nm，但是针对<=460nm的波长范围特别有效地可调谐。由于吸收滤光器导致一些光损耗，滤光器的使用应当尽可能多地限制到特定的波长范围，即在此特别地限制到与危害风险有关的蓝光的范围，即在430-460nm的范围内。可替换地，可调谐滤光器是一种遮光反射滤光器，其允许实现重新使用经遮挡的和经反射的光，因此，该反射滤光器可能比吸收滤光器更高效。一种控制所述可调谐滤光器的方便的方式是有关电的。针对这样的电可调谐的滤光器的适当技术包括：

- 平面内电泳或电动力学：在这些技术中，（悬浮在液体中的）带电颗粒可以移入和移出一区域，因此改变光学属性。如果颗粒包含遮挡来自500nm或更短，或者甚至更有效地来自450nm或更短的波长的光的材料，那么获得期望的滤光效果。一种具有这样的属性的黄色材料可以是“CI26黄”，其具有Contamac公司描述的吸收频谱：http://www.contamac.com/files/Contamac%20Blue%20Light%20Article.pdf。也参见http://www.contamac.com/Products/Intraocular-Lenses/CI26.aspx。一般地，电光活性颗粒可以由光学材料组成并且被化学功能化以获得电荷，或者这些颗粒可以由包含光学材料的基质（或者壳）组成。在后一情况下，所述光学材料也可以是染料。除非光漫射是所希望的，一般优选的是避免后向散射；这可以通过使用比使用与所述液体折射率匹配的基质材料的光的波长更小的颗粒而实现。已经证明，电泳和电动设备可以以薄的柔性箔或者在玻璃衬底之间制成，这看起来适合于待添加至LED的滤光器。

- 电湿润：该功能在一定程度上类似于电泳，但是大的差异是运动的是液滴而不是颗粒。这意味着所述光学材料应当为染料或者可溶解。制造柔性滤光箔可能更困难。

原则上，如果频谱可以调适成使得低于460nm的波长被遮挡或者（镜面）反射，则可以考虑用于可切换窗口的任何技术，例如液晶、电致变色、电流体、SPD。

本发明还涉及包括根据本发明的照明设备的一套零件，但是其中可调谐滤光器是个人可穿戴物，优选地该可穿戴物选自由帽子、眼镜、长袍组成的组。所述个人可穿戴物与光源机械地断开，即，它至少在光源的发射区域内相对于光源自由地可运动。这些可穿戴的个人可调谐的滤光器的优点可以是更好的个人化。然后，利用一组灯具并且在多个用户存在的情况下，甚至在需要眼睛保护以免受蓝色危害风险的人所存在的区域中，仍然可以保持光是能量高效的。

照明设备的实施例发出具有在2500K至6000K的范围内的CCT的光。在这些相对低的CCT下，蓝色辐射在频谱输出中的贡献相对低，并且因此对于通常应用的室内照明水平而言，对于具有眼疾的老年人的视网膜损伤的风险是可接受的低。正常的室内照明水平一般在600至1000勒克斯的范围内。

本发明还涉及一种照明***，该照明***包括根据本发明的照明设备、用户携带的设备以及被配置成在操作期间测量或感测传感器数据的传感器和/或时钟，所述传感器数据包括该用户携带的设备的位置、（周围环境）频谱照明条件以及用户携带的设备暴露于（周围环境）照明条件的暴露时间，该传感器还配置成向控制单元提供基于传感器数据的传感器信号，该传感器信号由控制单元处理以在操作期间调谐第一与第二发射峰之间的比率及它们的绝对发射强度。

可以向携带设备上传一般数据，该一般数据通常使得照明***提供具有高效照明与不那么高效、但更安全且更健康的照明条件之间的良好平衡的光，所述条件适于（周围环境）频谱照明条件。然而，照明***的一实施例的特征在于，向用户携带的设备上传个人用户数据，例如性别、年龄、种族和个人眼睛特征，比如例如配戴的眼镜或者隐形眼镜。所述个人数据和传感器数据二者由控制单元处理以在操作期间调节发射频谱和强度二者以适应个人用户。照明条件因此被个人化，并且因此可以针对特定个人来优化。观看舒适度的一个方面涉及工作场景中颜色和细节的辨别。人眼倾向于利用较高水平的光照来最好地做到这点。然而，较高的光照水平由于更多地暴露于较高剂量的有害蓝光而一般涉及较高的危害风险。监视个人暴露于所述蓝光的暴露水平和时间的传感器将传感器信号提供给控制单元。该控制单元将该传感器信号与所述个人的个人数据进行比较，并且随后在频谱输出中涉及危害风险的蓝光量的方面或者在光照水平—例如至多2000勒克斯（例如1000勒克斯）的光照水平—的方面调适/校正照明设备的频谱，该光照水平被普遍接受，对于具有眼疾的老年人的视网膜损伤涉及可接受地低的风险。因此，起因于涉及危害风险的蓝光的对所述个人眼睛损伤的风险被抵消。在疗养院，在2小时期间在眼睛中应用1000勒克斯以创建生物学效应被认为是非常有效的。借助于经由可调谐滤光器或照明元件的一次性切换的在两个状态“能量高效的光”与“健康的光”之间的一次性转换，可以达到频谱中的蓝光量的校正，或者可替换地，通过在不损害视觉的情况下在所述两个状态之间以某不可察觉的频率切换可调谐滤光器或者照明元件，有可能可以甚至更好地达到频谱中的蓝光量的校正。

本发明还涉及根据本发明的照明***和照明设备的使用，以提供高效的照明并且提供相对安全且健康的照明以及介于这些高效的照明与相对安全和健康的照明之间的操作状态。

附图说明

现在将借助示例性、非限制性示意性附图进一步阐述本发明，在附图中：

图1示出根据本发明的、直立的照明设备的全视图；

图2A和图2B分别示出由根据本发明的照明设备发出的第一和第二发射频谱的示例；

图3示出图2A和图2B的照明设备的发射频谱的蓝色部分分别与蓝色危害函数和昼夜节律响应函数的重叠；

图4示出具有涉及蓝色危害风险的蓝光的剂量控制的交互式照明***的示意图。

具体实施方式

图1示出一种照明设备1，在图中为台灯，其包括位于具有反射器7的外壳5内部的光源3，但是可替换地，该反射器可以不存在或者为漫射器，该外壳经由柔性铰链杆9连接至底座11。底座包含控制单元13、强度调节钮15和第一控制钮17。照明设备经由电缆19可连接至市电。光源包括多个LED 21，这些LED包括至少第一照明元件23和第二照明元件25。图中示出的实施例还包括作为第三照明元件的至少一个发射绿光的LED 22和作为第四照明元件的至少一个发射橙红光的LED 24。第一和第二照明元件二者可以是单个LED或者多个LED。照明设备通过其光源发出优选为白色的频谱的射束31，其是在强度方面和/或在频谱组成（特别是第一和第二发射峰之间的比率）方面经由控制钮17调谐的源光。由至少第一照明元件发出的光的强度可以独立于第二照明元件通过钮17进行控制，并且反之亦然。第一和第二照明元件二者的强度可以通过调暗或增强或者通过接通/关断一份额的相应的多个LED来调节。从照明设备发出、穿过反射器的光出射窗口33到外部的射束31的强度通过钮15可调节。此外或者可替换地，反射器容纳用于调谐由照明设备发出的射束31的频谱组成的可调谐滤光器27，该滤光器也示于图1中并且通过第二控制钮29可调谐。为了适应每只眼睛是独特的并且在不同的情况下不同地反应这一事实，因此提供在频谱方面和强度方面可调谐的光。因此，提供例如如图1中所示的照明设备，其是可调光的并且允许实现不同频谱的发射，导致高效的照明与不那么高效但更安全、更健康的照明之间的调谐。

图2A和图2B分别示出如由根据本发明的照明设备发出的第一发射频谱41和第二发射频谱43的示例。两个频谱通过包括LED蓝色泵浦和磷光体的组合的相应LED获得。来自LED泵浦的蓝光部分地透射穿过磷光体，并且部分地被吸收和转换成较长波长的光，透射的和转换的光的组合导致白光。图2A中示出的频谱提供更安全更健康且更激励性的光，并且在频谱的蓝色部分中具有一个峰，由于使用“470nm LED蓝色泵浦”，其在大约470nm处有着第一最大值45。图2B的频谱比图2A的频谱提供更高效的照明，但是有着更多的蓝色危害风险，并且在频谱的蓝色部分中具有一个峰，由于使用“450nm LED蓝色泵浦”，其在大约450nm处有着第二最大值47。两个频谱具有大约6500K的相关色温（CCT），其对应于日光频谱。为了达到相同的CCT，从第一最大值到第二最大值的漂移经由下述被考虑在内：频谱在较长波长范围内的轻微修改，例如频谱的橙红色部分中的峰49朝频谱的黄色波长范围稍微漂移。虽然两个频谱的CCT相同，但是这些频谱中的每一个都具有特定的属性和效果，这例如在受访者所体验到的延长的注意力和活力方面变得明显。

图3示出图2A和图2B的照明设备的发射频谱的蓝色部分分别与蓝色危害函数和昼夜节律响应函数的重叠。图3中的所有曲线都作为波长的函数示出于归一化到100%的尺度上。如图3中所示，蓝色危害函数51大致从400nm延伸到500nm，最大值53在大约435nm处。昼夜节律响应函数55比蓝色危害函数甚至更宽，并且延伸远远超过400nm和500nm，并且在大约465nm处具有相对宽的最大值57。能量高效的450nm蓝色泵浦频谱与蓝色危害函数具有几乎100%的重叠，而不那么能量高效的470nm蓝色泵浦频谱与蓝色危害函数的重叠显著更少。因此，470nm蓝色泵浦频谱比450nm蓝色泵浦频谱更安全且更健康，但是不那么能量高效。450nm蓝色泵浦和470nm蓝色泵浦频谱二者都表现出与昼夜节律响应函数的显著的重叠，并且这两个频谱可以有效地用于控制昼夜节律，然而470nm蓝色泵浦频谱在这个方面稍微不同于450nm蓝色泵浦频谱。为了示出将频谱从安全且更健康的光调谐到更高效的光，同时保持褪黑素抑制基本不受影响的可能性，图3示出了第一发射在480nm处得到峰值并且第二发射在445nm处得到峰值的情况，并且示出了相应的强度I_1,2、相应的褪黑素响应R_1,2和相应的蓝色危害响应B_1,2。结果表明，发射频谱之间的比较基本上满足以下要求：

I₁ * R₁ + I₂ * R₂ ≈ 常数,

其中

I₁为第一发射峰处的发射频谱的强度；

R₁为第一发射峰处的褪黑素响应；

I₂为第二发射峰处的发射频谱的强度；

R₂为第二发射峰处的褪黑素响应。

然而，在第一和第二发射最大值处的对蓝色危害函数的响应差异超过两倍。

图4示出具有涉及蓝色危害风险的光的剂量控制的交互式照明***100的示意图。此外，照明***包括根据本发明的照明设备1、用户携带的设备110以及被配置成在操作期间测量或感测传感器数据的传感器120和/或时钟。照明设备包括集成的可调谐滤光器27、光源（未示出）和控制单元13，在图中，该控制单元在照明***中位于照明设备之外的别处。传感器配置成经由基于传感器数据的传感器信号130与控制单元通信，该传感器信号由控制单元处理以在操作期间调谐第一与第二发射峰之间的比率以及它们的绝对发射强度二者。

由于位置感测可以用于测量例如蓝牙信号或者Wifi信号的信号强度。蓝色危害能量的剂量是蓝色危害能量与暴露的持续时间相乘的乘积。在照明***的初始校准之后，知道哪种剂量作为光设置的函数存在于房间中。对于给定的最大剂量，存在最大量的暴露时间。

在公式

中

B(λ)为作为波长的函数的蓝色危害辐射的敏感度曲线，并且I(λ)为所发射的光的频谱功率分布；Δt为所发射的光的暴露时间。

可调谐滤光器可以集成到LED模块中或者可以是灯具的部分（例如包括在光漫射器中）。在一可替换的实施例中，可调谐滤光器未集成到灯具中，而是远离灯具。这可以是例如可应用于灯具或者置于灯具之前或者悬吊在桌子之上的（零部件市场的）面板或者箔。它甚至可以例如在眼镜（例如谷歌眼镜）中或者也许在帽子中“附接”到个体消费者。远程滤光器的优点可以是更好的个人化，利用一组灯具甚至在多个用户存在的情况下，光仍然可以在人存在的区域之外保持明亮。

Claims

1.一种可在第一操作状态和第二操作状态下操作的照明设备，包括：

- 光源，其包括蓝色LED和可调光的绿色和红色LED，所述光源被配置成生成具有在2500-20000K范围内的颜色相关温度的白光发射频谱的源光；

- 控制单元，其配置成控制照明元件，所述照明元件是可调谐滤光器、可切换照明元件、可调光照明元件中的至少一种，用于在460-490nm波长范围内的第一发射峰与430-460nm波长范围内的第二发射峰之间的比率的方面调谐所述源光，所述第二操作状态具有在460-490nm的第一波长范围内的蓝色峰，并且所述第一操作状态具有在430-460nm的第二波长范围内的蓝色峰，所述调谐还包括通过控制所述可调光的绿色和红色LED对频谱的绿色至红色部分中的发射强度的调适，以补偿由于在从所述第一操作状态切换到所述第二操作状态时所述第一发射峰和第二发射峰之间的比率的调谐而引起的白色发射频谱的颜色相关温度的漂移，使得白色发射频谱的颜色相关温度没有变化；

其特征在于，对于相互调谐的白色发射频谱的第一和第二发射峰，下述要求得到满足：

I₁*R₁+I₂*R₂=常数，

其中

I₁为所述第一发射峰处的发射频谱的强度；

R₁为所述第一发射峰处的褪黑素响应；

I₂为所述第二发射峰处的发射频谱的强度；

R₂为所述第二发射峰处的褪黑素响应。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述照明元件是可调光蓝光发射照明元件、可切换蓝光发射照明元件、可调谐蓝光滤光器中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述照明元件是所述光源的可调光照明元件、所述光源的可切换照明元件中的至少一种，并且包括

- 在操作期间发出具有在460-490nm波长范围内的第一最大发射峰的光的第一照明元件，以及

- 在操作期间发出具有在430-460nm波长范围内的第二最大发射峰的光的第二照明元件。

4.根据权利要求3所述的照明设备，其特征在于，所述第一照明元件包括第一LED，并且在于，所述第二照明元件包括第二LED。

5.根据权利要求1、2或4所述的照明设备，其特征在于，所述第一发射峰在465-475nm的波长范围内，并且所述第二发射峰在445-455nm的波长范围内。

6.根据权利要求2所述的照明设备，其特征在于，所述可调谐滤光器对于<460nm的波长范围是可调谐的。

7.根据权利要求6所述的照明设备，其特征在于，所述可调谐滤光器对于430-460nm的波长范围是可调谐的。

8.根据权利要求1、2、4、6或7所述的照明设备，配置成提供可调谐的至少两种相互不同的操作模式，其中针对所述两种模式的所发出的光至少在发出的蓝色危害风险辐射的份额和效率方面不同。

9.一套零件，包括根据权利要求6或7所述的照明设备，其特征在于，所述光源和所述可调谐滤光器相互机械地断开，并且在于可调谐光源是个人可穿戴物。

10.根据权利要求9所述的一套零件，其特征在于所述个人可穿戴物是选自由帽子、眼镜、长袍组成的组。

11.一种照明***，包括：

- 根据前述权利要求1至7中任意一项所述的照明设备，或者包括根据权利要求9或10所述的一套零件，

- 用户携带的设备，以及

- 配置成在操作期间测量或感测传感器数据的传感器和/或时钟，所述传感器数据包括所述用户携带的设备的位置、周围环境频谱照明条件以及所述用户携带的设备暴露于所述周围环境照明条件的暴露时间，

所述传感器还配置成向所述控制单元提供基于所述传感器数据的传感器信号，所述传感器信号由所述控制单元处理以在操作期间调谐所述第一发射峰与第二发射峰之间的比率及它们的绝对发射强度。

12.根据权利要求11所述的照明***，其特征在于，所述照明条件设置在等于或低于2000勒克斯的最大光照水平。

13.根据权利要求11或12所述的照明***，其特征在于，向所述用户携带的设备上传个人用户数据，所述个人数据和传感器数据由所述控制单元处理以在操作期间针对所述个人用户调节发射频谱和强度。

14.根据权利要求11或12所述的照明***，其特征在于，所述照明***还包括用于操作的手动控制的用户接口，所述用户接口选自由智能电话、遥控器、膝上型计算机、平板计算机组成的组。

15.根据权利要求11或12所述的照明***，配置成提供可调谐的至少两种相互不同的操作模式，其中针对所述两种模式的所发出的光至少在发出的蓝色危害风险辐射的份额和效率方面不同。