120。在一些实施例中，所述陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减至小于总光谱功率的40%。在一些实施例中，所述陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减至小于总光谱功率的40%。在一些实施例中，所述陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减至小于总光谱功率的30%。在一些实施例中，所述陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减至小于总光谱功率的20%。在一些实施例中，所述陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减至小于总光谱功率的10%。在一些实施例中，所述陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减至小于总光谱功率的5%。在一些实施例中，所述陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减至小于总光谱功率的1%。在一些实施例中，所述陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减至小于总光谱功率的0.1%。在一些实施例中，陷波滤光片120将过滤后的传输范围衰减，所述过滤后的传输范围可包括上述范围的一或多个的一部分。
[0093]在一些实施例中，过滤后的传输范围可包括截断低于以下波长的光之一的任何光:420nm，430nm, 440nm, 450nm, 460nm, 470nm, 480nm, 490nm, 500nm, 510nm 和 520nm。在一些实施例中，过滤后的传输范围可包括以下任一范围:大约420nm至490nm之间；大约430nm至490nm之间；大约440nm至490nm之间；大约450nm至490nm之间；大约460nm至490nm之间；大约420nm至480nm之间；大约430nm至480nm之间；大约440nm至480nm之间；大约450nm至480nm之间；大约460nm至480nm之间；大约420nm至470nm之间；大约430nm至470nm之间；大约440nm至470nm之间；大约450nm至470nm之间；大约420nm至460nm之间；和大约440nm至460nm之间。在一些实施例中，过滤后的传输范围可在460nm至480nm之间。在一些实施例中，过滤后的传输范围可在430nm至490nm之间。在其他实施例中，过滤后的传输范围可包括基于希望的照明条件的其它范围。在一些实施例中，陷波滤光片120可在吸收陷波的任一边产生急剧转变，并在陷波内产生高光学密度。滤波陷波器120的精度允许LED照明系统100基本阻挡具有不利影响的小光波段，并提供基本与现有的照明系统的照明基本类似的照明。
[0094]不同的LED，根据其设计和电源，可在不同波长提供不同程度的光强。常规LED包括能在大约440nm至470nm的范围内提高LED光强的脉冲。试验表明常规LED中在440nm左右的强度尖峰对褪黑素有强烈抑制。试验还表明当陷波滤光片被用来衰减影响昼夜中断的特定波段时，常规LED可不能提供和非过滤光的白光类似的白光。在一些情况下，带有陷波滤光片的常规LED可产生在某些应用中不能有助于高效工作环境的黄光。在一些实施例中，LED照明系统包括LED114，该LED包括能提高在大约400_420nm范围的光强，而不是在大约440nm至470nm范围的常规尖峰。在一些实施例中，LED照明系统包括LED114，该LED包括脉冲，能提高在大约380nm至430nm范围的光强，而不是在约440nm至470nm的大致范围的常规尖峰。在一些实施例中，LED照明系统包括LED114，该LED包括能提高约415nm处的光强的脉冲。试验已经表明当陷波滤光片被用来衰减影响昼夜中断的特定波段时，具有415nm脉冲的LED可出乎预料地产生基本上与非过滤光类似的光。这种改善的过滤光既可提供夜班工人中病理性昼夜中断的实质减少，又可提供优质光源使工人们在工作场所中警觉、有生产力且安全。这种改善的过滤光可提供提高的警觉性、提高的警惕、提高的感知表现和减少的事故和受伤。
[0095]LED是特殊类型的，仅单向传输电流的二极管。LED将通过二极管的电流驱散的能量转化为光。发出的光的颜色是由在装置的有源区域使用的半导体材料的类型，和有源区域内各个层的厚度决定的。在一些实施例中，LED使用氮化镓(“GaN”)以产生白光。正向电压降(以伏特为单位测量)和通过二极管的电流(以安培或毫安为单位测量)测量二极管的瓦数。在一些实施例中，这些通过驱动器(在LED和主电源间维持稳定的电压和电流以防止LED波动或着火的电路)调节。
[0096]在一个实施例中，高强度白光是通过使用发射三原色，即红色、绿色和蓝色(“RGB”)并将它们混合以形成白光的单独LED产生。在其它实施例中，高强度白光是通过用磷光体材料涂覆GaN LED，以将通常蓝单色GaN发射的光转化为广谱白光。在一些实施例中，GaN磷光体白色比RGB白色能提供更好的彩色还原，但经常与磷光源持平。GaN磷光体白光也可比RGB白色有效得多。
[0097]在一些实施例中，通过将氮化镓与铝和/或铟制成合金，GaN LED可设计成在UV-A(380nm)至绿色(550nm)的范围内发射任何颜色。在一些实施例中，“白” LED使用在440nm至470nm的范围内发射蓝光的GaNLED，该LED被黄色磷光体涂层覆盖，所述黄色磷光体涂层在提供白光所需要的广颜色光谱内分配光波长。在一些实施例中，制造GaN LED的方法包括在基板材料上生长的GaN晶体层，可包括例如蓝宝石或碳化硅。由于GaN和基板材料之间具有不同的材料属性，GaN晶体会在基板上不良好地生长，并可造成尚缺陷发生率，从而减少了 LED的光生成效率。当LED被增加的电流驱动时，这种效率的损失可被称为“下垂”。使用LED产生高效率高强度的常规方法往往关注于在440nm至470nm的范围内发射蓝光尖峰的，基于GaN的LED。
[0098]在一些实施例中，这些普遍可用的LED的光谱落入可见光光谱范围内，其导致黑视素视网膜神经节细胞接收体和控制昼夜定时系统和松果体的非视觉通路的最大刺激。在夜间时间内这些基于LED的照明设备可抑制褪黑素，伴随着有害于神经内分泌和健康的效果Ο
[0099]在一些实施例中，LED照明系统可包括排除425至490 (或其变化，如要被迭代确定的430-480等)范围内的光波长的光学滤光片，和在400至420nm之间的紫色波长段内发射高强度光尖峰的光源，因为这些波长(400至420加上500至750nm)的组合不会在夜间触发褪黑素系统。
[0100]在一些实施例中，LED照明系统可包括在400至420nm范围内发射高强度光尖峰以补偿由排出425至490蓝波段内的光的滤光片产生的黄颜色扭曲的光源。在一些实施例中，LED照明系统可包括在380至430nm紫色范围内发射高强度光尖峰以补偿由排除430至490蓝波段内的光的滤光片产生的黄颜色扭曲的光源。在一些实施例中，光源可以LED为基础，因为这是目前最高效且最低成本的解决方案，但是可利用其它提供类似高强度光尖峰的光源。在一些实施例中，光源可包括GaN LED ο
[0101]在一些实施例中，LED照明系统可包括在400至420nm范围内具有光强度尖峰的LED,并可与具有磷光体涂层的在405nm发射光的LED芯片结合。在一些实施例中，通过在比(用于常规LED芯片的)蓝水晶基板贵得多的GaN基板上生长芯片，LED照明系统可包括具有在400至420nm范围内有光强度尖峰的高效GaN LED的LED，可提供降低的缺陷密度，从而减少下垂并允许高电流密度以实现高强度光输出。通过在GaN基板上生长GaN晶体可使晶体生长得更好，从而容纳更高得多的功率密度并允许LED从相同晶体面积发射更多光。
[0102]在一些实施例中，LED照明系统100可包括在夜间配置和日间配置间切换的装置。在一些实施例中，LED照明系统100可包括多个包括如图1A和图1B所示的陷波滤光片120的LED灯110，和多个不包括如图2所示的滤光片的LED灯110。在一些实施例中，LED照明系统100可从夜间使用的多个带有陷波滤光片120的LED灯110切换至白天使用的多个不带陷波滤光片的LED灯110。在另一实施例中，LED照明系统可与现有照明系统联合安装，以允许系统在日间使用的现有的非过滤光源和夜间使用的过滤的LED照明系统100之间切换。LED照明系统在过滤光和非过滤光之间来回切换的能力对于具有白班工人和夜班工人的机构最理想，因为它可在日间时间提供完整的光谱光，并在夜间提供过滤的健康光。在一些实施例中，LED照明系统100可包括软件的能力并且控制系统以便为光的昼夜定时提供智能和个性化的动态控制。在一些实施例中，LED照明系统100可包括简单的定时器以在过滤光和非过滤光之间切换。
[0103]在另一实施例中，LED照明系统可包括用于有选择地将陷波滤光片120应用于多个LED灯110的装置，从而多个LED灯110仅在夜间经受陷波滤光片120。在一些实施例中，陷波滤光片120的选择性应用可包括将陷波滤光片120移入或移出由LED灯110产生的光束的装置。在另一实施例中，陷波滤光片120的选择性应用可包括用于启动或停用陷波滤光片120的过滤属性的装置，以便在停用状态下陷波滤光片120允许完整光谱的光通过陷波滤光片120，而在启动状态下陷波滤光片120阻止至少大部分预定过滤范围的光穿过陷波滤光片120。在一个实施例中，在启动状态下，陷波滤光片120可允许在预定过滤范围内低于1%的光通过陷波滤光片120。
[0104]在一些实施例中，LED照明系统100包括顶棚镶板，所述镶板包括多个LED灯110。在一些实施例中，LED照明系统被构造以便安装至工业和商业工作场所中的常规镶板照明的标准照明灯具或现有插口中，以便将转变现有工作场所以及安装LED照明系统100所涉及的费用最小化。图4示出了带有多个安装的顶棚镶板410的工作场所400的示例。在一些实施例中，顶棚镶板410可为约24”长24”宽。在一些实施例中，顶棚镶板410可为约48”长24”宽。在一些实施例中，顶棚镶板410可为48” X 12”宽。在一些实施例中，可使用其它尺寸的顶棚镶板410。在一些实施例中，顶棚镶板410可包括4至24个LED灯110。在一些实施例中，顶棚镶板410可包括12个LED灯110。在一些实施例中，LED照明系统100的工作电压可为约90至277伏特交流，且频率为约50/60赫兹。在一些实施例中，顶棚镶板410可以构建为钢或铝。在一些实施例中，LED灯110可包括MR16灯泡，例如可向加利福尼亚州费利蒙市的Soraa有限公司商业购买的。在其它实施例中，LED灯110可包括LED芯片阵列。在其它实施例中，LED灯110可包括LED芯片阵列，该阵列包括GaN上GaN (GaNon GaN)芯片，例如那些可从加利福尼亚州费利蒙市的Soraa有限公司商业购买的。在一些实施例中，LED照明系统可包括网关450或控制器。
[0105]图5A示出了滤光板的实施例的底视图。图5B示出了具有可移动滤光片的LED芯片阵列的实施例的底视图。在一些实施例中，LED照明系统100可包括可选择性地过滤由LED照明系统100产生的光的滤光板500。在一些实施例中，滤光板500包括至少一个过滤部分502和至少一个非过滤部分504。在一些实施例中，过滤部分502可包括多个包括滤光片的孔，该滤光片可包括，例如，本文中描述的滤光片中的任一个。在一些实施例中，非过滤部分503可包括不包括滤光片的多个孔。在一些实施例中，滤光板500可包括多个过滤部分502和非过滤部分504。在一些实施例中，过滤部分502和非过滤部分504在滤光板500上被定向，使滤光板的移动改变光通过的滤光板的部分，这可包括由本文所述的LED灯之一产生的光。光可通过滤光板的过滤部分502或滤光板500的非过滤部分504。在一些实施例中，滤光板500被构造为可滑动，以便光可被引导在白天被通过非过滤部分504，并在夜间通过过滤部分502。
[0106]图6A示出了在非过滤位置包括MR16LED的LED照明系统的实施例的侧视图。图6B示出了在过滤位置包括MR16LED的LED照明系统的实施例的侧视图。图6C示出了在非过滤位置包括LED阵列的LED照明系统的实施例的侧视图。图6D示出了在过滤位置包括LED阵列的LED照明系统的实施例的侧视图。在一些实施例中，滤光片可被安置在如上所述的滤光板500中。在一些实施例中，滤光片可单独从一侧移至另一侧或成行地移动。在一些实施例中，如图6A、6C所示，LED照明系统可以是日间配置，其中滤光片不在光的路径中且不能衰减任何光。在一些实施例中，如图6B和6D所说明，LED照明系统可以是夜间配置，其中滤光片在光的路径中且能衰减至少一部分穿过其中的光。在一些实施例中，在夜间配置中，LED照明系统不会允许大量非过滤光进入工作场所400。在一些实施例中，包括过滤部分502和非过滤部分504的滤光板可以沿着基本与由LED照明系统产生的光垂直的方向横向移动。在另一实施例中，滤光片可在过滤的夜间配置和非过滤的日间配置之间旋转。在一些实施例中，滤光板或滤光片的移动通过伺服系统控制。本领域技术人员应了解除了MR16LED或LED阵列之外的其他光源可搭配可移动滤光片或滤光板使用。
[0107]图7A示出了包括MR16LED和控制系统的LED照明系统。图7B示出了包括LED芯片阵列和控制系统的LED照明系统。在一些实施例中，LED照明系统可包括控制系统。在一些实施例中，LED照明系统可包括端子模块、电源、输入电路、微控制器、环境温度传感器、伺服驱动器、伺服系统和致动器限制开关。在一些实施例中，控制系统可基于任何数量的输Λ (可包括日间时间)，控制LED照明系统为非过滤的日间配置或过滤的夜间配置。在一些实施例中，控制系统可启动伺服系统以将LED照明系统从非过滤的日间配置或过滤的夜间配置改变。在一些实施例中，LED照明系统可包括致动器限制开关，从而控制系统了解何时LED照明系统是否已达到过滤或非过滤状态的合适方向，且可使用该数据以保证LED照明系统在合适配置中。在一些实施例中，电动致动器可被用来定位滤光片。
[0108]在一些实施例中，LED照明系统可通过电力线通信由如图4所述的室内网关450进行远程控制。在一些实施例中，可使用X-10或Inseton标准控制LED照明系统。在一些实施例中，控制系统既可控制LED照明系统的亮度，又可控制LED照明系统的过滤或非过滤配置。在一些实施例中，控制系统可保证LED照明系统中的所有LED灯都被调至基本和谐且基本同一顺序。
[0109]试验和验证
[0110]如上所述，试验表明常规LED中440nm左右的强度尖峰对褪黑素有强烈抑制。试验还表明当陷波滤光片被用来衰减对昼夜中断产生影响的特定波段时，常规LED可能提供不了和非过滤光的白光类似的白光。在试验中使用了两种类型的LED灯，一种包括440nm脉冲，另一种包括415nm脉冲。
[0111]图8示出了由约440nm的脉冲LED产生的跨过可见光谱的过滤的和非过滤的光的强度。过滤的光谱包括455至490nm之间的过滤范围。试验已表明455至490nm的陷波滤光片和440nm脉冲LED的组合对将褪黑素恢复至希望的水平是无效的。更多的试验表明了在440nm脉冲LED上的500nm以下的截止滤光片对将褪黑素恢复至希望的水平是有效的，但是作为结果的过滤光对于一些应用是不可接受的，因为其提供了与希望的白光相对的黄色。在一些其它应用种，如果希望的话，截止滤光片和/或带黄色的光可提供可接受的过滤光环境。
[0112]图9示出了由约415nm的脉冲LED的一些色温变化产生的沿着光谱的光的相对强度。图10示出了由包括430nm至500nm的陷波滤光片的约415nm的脉冲LED的变化产生的沿着光谱的光的相对强度。试验已表明430至500nm的陷波滤光片和415nm脉冲LED的组合对将褪黑素恢复至希望的水平是有效的，并能创造希望的白光。
[0113]—些定制滤光片是为试验过程制造的。图11A表示在具有440nm脉冲的LED上的455至490nm陷波滤光片的透光百分比。图11B表示在具有440nm脉冲的LED上的500nm子带截止滤光片的透光百分比。图11C表示在具有415nm脉冲的LED上的430至500nm陷波滤光片的透光百分比。图11A至C的阴影区域表示被设计成透光率低于1%的波长范围，且所有三个滤光片都满足设计的透光率低于1%的要求。
[0114]一些原型LED照明系统是针对使用了上述定制滤光片的试验过程制造的。图12A表示用于配有455至490nm陷波滤光片的约440nm脉冲LED的光谱仪测量。图12B表示用于配有500nm子带截止滤光片的约440nm脉冲LED的光谱仪测量。图12C表示用于没有滤光片的约415nm脉冲LED的光谱仪测量。图12D表示用于配有430至500nm陷波滤光片的约415nm脉冲LED的光谱仪测量。
[0115]十二个健康的个人被招入通宵研究。该组包括五名女性和七名男性。年龄范围为从22至34岁，平均值为26.5岁。排除条件包括近期轮班历史、睡眠障碍、眼睛/视觉障碍、色盲、流行病学研究中心抑郁量表上大于16的得分、抑郁症建议、在服药、吸烟、和睡眠时间和起床时间分别从23点到7点偏离超过2小时的不规则习惯睡眠模式。所有女性参与者都服用了口服避孕药以防止可影响褪黑素分泌的荷尔蒙可变性。作为筛选过程的一部分，对象提供了唾液样本用于褪黑素分析，所述唾液是他们在家中的微暗/黑暗房间内夜间睡眠的中间点收集的。采样时间与通常的褪黑素峰值时间一致，且仅具有中等/高等褪黑素水平的参与者被招入通宵研究(低分泌不符合研究要求，因为不期望能在不同照明条件之间发现褪黑素产量的强烈不同)。在测试夜晚前，对象参加了训练课程以练习表现测试。他们被要求在各测试夜晚的前一周内保持规律的睡眠时间表，睡觉时间和起床时间分别于23点至7点之间偏离不超过1小时(由睡眠日志和活动监测记录验证)。
[0116]研究设计是组内(within-subject)设计，针对增加的试验性研究(其具有修改的滤光片测试)，允许引导个人与参与者组的子集比较。所有十二个对象都完成了来自不具有滤光片的440nm脉冲LED的光和来自具有455至490nm陷波滤光片的440nm脉冲LED的光的测试。四个对象的组参与了使用来自具有500nm子带截止滤光片的440nm脉冲LED的光和来自具有430至500nm陷波滤光片的415nm脉冲LED的光的额外试验性测试。
[0117]