具有逼近白光的cri的无褪黑素抑制光源的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种配置成生成白光的照明单元，其中白光具有可见区中的频谱强度，其中发现400?500nm的波长范围中的所有光子的至少40%在430?445nm的波长范围中（同样参见图1b）。照明单元可以特别地用于增加人类的警惕性而同时不抑制或者最小地抑制人类的褪黑素产生。
【专利说明】
具有逼近白光的CR I的无褪黑素抑制光源
技术领域
[0001] 本发明涉及照明单元以及包括这样的照明单元的照明系统，其可以特别地使用在 夜间情形中。
【背景技术】
[0002] 适配于具体情形或增加警惕性的照明在本领域中是已知的。例如，W 0 / 2 0 0 2 / 020079描述了用于控制人类对象的警惕性的方法和用于使用在该方法中的光源以及光源 用于该方法的用途。方法包括使人类对象在暴露时段期间暴露于合适的光辐射而基本上不 影响褪黑素循环阶段。褪黑素是可以用于控制人类对象的警惕性的睡眠激素。W0/2002/ 020079描述了合适的光辐射由褪黑素抑制辐射(褪黑素瓦特/瓦特)和光输出（流明/瓦特） 的输出分数指定，输出分数和光输出被调节以获得对所述循环阶段的期望效果。
[0003] US2011/0025187描述了低压气体放电灯，利用其红色频谱区中的光，低压气体放 电灯通过控制褪黑素分泌来影响生物昼夜节律。除其它之外，应用能吸收蓝色的磷光体以 吸收405nm处以及特别地436nm处的萊发射线。
【发明内容】
[0004] 光有力地调整所谓的非视觉响应。这些响应包括作为昼夜节律响应而已知的响应 (例如生理和行为方面的24h节律）以及光的急性效应(例如增加警惕性和褪黑素抑制）。然 而，增强非视觉响应并不总是合期望的。示例可以是夜晚(轮班)工人之一。在夜晚规律地暴 露于光对人类健康具有负面影响。这被视为部分地由于昼夜节律失调，并且褪黑素激素的 抑制也可能发挥作用。另一方面，已知夜晚的光增加警惕性，这是工作时合期望的事情。为 了克服这一困境，已经建议蓝色耗尽荧光光源(未公开的数据)或蓝光阻断剂护目镜。阻断 540nm以下或者530nm以下的所有波长的护目镜示出引起类似于在暗光条件之下所观察到 的那些的褪黑素水平(即相对地没有观察到褪黑素的抑制）。
[0005] 在针对视觉任务而需要光暴露时但是不希望抑制褪黑素产生和影响生物钟时的 情境中，人们需要使用在蓝光(400_530nm)中耗尽的光源。这样的光条件对于视觉任务执行 是欠佳的（较低的显色指数），并且具有比全频谱光条件更少的警惕性质(对夜晚轮班执行 所感兴趣的）。
[0006] 目前，迄今为了防止褪黑素抑制而同时允许充足警惕性所开发的解决方案是蓝光 阻断护目镜或者可替换地蓝色耗尽光源。护目镜的使用有点妨碍，其要求对象愿意佩戴它 们并且取决于要完成的任务而可能并不总是舒适或可行的。而且，阻断掉所有短波长具有 导致劣质显色指数(CRI)的缺点。显色指数是光源相比于理想或自然光源而真实地重现各 种物体的颜色的能力的定量度量。典型的室内照明器具有CRI>80。蓝色耗尽荧光光源例如 可以引起大约65的CRI，并且蓝色耗尽白色LED源具有30-50的CRI。这导致并不非常令人愉 悦的氛围，并且此外，其可以表示颜色关键事务(duty)方面的问题。
[0007] 因而，本发明的一方面是提供一种可替换的照明单元，其优选地还至少部分地消 除以上描述的缺陷中的一个或多个和/或具有以上指示的期望性质。
[0008] 已经惊人地发现，当选择频谱的蓝色部分内的特定波长范围时，警惕性可以增加 而同时可以减少或者甚至防止褪黑素抑制。该波长范围特别地在大约435-440nm周围。然 而，通过选择更低或更高的波长，褪黑素抑制可能不利地增加。另外，在其它波长处，（相对） 增加较低，而在该波长区中，这种增加惊人地较高。
[0009] 本发明通过向频谱添加发现具有比蓝光更强的警惕性质(特别地在适于夜晚光照 的低强度范围中）的紫光435-440nm)而仍旧不明显地抑制褪黑素来改进以上两个方面。 另外，当与其中蓝-绿区的大部分被阻断的现有技术解决方案相比时，CRI可以大幅增加。这 可以增加安全性。
[0010]因而，在第一方面中，本发明提供一种配置成生成白光的照明单元，其中白光具有 可见区中的频谱强度，其中发现400-500nm的波长范围中的所有光子的特别地至少40%，特 别地至少50%，甚至更特别地至少55%，诸如至少60%在400-445nm的波长范围中，特别地在 430-445nm的波长范围中。这样的照明单元可以提供对于眼睛而言(基本上)为白色的光，可 以增加警惕性，但是仍然可以减少或者甚至防止褪黑素抑制。由照明单元生成的光在本文 中还指示为"照明单元光"。术语"可见区中"还可以指示为"可见范围中"或者"可见波长范 围中"。
[0011] 因而，特别地，除其它之外，这样的照明单元可以用于增加动物、特别地脊椎动物、 甚至更特别地人类的警惕性。可替换地或者此外，除其它之外，这样的照明单元可以用于提 供（白）光而同时不抑制或者最小地抑制这样的动物、特别地这样的脊椎动物、甚至更特别 地所述人类的褪黑素产生。另外，特别地，照明单元可以在选自6 pm到9 am的时段期间使 用。例如，照明单元可以（配置成)在9 pm到6 am的时段期间提供光。例如，照明单元(或者照 明系统，同样参见下文)可以包括传感器，其配置成感测一般照明（包括自然光源）的光强度 或时间，并且切换到如本文所限定的光，即特别地具有可见区中的频谱强度的白光，其中发 现400-500nm的波长范围中的所有光子的至少40%在400-445nm的波长范围中，特别地在 430-445nm的波长范围中。这样的照明单元(或者照明系统，同样参见下文)可以例如有利地 用于光照空间，诸如工作空间。
[0012] 因而，本发明，特别地照明单元，可以在一个方面中用于控制(动物，特别地脊椎动 物，甚至更特别地人类的）睡意和/或又在另一方面中，本发明，特别地照明单元，可以用于 控制(动物，特别地脊椎动物，甚至更特别地人类的）警惕性。此处，术语"控制"还可以是指 影响。
[0013] 诸如以上所指示的空间可以例如是待客区域(的部分），诸如餐馆、酒店、诊所或者 医院等。术语"空间"还可以涉及办公室、百货商店、仓库、电影院、教堂、剧院、图书馆等（的 部分）。然而，术语"空间"还可以涉及车辆中的工作空间（的部分），诸如卡车的车舱、飞机的 机舱、舰艇(船只）的船舱、汽车的车舱、起重机的机舱、比如牵引机之类的工程车辆的车舱 等。术语"空间"还可以涉及工作空间（的部分），诸如办公室、（生产）工厂、电厂（比如核电 厂、气电厂、煤电厂等)等。例如，术语"空间"还可以涉及(夜晚轮班)控制房间、安全房间等。 如上文所指示的，光的颜色可以是白色或者至少接近(完美的）白光。因而，可以获得良好的 显色，而同时能够控制生物响应，诸如警惕性和褪黑素产生。照明单元可以用于防止正常光 的不利褪黑素抑制效应。
[0014] 特别地，照明单元可以用于提供具有60以上，更特别地65以上，甚至更特别地70以 上，诸如至少75的CRI(显色指数）的光。特别地，照明单元可以用于提供这样的光，而同时不 抑制或者最小地抑制人类(或者（另一)脊椎动物）的褪黑素产生。因而，本发明还可以提供 一种照明方法，其使得能够针对高明视勒克斯实现高CRI和最小或适度的褪黑素抑制，特别 地通过440与490nm之间的带中、甚至更特别地440_540nm之间（诸如460_490nm)的带中的降 低的光子水平。
[0015] 因而，本发明还在另外的方面中提供一种在空间中提供光的方法，包括利用如本 文所限定的照明单元向所述空间提供光。例如，方法可以包括以90-1500、特别地90-1000， 甚至更特别地90-200 mlux的范围中的总体黑化(melanopic)照度来提供所述光。黑化照度 例如在通过引用并入本文中的Enezi, J. A·, Revel, V·，Brown, T·，Wynne, J·， Schlangen, L.和Lucas, R.. A "Melanopic" Spectral Efficiency Function Predicts the Sensitivity of Melanopsin Photoreceptors to Polychromatic Lights. Journal of Biological Rhythms, 26(4)，314-323中限定(特别地参见该论文中的公式3)。在另外 的具体实施例中，照明单元配置成提供具有至少1:100、诸如至少1.5:100、比如至少2:100 的总体黑化照度（以mlux计)与总体福照度（以Iux计)之比的照明单元光。在本发明中，看起 来可以通过规避触发基于视蛋白：维生素 A的光色素(诸如在以上指示的论文中限定的）来 获得有利结果。
[0016] 本文所描述的照明单元可以是具有一个或多个光源的任何照明单元。照明单元可 以是例如办公室照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家用照明系统、重点照明系统、局 部照明系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自点亮显示系统、像素化显示系统、 分段式显示系统、警示标志系统、医学照明应用系统、指示器标志系统、装饰性照明系统、便 携式系统、机动车应用、温室照明系统、园艺照明或LCD背光照明的部分或者可以应用于其 中。
[0017]本文中的术语白光是本领域技术人员所已知的。其特别地涉及具有大约2000和 20000K、特别地2700-20000K之间的相关色温(CCT)以用于特别地在大约2700K和6500K的范 围中的一般照明以及用于特别地在大约7000K和20000K的范围中的背光照明目的，并且特 别地在距BBL(黑体轨迹)大约15 SDCM(颜色匹配标准偏差）内，特别地在距BBL大约10 SDCM 内，甚至更特别地在距BBL大约5 SDCM内的光。
[0018] 术语"紫光"或"紫色发射"特别地涉及具有在大约380-440nm的范围中的波长的 光。术语"蓝光"或"蓝色发射"特别地涉及具有在大约440-490nm的范围中的波长的光(包括 一些紫色和青色色调）。术语"绿光"或"绿色发射"特别地涉及具有在大约490-560nm的范围 中的波长的光。术语"黄光"或"黄色发射"特别地涉及具有在大约540-570nm的范围中的波 长的光。术语"橙光"或"橙色发射"特别地涉及具有在大约570-600范围中的波长的光。术语 "红光"或"红色发射"特别地涉及具有在大约600-750nm的范围中的波长的光。术语"粉光" 或"粉色发射"是指具有蓝色和红色成分的光。术语"可见"、"可见光"或"可见发射"是指具 有在大约380-750nm的范围中的波长的光。
[0019] 照明单元可以包括一个或多个光源。光源配置成生成光。来自光源的光在本文中 还指示为光源光。术语"光源"还可以是指多个光源。同样地，术语"照明单元"还可以是指多 个照明单元。在具体实施例中，光源包括固态LED光源(诸如LED或激光二极管）。术语"光源" 还可以涉及多个光源，诸如2-20个（固态)LED光源。因而，术语LED还可以是指多个LED。然 而，照明单元还可以包括一一此外或者可替换地一一其它类型的光源。在下文中，进一步阐 明非限制性数目的配置。
[0020] 在讨论这些配置中的一些之前，首先一般地讨论照明单元的一些另外的方面。
[0021] 如上文所指示的，照明单元特别地配置成生成白光，其中白光具有可见区中的频 谱强度，其中发现在400-500nm的波长范围中的所有光子的特别地至少40%，特别地至少 50%，甚至更特别地至少55%，诸如至少60%在400-445nm的波长范围中，甚至更特别地在430-445nm的波长范围中。在又一方面中，本发明提供一种特别地配置成生成白光的照明单元， 其中白光具有可见区中的频谱强度，其中光子在430-445nm的波长范围中，并且可选地具有 445-490nm的波长范围中的光子，具有最大为1的445-490nm的波长范围中的总体光子数目 与430-445nm的波长范围中的总体光子数目之比，诸如最大0.75，特别地最大0.5，诸如最大 0.3。例如，430-445nm范围中的总体光子数目可以是445-490范围中的总体光子数目的2倍 (即如上文所限定的比然后将为0.5)。因而，在实施例中，白光具有最大为1的445-490nm的 波长范围中的总体光子数目与在430-445nm的波长范围中的总体光子数目之比，特别地最 大0.75，特别地最大0.5，诸如最大0.3，诸如甚至等于0.25或在0.25以下。
[0022] 在又一另外的方面中，本发明提供一种特别地配置成生成白光的照明单元，其中 白光具有可见区中的频谱强度，其中光子在400_445nm的波长范围中，并且可选地具有445-490nm的波长范围中的光子，具有最大为1的445-490nm的波长范围中的总体光子数目与 400-445nm的波长范围中的总体光子数目之比，诸如最大0.75，特别地最大0.5，诸如最大 0.3。在比例为例如0.5的情况下，在400-445nm波长范围中存在是445-490nm范围中的两倍 那么多的光子。然而，特别地，发现在400_445nm的波长范围中的光子的大部分在430-445nm 的波长范围中，诸如至少40%，甚至更特别地至少60%，诸如至少80%。
[0023] 特别地，照明单元配置成提供具有波长范围380-490nm、490-590nm和590-750nm中 的频谱强度的可见光。这些范围中的光的组合可以提供对于眼睛而言可能看起来为白色的 光。本领域技术人员可以选择数量和比例以提供具有与白光的期望类似性以及期望的CRI 的光。因而，照明单元特别地配置成提供多色光，特别地白色多色光。
[0024]因而，在另外的方面中，本发明提供一种配置成生成具有波长范围380-490nm、 490-590nm和590-750nm中的频谱强度的可见光的照明单元，其中光具有可见区中的频谱强 度，其中发现在400_500nm的波长范围中的所有光子的特别地至少40%，特别地至少50%，诸 如至少55%或者甚至更特别地至少60%在400-445nm的波长范围中，特别地在430-445nm的波 长范围中。这样的照明单元可以提供对于眼睛而言为白色的光，可以增加警惕性，但是仍然 可以减少或者甚至防止褪黑素抑制。
[0025] 特别地，如上文所指示的，照明单元配置成提供具有可见区中的频谱强度的光，其 中发现在400-500nm的波长范围中的所有光子的至少40%，诸如至少50%在400-445nm、特别 地430-445nm的波长范围中。通过该选择，可以获得具有上文所指示的一个或多个有用性质 的光。短语"其中发现在400-500nm的波长范围中的所有光子的至少40%在430-445nm的波长 范围中"以及类似的短语特别地指示在照明单元在400_500nm的范围中所生成的所有光子 之中，40%或者更多的光子具有选自430-445nm的范围的波长。
[0026] 可替换地或者此外，看起来利用光获得了在警惕性方面的良好结果(并且可以获 得无褪黑素抑制），其中发现在400-500nm的波长范围中的所有光子的少于50%，特别地少于 40%，甚至更特别地少于30%，诸如甚至更特别地少于25%，比如少于20%在445-490nm之间。
[0027]因而，在另外的具体实施例中，提供一种配置成生成（白）光的照明单元(如上文所 限定的），其中发现在400-500nm的波长范围中、甚至更特别地在400-530nm的波长范围中、 又甚至更特别地在400_540nm的波长范围中的所有光子的至少40%，特别地至少50%，甚至更 特别地至少55%，诸如至少60%在400-445nm、特别地430-445nm的波长范围中，并且其中发现 在400-500nm的波长范围中的所有光子或者甚至更特别地在500nm以下的波长范围中的所 有光子的少于50%，特别地少于40%，甚至更特别地少于30%，诸如甚至更特别地少于25%，比 如少于20%在445-490nm之间。因而，照明单元可以配置成提供在445-490nm范围中的光子 (即蓝色光子）中以及甚至在445-540nm的整个波长范围中的光子(蓝色和/或绿色光子）中 耗尽的光。
[0028]因而，在实施例中，发现在可见区中的所有光子的少于30%，诸如少于20%，甚至更 特别地少于10%在445-540nm的波长范围中。在另外的具体实施例中，发现在400-530nm的波 长范围中、特别地在400-540nm的波长范围中的所有光子的至少30%，特别地至少40%，特别 地至少50%，诸如至少55%或者甚至更特别地至少60%在400-445nm、特别地430-445nm的波长 范围中。
[0029]现在转向一些具体配置，本发明在实施例中提供一种照明单元，包括(a)配置成生 成具有可见区中的频谱强度的第一光源光的第一光源，其中发现(所述第一光源光的)可见 区中的光子的特别地至少50%在400-445nm、特别地430-445nm的波长范围中，以及(b)配置 成生成具有可见区中的频谱强度的第二光源光的第二光源，其中发现(所述第二光源光的） 可见区中的所有光子的至少50%在至少500nm的范围中，其中照明单元还可选地包括配置成 减少具有500nm以下的波长的第二光源光的传播的光学滤波器，并且其中第一光源和第二 光源与可选的光学滤波器配置成生成所述白光。在这样的实施例中，（由照明单元在其使用 期间生成的）白光包括所述第一光源光和所述第二光源光。术语"至少500nm"以及类似术语 是指500nm波长和更长的波长，诸如例如550nm或者600nm等。
[0030] 第一光源可以例如是固态光源，诸如LED或0LED。然而，第一光源也可以是使用有 机或无机材料提供期望的发光的光源。这样的发光材料可以例如由LED和/或汞放电灯来激 发。第一光源可以本质上提供主要在430-445nm范围中的期望类紫光。第二光源可以是以绿 色、黄色、橙色和红色中的一个或多个提供光的任何光源。可选地，这样的光源还可以以蓝 色提供光。然而，光学滤波器特别地配置成减少500nm以下的(第二光源)光的传播。
[0031]特别地，第二光源可以配置成提供黄光，可选地连同红光一起。在又一实施例中， 第二光源可以配置成提供绿光和红光，以及可选地黄光。如上文所指示的，光中的绿色成分 可以部分地通过光学滤波器而减少。
[0032] 第二光源可以是例如固态光源，诸如LED或0LED。然而，第二光源也可以是使用有 机或无机材料提供期望发光的光源。这样的发光材料可以例如由LED和/或汞放电灯来激 发。然而，第二光源还可以包括焚光灯。因而，在具体实施例中，第一光源包括第一固态光 源，并且第二光源包括第二固态光源以及配置成将第二固态光源光转换成发光材料光的发 光材料，其中具有发光材料的第二固态光源配置成提供所述第二光源光，并且在另一具体 实施例中，第一光源包括第一固态光源并且第二光源包括荧光灯。要指出的是，不同类型的 光源可以组合。荧光灯可以特别地配置成提供白光。非期望的蓝色以及可选的绿色光可以 (基本上)通过光学滤波器滤掉，并且照明单元光的蓝色成分由第一光源提供。
[0033] 若干配置可以由本领域技术人员来选择。然而，第一光源和第二光源与光学滤波 器配置成生成所述白光。因而，第一光源连同第二光源与（其)光学滤波器一起提供照明单 元光。
[0034] 在又一实施例中，如本文所描述的照明单元包括配置成生成具有可见区中的频谱 强度的光源光的（第一)光源、配置在光源下游的光学滤波器，其中（第一)光源和光学滤波 器配置成在所述光学滤波器的下游提供所述白光，并且其中光学滤波器配置成减少具有 450-500nm范围中的波长的光源光的传播。在以上描述的实施例中，光学滤波器可以仅对第 二光源的光具有影响。然而，在该实施例中，光学滤波器配置在光源下游并且因而可以影响 从照明单元逸出的所有光。例如，在实施例中，照明单元包括荧光灯，诸如三带荧光灯，其具 有宽带蓝色发射（比如基于BaMgAl 1QOn: Eu或类似铕掺杂的化合物）。通过光学滤波器，减少 非期望的蓝光。在这样的实施例中，而且对于本文描述的其它实施例，对于照明单元光，以 下中的一个或多个适用： (a) 发现在400-500nm的波长范围中的所有光子的至少40%，特别地至少50%，甚至更特 别地至少55%，诸如至少60%在430-445nm(特别地400-445nm)的波长范围中； (b) 发现在400-500nm的波长范围中的所有光子的少于50%，特别地少于40%，甚至更特 别地少于30%，诸如甚至更特别地少于25%，比如少于20%在445-490nm之间； (c) 发现在可见区中的所有光子的少于25%，特别地少于15%，甚至更特别地少于10%在 445-540nm的波长范围中； (d) 发现在400-530nm的波长范围中，特别地在400-540nm的波长范围中的所有光子的 至少40%，特别地至少50%，甚至更特别地至少55%，诸如至少60%在430-445nm(特别地400-445nm)的波长范围中；以及 (e) 具有最大为1的445-490nm的波长范围中的总体光子数目与430-445nm(特别地400-445nm)的波长范围中的总体光子数目之比，诸如最大0.75，特别地最大0.5。
[0035] 因而，以上指示的条件a-e中的一个或多个可以适用。
[0036] 可以应用本领域中已知的光学滤波器，其可以配置成减少500nm以下的可见辐射 的（基本上)全部传播，或者其可以配置成减少445-490nm的波长范围中，特别地445-500nm 的波长范围中，甚至更特别地445-540nm的波长范围中的可见辐射的(基本上)全部传播，或 者其可以配置成允许430-445nm的波长范围中的光的传播并且(基本上)减少500nm以下，特 别地540nm以下的波长范围中的所有其余可见光的传播。光学滤波器可以特别地配置成(a) 具有其中至少70%，特别地至少80%，甚至更特别地至少90%的光应当被透射的波长范围中的 平均透射，和/或(b)具有其中最大30%，特别地最大20%，甚至更特别地最大10%的光不应当 被透射的波长范围中的平均透射。光学滤波器可以具有以上限定的功能性中的一个或多 个。另外，还可以应用多个光学滤波器，其可以具有不同的光学性质，并且其可以串联布置 以提供期望的光学效果。
[0037]在具体实施例中，光学滤波器包括发光材料。这样的光学滤波器可以配置成吸收 诸如500nm以下之类的波长范围中的可见辐射的至少部分，或者其可以特别地配置成吸收 445-490nm的波长范围中，特别地445-500nm的波长范围中，甚至更特别地445-540nm的波长 范围中的可见辐射的至少部分。发光材料将所吸收的（可见)辐射的至少部分转换成具有另 一波长（一般更长的波长），并且在本文中特别地具有至少490nm的波长的（可见）福射(发 射），诸如以黄色、橙色和/或红色。因而，通过应用包括发光材料的光学滤波器，也可以减少 (可见）辐射的传播，因为该辐射可以被转换成具有另一波长，特别地具有比490nm大的波 长，甚至更特别地具有比540nm大的波长的发光。不管怎样，在具体实施例中，相比于光学滤 波器的下游，在光学滤波器(具有发光材料）的上游，445-490nm辐射与可见区中的总体辐射 之比将更大。这些相应比例中的比例可以例如彡1.05,诸如彡1.1，特别地彡1.5,尽管更大 的值也可以是可能的，这取决于光学滤波器(具有发光材料）上游和下游的辐射的频谱分 布。
[0038] 在又一实施例中，如本文所描述的照明单元包括(a)配置成生成具有可见区中的 频谱强度的第一（固态)光源光的第一（固态)光源，其中发现可见区中的光子的至少50%，特 别地至少60%，甚至更特别地至少70%，诸如至少80%在400-445nm，特别地430-445nm的波长 范围中；（b)配置成生成具有可见区中的频谱强度的第二（固态)光源光的第二（固态)光源， 其中发现可见区中的光子的至少50%，特别地至少60%，甚至更特别地至少70%，诸如至少80% 在500-570nm的波长范围中；以及(c)配置成生成具有可见区中的频谱强度的第三（固态)光 源光的第三（固态)光源，其中发现可见区中的光子的至少50%，特别地至少60%，甚至更特别 地至少70%，诸如至少80%在600-750nm的波长范围中；其中第一（固态)光源、第二（固态)光 源和第三（固态)光源配置成生成所述白光。在该实施例中，可以应用三个(或更多）（固态） 源:配置成以蓝色（即紫色），特别地在400_445nm，特别地430-445nm的波长范围中生成（固 态)源光的（固态)源，配置成以绿色和/或黄色生成（固态)源光的（固态)源，以及配置成以 红色生成（固态)源光的（固态)源。如上文所指示的，术语"光源"以及同样地还有术语"(固 态)光源"可以是指多个(不同的）（固态)光源。另外，该实施例不排除其它类型光源的存在。 例如，照明单元可以包括配置成生成所述期望蓝光的第一光源、配置成生成绿光的第二光 源、配置成生成黄光的另外的（第二)光源、以及配置成生成红光的第三光源。另外，同样可 选地，可以应用一个或多个光学滤波器以滤掉445-490nm的波长范围中的非期望蓝光。
[0039] 同样在该实施例中，本领域技术人员可以选择不同类型的光源以得到期望的照明 单元光。因而，第一（固态)光源、第二（固态)光源和第三（固态)光源配置成生成所述白光。 一起，这些光源提供以上描述的（白）光。
[0040] 在具体实施例中，第一光源包括固态光源和/或第二光源包括固态光源。可选的另 外的光源可以特别地也包括固态光源。
[0041] 如上文所指示的，若干配置是可能的。特别地，它们可以全部具有以下共同点：照 明单元的光在445_490nm范围中，更特别地在445_500nm范围中，甚至更特别地在445_540nm 范围中的蓝-绿光中耗尽。因而，在具体实施例中，照明单元在445-490nm的波长范围中具有 光学功率(瓦特），其小于在500nm以下的波长范围中的总体光学功率的50%，特别地小于其 40%，甚至更特别地小于其30%。甚至更特别地，照明单元在445-490nm的波长范围中具有光 学功率(瓦特），其小于可见区中的总体光学功率的40%，特别地小于其30%，甚至更特别地小 于其20%，诸如小于其10%。
[0042] 在本文中，比如"500nm以下"这样的短语特别地指示在500nm以下，但是等于或高 于380nm的范围中。值380nm被视为可以对于人类眼睛而言仍旧可见的最低波长。
[0043] 在其它频谱范围中的光学功率可以分布成提供期望的（白）光。本发明允许在没有 褪黑素抑制的有害效果(在一些情境中）(或者具有降低的效果)的情况下生成白光，而同时 具有充足或者甚至良好的显色。因而，可以提供比正常光可能更为健康的光（当在夜晚期间 应用时），而另一方面，相比于其中应用针对蓝色(绿色）中的波长的截止滤波器的现有技术 解决方案而言，可以改进安全性，因为物体可以良好地可见。因而，在另外的实施例中，照明 单元配置成提供具有至少60,诸如特别地至少70,比如至少75的CRI的（白色多色)光。因而， 如上文所指示的，照明单元可以用于提供具有60以上的CRI(显色指数)的光，而同时不抑制 或者最小地抑制人类的褪黑素产生。本发明还允许生成在蓝-绿色中耗尽的白光，但是仍旧 可以增加警惕性而同时还具有充足或者甚至良好的显色(并且从而增加安全性和便利性）。
[0044] 在又一方面中，本发明提供一种照明系统，包括所述照明单元，并且可选地还包括 控制单元和/或可选地还包括另外的照明单元。这样的照明系统可以配置成提供不同类型 的光，诸如具有相对高的蓝色和/或绿色成分的"正常"光，例如在白天期间，以及在具有 445-490nm范围中的波长的蓝光中耗尽的特定光，诸如在本文中描述的。例如，这可以通过 可切换光学滤波器和/或通过在光源之间切换和/或通过控制照明单元的一个或多个光源 的强度来实现。可选地或者此外，照明系统可以包括另外的照明单元，这一后面的照明单元 可以配置成提供具有在445-490nm波长区中的光的"正常"贡献的光。通过在照明单元之间 切换和/或通过控制照明单元的相对强度，可以提供期望类型的光。可替换地或者此外，照 明系统(还)可以配置成在不同的位置处提供不同类型的光。特别地在这样的实施例中，照 明系统可以包括多个照明单元。因而，本发明还提供一种包括如本文所限定的照明单元以 及可选地另外的照明单元的照明系统，其中照明系统配置成在相同时间或者不同时间处提 供至少两种类型的光，其中第一类型的光包括所述白光，并且相比于第一类型的光，第二类 型的光在450-500nm的波长范围内具有对可见区中的总体频谱强度的相对更高的贡献。例 如，在相同时间处，两种类型的光可以提供在不同位置处或不同方向上。在不同时间处，不 同类型的光可以提供在相同位置处或者相同方向上（尽管同样在不同的时间处，当然也可 以服务不同位置或方向）。
[0045] 可以如本领域技术人员所已知的那样测量光子和功率。光子可以例如利用光电倍 增器(PM)和其它光子计数检测器来计数。光电倍增器(管)在本领域中是已知的。光学功率 可以利用例如光学频谱分析仪(诸如光谱仪)来测量。这样的光谱仪也可以包括光电倍增 器，并且因而也可以用于评估频谱的可见部分或其部分之上的光子数目。
[0046] 术语"上游"和"下游"涉及项目或特征相对于来自光生成构件(此处特别地，（第 一)光源）的光的传播的布置，其中相对于来自光生成构件的光束内的第一位置，更靠近光 生成构件的光束中的第二位置是"上游"，并且更远离光生成构件的光束内的第三位置是 "下游"。
[0047] 本文中的术语"基本上"，诸如在"基本上所有光"或者"基本上包括"中，将由本领 域技术人员所理解。术语"基本上"还可以包括具有"整体地"、"完全地"、"全部"等的实施 例。因而，在实施例中，也可以移除修饰性的基本上。在适用的情况下，术语"基本上"也可以 涉及90%或更高，诸如95%或更高，特别地99%或更高，甚至更特别地99.5%或更高，包括100%。 术语"包括"还包括其中术语"包括"意味着"由……构成"的实施例。术语"和/或"特别地涉 及在"和/或"之前和之后提及的项目中的一个或多个。例如，短语"项目1和/或项目2"以及 类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语"包括"在实施例中可以是指 "由……构成"，但是在另一实施例中也可以是指"至少包含所限定的种类以及可选的一个 或多个其它种类"。
[0048]此外，术语第一、第二、第三等(诸如"第一光源"）在说明书中和权利要求中用于区 分类似元件并且未必用于描述顺序或时间次序。要理解到，如此使用的术语在适当的情境 下可互换，并且本文描述的本发明的实施例能够以除本文描述或图示的之外的其它顺序操 作。另外，一个实施例中的第一光源未必与另一实施例中的第一光源相同。可以存在第一光 源的不同实施例等。
[0049]除其它之外，在操作期间描述本文的设备。如本领域技术人员将清楚的，本发明不 限于操作方法或者操作中的设备。
[0050] 应当指出的是，以上提及的实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将 能够设计许多可替换实施例而不脱离随附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之 间的任何参考标记不应当解释为限制权利要求。动词"包括"及其词形变化的使用不排除除 权利要求中陈述的那些之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词"一"或"一个"不排除多 个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括若干分立元件的硬件以及借助于适当编程的 计算机来实现。在枚举若干构件的设备权利要求中，这些构件中的若干个可以由同一个硬 件项体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合 不能用于获益。
[0051] 本发明还适用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个或 多个的设备。本发明还关于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个 或多个的方法或过程。
[0052]在本专利中讨论的各种方面可以组合以便提供附加优点。此外，一些特征可以形 成用于一个或多个分案申请的基础。
【附图说明】
[0053]现在将仅通过示例的方式参照随附示意图来描述本发明的实施例，其中对应的参 考符号指示对应的部分，并且其中： 图Ia-Ib示意性描绘了本发明的一些方面； 图2a_2e示意性描绘了本发明的一些另外的方面和实施例。
[0054]附图未必按照比例。
[0055]图3a_3d示出了照明单元的实施例的光的光分布的一些频谱。
【具体实施方式】
[0056]图Ia示意性描绘了配置成生成光11的照明单元10。光11具有可见区中的频谱强 度，其中发现400_500nm的波长范围中的所有光子的至少40%在430-445nm的波长范围中。如 可以在图Ib中看到的，可以存在大约500nm与大约445nm之间的谱隙。
[0057] 照明单元10可以包括光源100。术语"光源100"还可以是指多个相同或者多个不同 的光源。光源100生成光101。光101可以基本上与照明单元光或光11相同。换言之，照明单元 的光11基本上是基于光源光101。然而，可选地，光学滤波器300可以对光源光101进行滤波 以提供期望的光11。例如，光学滤波器300可以大幅减少具有445-490nm，甚至445-540nm的 波长范围中的波长的光。图Ib示意性描绘了其中发现400-500nm的波长范围中的所有光子 的至少40%在430-445nm的波长范围中的实施例。
[0058]图2a示意性描绘了照明单元10的实施例，其包括配置成生成具有可见区中的频谱 强度的第一光源光101的第一光源100,诸如固态光源，比如LED和/或0LED，其中发现可见区 中的光子的至少50%在特别地430-445nm的波长范围中。该光源光101可以基本上不受阻挡 地从照明单元10逸出并且由此可以是照明单元光10的（重要)成分。另外，照明单元10包括 配置成生成具有可见区中的频谱强度的第二光源光201的第二光源200，其中发现可见区中 的所有光子的至少50%在至少500nm的范围中，其中照明单元10还可选地包括配置成减少具 有500nm以下的波长的第二光源光201的传播的光学滤波器220。第二光源光201因而可以作 为在具有500nm以下的波长的光中耗尽的光而离开照明单元10。例如，第二光源可以是白色 焚光灯，其基本上所有具有500nm以下的波长的光都被光学滤波器220滤掉。在该实施例中， 相比于以上提及的变型，并非所有光源光都被滤波，而是仅光源的子集的光源光被滤波。光 学滤波器220下游的第一光源光101和第二光源光201提供所述照明单元光11。因而，第一光 源100和第二光源200与光学滤波器220配置成生成所述（白）光11。可选地，还可以将另外的 可选滤波器120包括在第一光源中。这样的可选光学滤波器可以例如包括发光材料。可选 地，这还可以适用于光学滤波器220。因而，在具体实施例中，第一光源和第二光源可能相 同，但是光学滤波器提供不同类型的光，其组合提供具有本文描述的光学性质的照明单元 光11。
[0059] 图2b可以示意性地描绘图2a上的变型。此处，第一光源100可以包括第一固态光源 110。该第一固态光源110特别地配置成提供第一固态光源光111，其可以本质上处于特别地 430-445nm的波长范围中。第二光源200可以包括第二固态光源220以及配置成将第二固态 光源光221转换成发光材料光2201的发光材料2200。第二固态光源220与发光材料2200( - 起)配置成提供所述第二光源光201。取决于第二光源200的类型，光学滤波器200可以是必 要的或者不必要的。例如，第二固态光源220可以配置成生成UV光，并且发光材料2200可以 配置成将该UV固态光源光221转换成带有具有490nm以上或者甚至530nm以上的波长的光子 和/或带有基本上在445-490nm的波长范围中缺失，甚至更特别地基本上在445-540nm的波 长范围中缺失的光子的可见光。而且，在该实施例中，第一光源100和第二光源200与可选的 光学滤波器220配置成生成所述（白）光11。因而，光11可以包括作为成分的第一固态光源 光、发光材料光2201以及可选地其余的第二固态源光221(例如，具有在380-445nm范围中， 特别地在430-445nm范围中的波长的蓝光）。
[0060] 图2c示意性描绘了另一变型，其中照明单元10包括第一固态光源110(作为第一光 源100)和第二光源，其中第二光源200包括荧光灯250。一般地，光学滤波器可能是必要的以 使利用参考标号251指示的来自445-490nm波长区中的光的荧光灯光耗尽。此处，没有指示 光学滤波器。
[0061] 图2d示意性描绘了另一变型，其中照明单元10包括第一固态光源110、第二固态光 源220和第三固态光源330。第一固态光源110、第二固态光源220和第三固态光源330配置成 生成所述白光11。第一固态光源110可以配置成生成具有可见区中的频谱强度的第一固态 光源光111，其中发现可见区中的光子的至少50%在430-445nm的波长范围中，即（泛)蓝光。 另外，第二固态光源220可以配置成生成具有可见区中的频谱强度的第二固态光源光221， 其中发现可见区中的光子的至少50%在500-570nm的波长范围中，即绿色和/或黄色光。第三 固态光源330可以配置成生成具有可见区中的频谱强度的第三固态光源光331，其中发现可 见区中的光子的至少50%在600-750nm的波长范围中，即橙色和/或红色和/或深红色光。作 为示例，每一个光源可以独立地包括光学滤波器。（多个)光学滤波器可以是（多个)相应光 源的部分。
[0062]图2e示意性描绘了照明系统1000以及利用所述照明系统100的光来光照的空间2， 诸如工作空间。此处，照明系统1000包括如在本文中限定的照明单元10以及可选地另外的 照明单元40。该另外的照明单元40可以特别地提供另一类型的光。因而，照明系统1000可以 配置成在相同时间或不同时间处提供至少两种类型的光，其中第一类型的光包括所述白光 11，并且相比于第一类型的光，第二类型的光21在450-500nm的波长范围内具有对可见区中 的总体频谱强度的相对更高的贡献。照明系统1000可以包括控制单元或控制器50,其可以 配置成控制一个或多个照明单元，并且特别地至少照明单元10。控制单元可以例如配置成 取决于当日时间来选择光的类型。
[0063] 实验 材料和方法 关于不同波长处的光的影响来测试参与者，其中具体关注在400_540nm范围中的波长。 比较不同波长示出警惕性增加可以发生在不同波长处，但是在大约400_445nm，特别地430-445nm的范围中发现相对较高的增加(相对于其它波长）。
[0064] 初步结果还似乎指示，在不仅可以控制警惕性，而且还可以控制褪黑素产生和其 它生物效应的含义上，利用该波长可以控制人类对该光的响应。似乎400-445处的光的生物 效应可能惊人地低于较高波长处的情况而同时可以获得良好的CRI(参见下文）。
[0065] 因而，就防止或减少褪黑素抑制以及增加(或维持)警惕性而言的最佳结果是使用 具有437nm附近的波长的光，诸如在430-445nm的范围中。另外，初步结果似乎支持445-490nm波长范围中的光的相对减少可以进一步贡献于积极结果。
[0066] 照明单元 图3a-3d描绘了照明单元的数个可能实施例的光的频谱分布。X轴指示波长（以纳米 计）;y轴指示以任意单位的发射强度。
[0067]图3a和3b示意性描绘了基于具有诸如含铈石榴石(YAG:Ce和类似石榴石化合物） 之类的发光材料的LED光源的照明单元，其中在图3a的实施例中以具有如在以下表格中以 行1指示的Tc(色温）、CRT和R14的光源开始。行1对应于利用数字1指示的曲线。曲线2指示当 应用截止滤波器时光源的频谱光分布上的结果;针对Tc、CRT和R14的对应值在以下表格中 指示。曲线3指示当添加生成435nm附近的紫光的光源时光源的频谱光分布上的结果;针对 Tc、CRT和R14的对应值在以下表格中指示。曲线4与曲线三相同，但是现在紫光的强度相对 干曲线3加倍；钍、CRT和R1 4的对府倌也亦以下弄格中指示，
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[0069] 图3c和3d示出其中光源包括荧光灯的实施例，其中图3c示出荧光三带灯并且在图 3d中，光源包括宽带发光材料(诸如光晕磷酸盐）。
[0070] 行1再次对应于利用数字1指示的曲线。曲线2指示当应用截止滤波器时光源的频 谱光分布上的结果;针对Tc、CRT和R14的对应值在以下表格中指示。曲线3指示当添加生成 435nm附近的紫光的光源时光源的频谱光分布上的结果;针对Tc、CRT和R14的对应值在以下 主士々1+1 士匕二
[0071] 在图3d中使用类似设置。然而，起始光源具有稍微较高的色温（图3d中的2750K对 比图3c中的2600K)。在以下表格中提供值。曲线4与曲线三相同，但是现在紫光的强度相对 丰曲能9?!位.好姑τν γτ?τ知Ri 4的姑κ?;估+b龙Dl TC丰炊出尚5.
L〇〇72」在这些图（和表格）中，紫光的添加可能是由于第一光源（或者多个第一光源）；其 它光可以来自第二光源(或者多个第二光源）。除其它之外，基于以上示例，评估光子分布以 及其它特性。其结果在以下表格中指示：
[0073] 参考指示正常频谱分布并且紫色是指特定紫光源。表格中的其它示例是指在蓝-绿色中耗尽的那些参考频谱并且具有紫光源(作为示例，有时还具有紫色强度的两倍）。涉 及参考1的数据是指图3d并且涉及参考2的数据是指图3c;涉及参考3的数据涉及图3a并且 涉及参考4的数据涉及图3b。
[0074] 因而，一般地，白光（11)具有最大为0.75的445-490nm的波长范围中的总体光子数 目与430-445nm的波长范围中的总体光子数目之比，特别地最大0.5，通常甚至最大0.3。
[0075] 因此，利用本照明单元，可以获得充足或者甚至良好的CRI而同时相对地增加警惕 性并且控制（对脊椎动物的）生物影响。特别地，照明单元可以用于提供具有60以上的CRI (显色指数)的光11，并且控制人类对所述光11的生物响应。
【主权项】
1. 一种配置成生成白光（11)的照明单元（10)，其中白光（11)具有可见区中的频谱强 度，其中发现400-500nm的波长范围中的所有光子的至少40%在430-445M1的波长范围中，并 且其中白光（11)具有最大为〇 · 75的445-490nm的波长范围中的总体光子数目与430-445nm 的波长范围中的总体光子数目之比。2. 根据权利要求1所述的照明单元（10)，其中发现400-500nm的波长范围中的所有光子 的至少50%在430-445nm的波长范围中，其中白光（11)具有最大为0.5的445-490nm的波长范 围中的总体光子数目与430-445nm的波长范围中的总体光子数目之比。3. 根据前述权利要求中任一项所述的照明单元(10)，包括： -配置成生成具有可见区中的频谱强度的第一光源光（101)的第一光源（100)，其中发 现可见区中的光子的至少50%在430-445nm的波长范围中，以及 -配置成生成具有可见区中的频谱强度的第二光源光(201)的第二光源(200)，其中发 现可见区中的所有光子的至少50%在至少500nm的范围中，其中照明单元（10)还可选地包括 配置成减少具有500nm以下的波长的第二光源光(201)的传播的光学滤波器(220)，并且 其中第一光源（100)和第二光源(200)与可选的光学滤波器(220)配置成生成所述白光 (11)〇4. 根据权利要求3所述的照明单元（10)，其中第一光源（100)包括第一固态光源（110)， 并且其中第二光源(200)包括第二固态光源(220)以及配置成将第二固态光源光(221)转换 成发光材料光（2201)的发光材料(2200)，其中第二固态光源（220)与发光材料(2200)配置 成提供所述第二光源光(201)。5. 根据权利要求3所述的照明单元（10)，其中第一光源（100)包括第一固态光源（110)， 并且其中第二光源(200)包括荧光灯(250)。6. 根据权利要求3-5中任一项所述的照明单元（10)，其中第一光源（100)和第二光源 (200)中的一个或多个包括包含发光材料的光学滤波器。7. 根据前述权利要求中任一项所述的照明单元（10)，包括配置成生成具有可见区中的 频谱强度的光源光（101)的光源（100)、配置在光源（100)下游的光学滤波器(300)，其中光 源（100)和光学滤波器(300)配置成在所述光学滤波器(300)的下游提供所述白光（11)，并 且其中光学滤波器(300)配置成减少具有450-500nm范围中的波长的光源光（101)的传播。8. 根据前述权利要求中任一项所述的照明单元(10)，包括： -配置成生成具有可见区中的频谱强度的第一固态光源光（111)的第一固态光源 (110)，其中发现可见区中的光子的至少50%在430-445nm的波长范围中； -配置成生成具有可见区中的频谱强度的第二固态光源光（221)的第二固态光源 (220)，其中发现可见区中的光子的至少50%在500-570nm的波长范围中；以及 -配置成生成具有可见区中的频谱强度的第三固态光源光（331)的第三固态光源 (330)，其中发现可见区中的光子的至少50%在600-750nm的波长范围中， 其中第一固态光源（110)、第二固态光源（220)和第三固态光源（330)配置成生成所述 白光(11)。9. 根据前述权利要求中任一项所述的照明单元（10)，在445-490nm的波长范围中具有 小于可见区中的总体光学功率的20%的光学功率(瓦特）。10. 根据前述权利要求中任一项所述的照明单元/系统（10)，其中白光（11)具有至少60 的 CRI。11. 根据权利要求1-10中任一项所述的照明单元(10)用于增加人类的警惕性的用途。12. 根据权利要求1-10中任一项所述的照明单元（10)在从6 pm到9 am选择的时段期间 用于光照工作空间（2)的用途。13. 根据权利要求1-10中任一项所述的照明单元（10)用于提供具有60以上的CRI(显色 指数)的光(11)以及控制人类对所述光(11)的生物响应的用途。14. 一种在空间（2)中提供光的方法，包括利用根据权利要求1-10中任一项所述的照明 单元(10)向所述空间（2)提供光(11)。15. -种包括根据权利要求1-9中任一项所述的照明单元（10)以及可选地另外的照明 单元(40)的照明系统（1000)，其中照明系统（1000)配置成在相同时间或不同时间处提供至 少两种类型的光，其中第一类型的光包括所述白光（11)，并且相比于第一类型的光，第二类 型的光（21)在450-500nm的波长范围内具有对可见区中的总体频谱强度的相对更高的贡 献。
【文档编号】A61M21/00GK105992612SQ201480067315
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年10月8日
【发明人】V.霍姆梅斯, L.J.M.施兰根, M.C.吉梅内兹, D.J.斯科内, V.L.雷维尔
【申请人】飞利浦灯具控股公司