灯具的制作方法

本发明涉及一种灯具。

背景技术：

随着电子产品使用的日益增多，近视人口在世界范围内不断增加，其中，高度近视被认为是失明的第一原因。在中国，近视已成为“国病”。我国患近视总人数已近5亿，其中，青少年占比约50~60%。近视已经严重影响我国的人口质量，甚至国家安全。中国儿童青少年近视防控工作已上升至国家战略高度。

目前，积极有效的预防和治疗措施主要为增加户外时间、配镜治疗，以及进行阿托品等药物的干预。在研究中发现，高照度以及亮-暗周期性变化在一些动物实验中被证实与视网膜多巴胺的释放相关，且能有效抑制其fdm（形态剥夺性近视）的发展。此外，尽管体育锻炼无差异，近视儿童的日照量显著低于正视儿童的研究，也说明了高照度对近视发展的影响。研究表明，每天在户外接受至少2小时的光照，能有效预防近视的发生及发展。然而，其中的缘由并未得以揭示，但至少我们能看到光照与近视的强相关性。这给了我们一个启示，是否可以通过提供一种特殊的照明光源，并结合不同时间段照度的变化，在实现照明的同时产生缓解视疲劳和预防近视以的效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，寻找一种可以缓解视疲劳和预防近视以及延缓近视发展的灯具。

本发明为实现上述功能，所采用的技术方案是提供一种灯具，其特征在于，所述灯具包括灯体和设置于所述灯体的第一光源模组、第二光源模组和控制模块，所述控制模块控制所述第一光源模组在第一时间段以第一照度点亮，所述第二光源模组在第二时间段以第二照度点亮；其中所述第一照度大于所述第二照度，所述第一光源模组、第二光源模组均发出白光，且所述第一光源模组、第二光源模组的出射光在大于等于380nm到小于等于420nm范围内的光谱辐射能量占其在可见光区即大于等于380nm到小于等于780nm范围内的总辐射能量的5.0~25.0%，所述第一光源模组的色温高于所述第二光源模组的色温。

优选地，所述第一光源模组色温的取值范围为4000~6500k，所述第二光源模组色温的取值范围为2500~4000k。

优选地，所述第一照度的取值范围为300~200lux，所述第二照度的取值范围为50~500lux。

优选地，所述第一时间段的开始时间和/或所述第二时间段的结束时间为每天早上6:00-9:00，所述第一时间段的结束时间和/或所述第二时间段的开始时间为每天下午17:00-19：00或者为当地日落时间±1h的范围内。

优选地，在所述第一时间段和所述第二时间段之间还有第三时间段，在所述第三时间段开始时，所述控制模块控制处于点亮状态的所述第一/第二光源模组以一定步长逐步降低照度，到第三时间段结束时，照度为0lux，所述第一/第二光源模组关断；在所述第三时间段开始时，所述控制模块控制处于关断状态的所述第二/第一光源模组以一定步长逐步升高照度，到第三时间段结束时，照度为所述第二/第一照度，所述第二/第一光源模组完全点亮。

优选地，所述控制模块采用pwm调光方式，分别对所述第一光源模组、第二光源模组进行调光控制。

优选地，所述第三时间段的开始时间为当地日落时间前0-1.5h，所述第三时间段的结束时间为当地日落时间后0-1.5h。

优选地，所述当地日落时间为灯具所处纬度的每日日落时间，或为在一段日期内的平均日落时间。

优选地，所述第一光源模组的出射光在大于420nm到小于等于470nm范围内的光谱辐射能量在其在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为5.0~25.0%，在大于470nm到小于等于510nm范围内的光谱辐射能量在其在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为10.0~30.0%。

优选地，所述第一光源模组的出射光在大于420nm到小于等于470nm范围内的光谱辐射能量在其在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为5.0~20.0%，在大于470nm到小于等于510nm范围内的光谱辐射能量在其在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为10.0~20.0%。

优选地，所述第二光源模组的出射光在大于420nm到小于等于470nm范围内的光谱辐射能量在其在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为0~10.0%，在大于470nm到小于等于510nm范围内的光谱辐射能量在其在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为2.0~20.0%。

优选地，所述第二光源模组的出射光在大于470nm到小于等于510nm范围内的光谱辐射能量在其在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为4.0~15.0%。

本发明所提供的光源模组针对预防近视的特殊需求，采用增加紫光区能量的特殊光源，并在不同时间段提供不同的色温及照度。有助于预防近视的发生及延缓近视的发展进程,特别是适合用于青少年的学习环境照明。

附图说明

图1是符合本发明优选实施例的光源模组的结构示意图；

图2是本发明中优选实施例1的发射光光谱图；

图3是本发明中优选实施例2的发射光光谱图；

图4是本发明中优选实施例3的发射光光谱图；

图5是本发明中优选实施例4的发射光光谱图；

图6是本发明中优选实施例5的发射光光谱图；

图7是本发明中优选实施例6的发射光光谱图；

图8是本发明中优选实施例7的发射光光谱图；

图9是本发明中优选实施例8的发射光光谱图;

图10是本发明中优选实施例灯具的结构示意图。

具体实施方式

近期，根据对现有文献及研究报告的梳理，我们对光照与近视的关系有了新的认识。研究表明，高照度以及亮-暗周期性变化，在一些动物实验中被证实与视网膜多巴胺的释放相关，且能有效抑制其fdm（形态剥夺性近视）的发展。另有研究表明，在日间高色温、高照度光，有利于提升专注度及工作、学业表现，1000~2000lux照射20分钟能显著提升绩效表现及专注。夜间，人体对于光照更为敏感，较低色温、较低照度的光线能缓解一天的用眼疲劳，利于保护双眼健康。

紫光波段能量能激活视网膜egr1基因，而egr1基因是紫光与近视存在联系的分子基础。在以此为基础的一些动物实验中也被证实，紫光波段能量对预防近视及延缓近视发展有重要作用。日本庆应大学在2017公开了其医学院进行的一项研究，该项目对300名近视儿童进行了长达一年的跟踪实验，近视儿童被分为两组，分别佩戴滤紫光眼镜及透紫光眼镜。结果表明，佩戴透紫光眼镜的儿童眼轴比佩戴滤紫光眼镜的儿童眼轴变化更小，说明一定剂量的紫光对于近视延缓有积极的作用。

结合上述研究成果，本申请提供一种日间和夜间提供不同色温、不同照度，且光源在紫光区具有特定能量分布的灯具，下面结合附图和一些符合本申请的优选实施例对本申请提出的一种光源模组及灯具作进一步详细的说明。

本申请提出的灯具的一较佳实施例如图10所示为读写台灯，包括由灯头61、灯杆62、底座63组成的灯体，灯头61中设置有两种光源，分别为具有较高色温的第一光源模组和具有较低色温的第二光源模组。这里的较高及较低均是指两个模组间的比较结果。控制模块设置在底座63内，第一光源模组、第二光源模组均受控制模块控制点亮、关断及调光。控制模块模组模块控制第一光源模组在第一时间段以第一照度点亮，第二光源模组在第二时间段以第二照度点亮。第一照度的取值范围为300~200lux，第二照度的取值范围为50~500lux，且需要保证第一照度大于第二照度。

第一光源模组、第二光源模组均发出白光，且它们的出射光在大于等于380nm到小于等于420nm范围内的光谱辐射能量占其在可见光区即大于等于380nm到小于等于780nm范围内的总辐射能量的5.0~25.0%。第一光源模组、第二光源模组虽然色温不同，但是其都具有紫光能量比较高的特点，且用于同一灯具，我们希望其在显示性等光学性能方面基本接近，因此两个光源模组采用了相同的架构，下面我们对本实施例中的这两个光源模组进行具体说明，以下我们将第一光源模组和第二光源模组统称为光源模组一并说明。

本发明提供的优选实施例的光源模组是一个混光的白光led封装芯片，其可以为具有一般贴片封装结构或cob封装结构led芯片。如图1所示，光源模组包括基部4设置于基部上的紫光发生部1和白光发生部2，封装胶层3覆盖紫光发生部1和白光发生部2。紫光发生部1发出的光峰值波长在大于等于380nm到小于等于420nm的范围内的紫光，优选的峰值波长位于大于等于390nm到小于等于410nm的范围内，在我们后续的几个具体实施例中主要选用峰值波长为400nm和405nm的两款紫光led芯片。本申请中所述的led芯片(ledchip)包括正装或倒装，单颗ledchip或者多颗ledchip按串联、并联或串并联方式连接在一起。白光发生部2发出第一颜色的白光，以下称第一白光。紫光发生部1发出的紫光和白光发生部2发出的第一白光混合后形成第二颜色的第二白光。第一白光和第二白光虽然都是白光但是由于紫光的加入，两者在颜色上稍有偏差，但是均属于白光范畴。

紫光发生部1发出的紫光主要集中在大于等于380nm到小于等于420nm的波段中，我们已经知道紫光对预防近视有一定作用，但是为了兼顾照明的需求也不能一味地增强该波段的能量，通过反复试验验证，本实施例中紫光发生部1发出的紫光在大于等于380nm到小于等于420nm范围内的光谱辐射能量占混合后形成的第二白光在可见光区即大于等于380nm到小于等于780nm范围内的总辐射能量的5.0~25.0%。当然，紫光发生部1发出的紫光也会有超出380nm~420nm范围的，但是由于其主要能量集中于该波段，超出部分对整个光谱的影响很小，这里我们不再做具体限定，只要能保证在大于等于380nm到小于等于780nm范围内的能量在上述范围内即可起到一定的预防近视的效果，同时可保证第二白光的光色符合白光标准，不会过多地影响光色以及显色性等指标。本实施例中的第二白光色温为在2500k~6500k范围内，相关色温与黑体轨迹的在cie1931色度图上的距离duv(bbl)不大于0.010，即duv=-0.010~0.010。

在现有的技术中产生白光通常采用两种方法，第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。因此本实施例中的白光发生部2也会包括几个产生不同光色的发光部，各发光部的出光混光后产生第一白光。如图1所示，白光发生部2包括蓝光发生部21、青光发生部22、红光发生部23。蓝光发生部21发出峰值波长在大于等于430nm到小于等于470nm范围内的光，青光发生部22，发出峰值波长在大于等于470nm到小于等于510nm范围内的光，红光发生部23，发出峰值波长在大于等于610nm到小于等于650nm范围内的光。在本实施例中蓝光发生部21、青光发生部22、红光发生部23分别为蓝光led、青光led、红光led。在其他较佳实施例中，青光发生部22也可以为受其他发光元件激发,如蓝光led，将光线转换为峰值波长在大于等于470nm到小于等于510nm范围内的光的荧光粉。红光发生部23也可以为受其他发光元件激发,如蓝光led，将光线转换为峰值波长在大于等于610nm到小于等于650nm范围内的光的荧光粉。当然，青光发生部22、红光发生部23为荧光粉时可以是一种荧光粉，也可以是多种不同成分荧光粉的混合体。在本实施例中,白光发生部2还包括黄绿光发生部,黄绿光发生部为由蓝光led激发后发出峰值波长在大于等于510到小于等于610nm范围内的黄绿光的荧光粉。黄绿光发生部可以采用一种黄光荧光粉或绿光荧光粉,也可以采用两种或两种以上不同的黄光、绿光荧光粉混合而成。荧光粉均匀地分布在封装胶层3中，受蓝光发生部21激发后产生黄绿色光和蓝光发生部21、青光发生部22、红光发生部23发出的光混合后形成白光。

由于人眼，特别是青少年对415~465nm蓝光波段能量最为敏感，因长时间的高蓝光能量光照射可能会导致其视网膜上皮细胞的死亡，有损视觉健康，应尽量避免其长时间（尤其是夜间）处于高蓝光照射的光照下。在本实施例中青光的加入，是为了降低蓝光波段能量占比，从而起到缓解视疲劳的作用，这样可以强化本申请光源模组对预防近视的功效。而黄绿光和红光的作用主要是平衡整体光色和调节显色指数，使照明装置发出的是白光，并保证显色指数在85.0以上。在对显示性要求不高的应用场景中，也可以不加人黄绿光发生部。

由于各个发光部均可以有多种选择，下面两张表中，表1给出了本申请光源模组的8个优选实施例中发光部的具体选型，表2给出了各实施例光源模组出射光线的发光特性，其中x、y表示光源模组的发射光的光色在cie1931色坐标系上的x、y轴上的坐标值，cct为色温，duv表示在色坐标系里色彩偏移普朗克轨迹的距离与方向，cri为显色指数。

表1

表2

在实施例1中，紫光发生部1为peak=405nm的紫光led芯片，蓝光发生部21为peak=450nm的蓝光led芯片，青光发生部22为peak=496nm的青光led芯片，黄绿光发生部为绿色荧光粉lu3al5o12:ce³⁺和黄绿色荧光粉y3al5o12:ce³⁺混合而成，红色发光部23为红色荧光粉sr2si5n8:eu²⁺。实施例1的发光光谱如图2所示。

在实施例2中，紫光发生部1为peak=405nm的紫光led芯片，蓝光发生部21为peak=450nm的蓝光led芯片，青色发光部22为青色荧光粉basi2n2o2:eu²⁺，黄绿光发生部为绿色荧光粉lu3al5o12:ce³⁺和黄绿色荧光粉y3al5o12:ce³⁺混合而成，红色发光部23为红色荧光粉(sr,ca)alsin3:eu²⁺。实施例2的发光光谱如图3所示。

在实施例3中，紫光发生部1为peak=405nm的紫光led芯片，蓝光发生部21为peak=450nm的蓝光led芯片，青色发光部22为青色荧光粉basi2n2o2:eu²⁺，黄绿光发生部为绿色荧光粉y3(al,ga)5o12:ce³⁺和黄绿色荧光粉y3al5o12:ce³⁺混合而成，红色发光部23为红色荧光粉(sr,ca)alsin3:eu²⁺。实施例3的发光光谱如图4所示。

在实施例4中，紫光发生部1为peak=405nm的紫光led芯片，蓝光发生部21为peak=450nm的蓝光led芯片，青色发光部22为青色荧光粉basi2n2o2:eu²⁺，黄绿光发生部为绿色荧光粉(sr,ba)3si5o5:eu²⁺，红色发光部23为红色荧光粉sr2si5n8:eu²⁺。实施例4的发光光谱如图5所示。

在实施例5中，紫光发生部1为peak=405nm的紫光led芯片，蓝光发生部21为peak=450nm的蓝光led芯片，青色发光部22为青色荧光粉basi2n2o2:eu²⁺，黄绿光发生部为绿色荧光粉(sr,ba)3si5o5:eu²⁺，红色发光部23为红色荧光粉(sr,ca)alsin3:eu²⁺。实施例5的发光光谱如图6所示。

在实施例6中，紫光发生部1为peak=405nm的紫光led芯片，蓝光发生部21为peak=450nm的蓝光led芯片，青色发光部22为青色荧光粉basi2n2o2:eu²⁺，黄绿光发生部为黄绿色荧光粉y3al5o12:ce³⁺，红色发光部23为红色荧光粉sr2si5n8:eu²⁺。实施例6的发光光谱如图7所示。

在实施例7中，紫光发生部1为peak=400nm的紫光led芯片，蓝光发生部21为peak=450nm的蓝光led芯片，青光发生部22为peak=496nm的青光led芯片，黄绿光发生部为黄绿色荧光粉y3al5o12:ce³⁺，红色发光部23为红色荧光粉(sr,ca)alsin3:eu²⁺。实施例7的发光光谱如图8所示。

在实施例8中，紫光发生部1为peak=405nm的紫光led芯片，蓝光发生部21为peak=450nm的蓝光led芯片，青色发光部22为青色荧光粉basi2n2o2:eu²⁺，黄绿光发生部为黄绿色荧光粉y3al5o12:ce³⁺，红色发光部23为红色荧光粉(sr,ca)alsin3:eu²⁺。实施例8的发光光谱如图9所示。

现在的研究已经证实，光照会对生理节律产生影响，因此一般推荐日间使用4000~6500k色温，傍晚及夜间使用2500k~4000k色温。从表2可知，实施例1-4色温在4000~6500k范围内适合日间使用，因此在实施例灯具中我们选择实施例1-4光源模组作为第一光源模组，而实施例5-8色温在2500k~4000k范围内适合夜间使用，因此在实施例灯具中我们选择实施例5-8光源模组作为第二光源模组。对于不同色温的光源产品，加入同等比例的紫光后对光谱的影响也会稍有不同，因此需对其中各波段内的能量占比进行调整。表3列出了实施例1-8中光源模组光谱中个波峰的峰值波长位置，及各个波峰间的强度关系，表4列出了光谱中各区段的能量占比。其中紫光区为波长大于等于380nm到小于等于420nm的区段，蓝光区为波长大于420nm到小于等于470nm的区段，青光区为波长大于470nm到小于等于510nm的区段，红光区为波长大于等于610nm到小于等于650nm的区段。占比指区段内能量和第二白光在可见光区即大于等于380nm到小于等于780nm范围内的总辐射能量之间的比值，在表4中以百分比表示。

表3

表4

从上面两个表格中可以看到，第一光源模组选择实施例1-4中任意一个，其色温范围为4000k~6500k。第一光源模组中的第二白光在蓝光波段，即大于420nm到小于等于470nm范围内的光谱辐射能量在第二白光在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为5.0~25.0%，优选地为5.0~20.0%。在青光波段，即大于470nm到小于等于510nm范围内的光谱辐射能量在整个光源模组在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为10.0~30.0%，优选地为10.0~20.0%。实施例1-4由于色温较高，蓝光和紫光区能量占比较多，因此光谱中最大光谱强度通常为紫光波峰或蓝光波峰中的一个。紫光发生部1发出的光的峰值强度是光源模组发出的第二白光在可见光区内最大光谱强度的40.0~100.0%，蓝光发生部21发出的光的峰值强度是紫光发生部1发出的光的峰值强度的40.0~200.0%，青光发生部22发出的光的峰值强度是紫光发生部1发出的光的峰值强度的30.0~140.0%，红光发生部23发出的光的峰值强度是紫光发生部1发出的光的峰值强度的20.0~120.0%。

而在实施例5-8中，由于这四个实施例是为了傍晚和夜间照明所设计，色温在2500k~4000k范围内，可将其作为第二光源模组。这些实施例降低了蓝光区的能量，并以青光补充蓝光区能量的减少，同时增加红光区的能量，因为红光波段能在午后困倦及夜间很好地补充蓝光成分的不足，满足专注的需求，且不会造成额外的视觉负担。在这些实施例中第二白光在蓝光波段，即大于420nm到小于等于470nm范围内的光谱辐射能量在第二白光在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为0~10.0%。在青光波段，即大于470nm到小于等于510nm范围内的光谱辐射能量在整个光源模组在可见光区范围内的总辐射能量中的占比为2.0~20.0%，优选地为4.0~15.0%。在这些实施例中由于蓝光区能量被降低，而为了保持本申请预防近视的效果，因此紫光区能量仍保持一定占比，因此光谱中最大光谱强度为紫光波峰。紫光发生部1发出的光的峰值强度为光源模组发出的第二白光在可见光区内的最大光谱强度，蓝光发生部21发出的光的峰值强度是紫光发生部1发出的光的峰值强度的2.0~60.0%，青光发生部22发出的光的峰值强度是紫光发生部1发出的光的峰值强度的10.0~80.0%，红光发生部23发出的光的峰值强度是紫光发生部1发出的光的峰值强度的35.0~80.0%。

以上部分说明了本申请中第一光源模组和第二光源模组的一些较佳实施例，在灯具中也可选用其他类似的光源模组，但需保证其中紫光区能量的占比，以及两个模组色温选择的范围。我们已经明确色温范围为4000k~6500k的光源模组适合日间使用，因此第一光源模组的工作时间，即第一时间段可以为零点到日落时分，但在实际使用中，很多人会工作到半夜，而一过零点就马上采用日间光源是不合理的。因此较为优选的第一时间段的开始时间可以从每天早上6:00-9:00这一范围内选择，在本实施例中第一时间段的开始时间为上午7点。而第一时间段的结束时间可以是当地日落时间，考虑到用户习惯的不同，具体时间可以在当地日落时间±1h的范围内选取。我们这里所说的当地日落时间，可以是控制模块通过和外部通信接收到的当地每日日落时间，也可以为灯具所处纬度在一段日期内的平均日落时间，比如年度、月度平均日落时间。在本实施例中根据不同季节计算平均日落时间，如全年分为3-5月、6-8月、9-11月、12-2月四个时间段，分别计算每段内的平均日落时间，在个时间段内以此作为第一时间段的结束时间。当然为了简化控制，在其他较佳实施例中，也可以直接从每天下午17:00-19：00这一范围内选择一个时间点作为第一时间段的结束时间。

当第一时间段结束时，第一光源模组关断，此时本实施例台灯仍需提供照明功能，因此第二光源模组应在此时接替第一光源模组进行工作,所以第二时间段的开始时间等于第一时间段的结束时间,第二时间段的结束时间等于第一时间段的开始时间。本实施例是一个读写台灯，如果在使用工程中直接关断第一光源模组打开第二光源模组，且在本实施例两者的照度也存在差异，光色照度的一下子改变会让使用者感觉不适。因此在本实施例中在两个光源模组切换时加入了第三时间段，在第一时间段结束时第三时间段开始，等到第三时间段结束后再开始第二时间段。在第三时间段开始时，控制模块控制处于点亮状态的第一光源模组以一定步长逐步降低照度，到第三时间段结束时，照度从原来的预设的第一照度变为0lux，即第一光源模组关断。而原来处于关断状态的第二光源模组在第三时间段开始时，受控制模块控制打开始工作，初始照度为零，以一定步长逐步升高照度，到第三时间段结束时，照度为预设的第二照度，此时第二光源模组完全点亮。在第三时间段中第一光源模组和第二光源模组间的切换是无感知的、极缓慢的。第三时间段的开始时间和结束时间分布为当地日落时间前后的0-1.5h范围内，在本实施例中第三时间段的开始时间为日落前0.5小时，结束时间为当地日落时间后0.5小时。在其他较佳实施例中开始时间为日落前1小时，结束时间为当地日落时间。当然也可以在每日下午4；00-8；00中取一个时间段作为第三时间段。在本实施例中，控制模块采用pwm调光方式，分别对第一光源模组、第二光源模组进行调光控制。具体的方式是是通过mcu控制两路光源模组的pwm占空比缓慢精细的变化，一般在过渡期的1hr内分10000步，每步的变化量是很少的(照度变化量≤0.056lx/秒)，人没有突变的感觉。

在本实施例中，考虑到下午和晚上时间对本实施例的台灯使用较多，一般很少有人会通宵工作直至第一时间段开始,因此仅在第一时间段向第二时间段切换时才加入第三时间段。在其他较佳实施例中也可以在第二时间段向第一时间段切换时也加入第三时间段，此时第二光源模组逐渐变暗，而第一光源模组逐渐升高照度。第三时间段的开始时间可以直接为第一时间段的结束时间，第二时间段开始时间往后推一个小时。

上文对本申请优选实施例的描述是为了说明和描述，并非想要把本申请穷尽或局限于所公开的具体形式，显然，可能做出许多修改和变化，这些修改和变化可能对于本领域技术人员来说是显然的，应当包括在由所附权利要求书定义的本发明的范围之内。