用于生物平衡照明的设备、方法和系统

本发明涉及用于产生生物平衡人造光的设备、方法和系统。更具体地，本发明涉及用于提供具有可调节的相关色温(correlated color temperature，cct)的光的设备、方法和系统，其提供主动地独立地调制所有眼睛光感受器类别的人造光，可选地具有最小化颜色的感知变化的能力。

背景技术：

1、人类睡眠/觉醒周期在大约24小时的白天/夜晚周期期间被自然太阳光谱的变化同步。具有高黑视蛋白光感受器激发的自然日光能够抑制褪黑激素以促进觉醒和警觉性。具有高视杆细胞光感受器激发的夜间照明条件能够导致该暗(褪黑激素)激素浓度的增加以促进睡眠行为。因此，人们暴露于环境中的自然和人工照明光谱的质量、时间和强度会影响昼夜节律。

2、基于使人们在黑暗环境中更好地观看的目标，开发了在传统建筑物中使用的人工光源，例如典型的白色或红绿蓝(rgb)led(light emitting diode，发光二极管)灯。这些传统光源通常基于可用技术的组合来构建，例如led和“wow”因素，例如可用于家庭的用于气氛照明的可调谐彩色(或彩色)灯。这种气氛照明可以包括例如将房间照明设置为粉红色，或者将其设置为引起壁炉感觉的更温暖的色调。

3、大多数当前的家庭和办公室照明并非设计成产生特定的生物学响应、行为响应和/或视觉响应。具有高色温的人造光(例如其可以具有日光6,500k的色温，包括在诸如屏幕和电话的计算机设备中的那些人造光)倾向于具有不自然的高黑视蛋白和/或视紫红质激发，这能够引起昼夜节律的扰乱并且负面地影响情绪、睡眠-觉醒模式。这对于人类健康和幸福是一个重要的问题。

4、为了限制光对生物节律和情绪的负面影响，常规技术在晚上减弱了光中的较短波长光谱含量，这对睡眠是有益的，但是它在白天对人具有负面影响，因为较短波长可见光是用于同步昼夜节律和觉醒的主要刺激物。示例包括眼镜中的蓝光滤光片，或选择性地调低光显示器中的蓝色含量，这降低了颜色表示。

5、常规的且当前可用的基于led的照明装备(延伸到其它磷光体技术(例如，有机物及激光二极管，包含具有可调谐相关色温(cct)及多通道照明控制器单元的那些装备)提出比常见三原色(红色、绿色、蓝色)照明器具更好地支持昼夜节律。

6、现有技术中描述的一些照明系统，包括下面具体提到的那些照明系统，能够通过改变cct来调节白光的颜色，从而对昼夜节律施加一定程度的控制。这些方法是参考光的物理性质及其对视觉和昼夜节律的影响来设计的，并且估计由光的变化引起的参数的变化以评估变化的影响。参数包括光的黑视蛋白有效因子(melanopsin effectiveness factor，mef；参见wo2016/146688a1，如下所述)和黑视蛋白/明视比率(melanopic/photopic，m/p；musco：参见wo2017/106759和us2017/0348506，如下所述)。

7、公开文本wo2016/146688(国际专利申请号：pct/ep2016/055696，申请人：飞利浦照明控股有限公司(philips lighting holding b.v))公开了一种多通道照明控制器单元的一个示例。该文献描述了一种具有支持人类昼夜节律的选项的三通道照明设备。通过特别选择蓝色led和绿色磷光体来调节能够变化的生物活性范围。

8、公开文本us2018/338359a1(美国专利申请号：15/875,143，申请人：生物创新和优化系统有限责任公司(biological innovation&optimization systems,llc)涉及用于提供全天生物优化照明的照明系统和方法。这些提供led光引擎和相关照明光谱的系统和方法被描述为既在视觉上吸引人、富含黑视蛋白通量又减少蓝光危害暴露。该文献描述了包括大量或少量的黑视蛋白光的特定照明光谱、光谱和空间可调谐的led照明系统、用于暂时地控制生物有效照明的编程和自动控制器以及用于调谐照明设备的光谱输出的调光电路。

9、公开文本us2018/172227(美国专利申请号：15/833,023，申请人也是生物创新和优化系统有限责任公司)，涉及使用具有高黑视蛋白通量的led封装和用于空间定向或调制照明以促进或优化照明的生物效应的第二光学器件来同时提供光谱和空间目标照明的光源和方法。

10、公开文本us2014/0104321a1(美国专利申请号：13/849,335，申请人：盖里·斯蒂芬(gary steffy))公开了基于个体的生理节奏偏好来确定从电子设备显示器发出的亮度和颜色的设置和时机的软件。

11、公开文本us2016/0262222(美国专利申请号：15/031,595，申请人：奥德堡照明gmbh(zumtobel lighting gmbh))教导了一种具有第一光源和第二光源的灯，该第一光源用于产生具有光谱分布的光，其中该光由色度图中的一组色度坐标表示，该第二光源用于产生具有第二光谱分布的第二光，其中该第二光由色度图中的第二组坐标表示。用于控制光源的控制单元被设计成使得第一光的强度可以独立于第二光的强度而改变，并且这些强度被改变以使得光的加权可以被改变，从而由灯发出的光的黑视蛋白有效因子被改变而光的色温不改变。

12、公开文本wo2017/10675(国际专利申请号：pct/us2016/067340，申请人：玛斯珂公司(musco corporation)涉及一种照明方法。该方法包括将处于已知且相似的cct的同色异谱与具有较高的m/p或s/p(暗视/明视)比率的至少一个同色异谱进行比较；选择所述同色异谱中的至少一个用于改善感知亮度；针对期望的cct和可接受的cri(color renderingindex，显色指数)评估所选择的同色异谱(一个或多个)；以及提供给定cct的光，该给定cct与相同或相似cct的一个或多个现存同色异谱变化相比具有增加的黑色素含量。

13、公开文本us2017/0348506(美国专利申请号：15/611,511，申请人也是玛斯珂公司，是如上所述的pct/us2016/067340的同族专利。该文献涉及基于黑视蛋白刺激的昼夜节律照明系统的改进，由此可以根据期望的昼夜节律循环，并且以其中净光输出在整个时间调谐中具有恒定感知亮度和颜色的方式，在规定色温的范围内从具有较高黑视蛋白含量的照明的第一子集到具有较低黑视蛋白含量的照明的第二子集(或者从第二子集到第一子集)在时间上调谐环境和/或设备背景照明。

14、公开文本wo2016/199101a2(申请号：pct/ib2016/053454，申请人：克利公司(cree,inc.))描述了一种设备。该设备使用标准cie颜色度量并参考黑视蛋白感光色素的主要光谱响应区域，通过脉宽调制(pulse width modulation，pwm)控制多个发射器以产生具有优选的光通量和效率、cct、cri、色域和褪黑激素抑制特性的光谱。引入了现在常见的设备控制(用户个性化和时间调谐)、环境光传感器和数字/无线连接。

15、授权给光傲科技有限责任公司(telleumen llc)的专利us8469547b2描述了一种设备，其包含许多发射器、传感器和控制元件，以产生模拟优选或记录的光谱内容的组合光谱，并包括空间变化。它描述了通过使用多个重叠光谱产生广谱照明，并讨论了日光相对于人造光的益处。

16、公开文本us2019/0267356a1(美国专利申请第16/270,936号，申请人也是生物创新和优化系统有限责任公司))描述了一种设备，其通过增加有效黑视蛋白范围中的光谱含量结合较长波长的光来产生用于昼夜节律同步的光谱，从而产生具有增加的黑视蛋白含量的“白色”。

17、中国台湾财团法人工业技术研究院(ind tech res inst)的ep3422817a2描述了一种能够提供“白”光的设备，该“白”光具有在具有各种cri值的cct范围内变化的昼夜定向的光谱含量(昼夜作用因子(circadian action factor，caf)-与黑视蛋白有效因子mef相关)。该设备包括通用接口和被配置为在优选照明条件之间切换的两个照明组的发光部件。

18、公开文本wo2018/130403a1(申请号：pct/ep2017/084188，申请人：昕诺飞(signify holding b.b.))描述了具有多个发射器的设备，该多个发射器被组织成两个光组，以产生cct的范围内具有不同黑视蛋白效力的光谱。该设备包括cct的自动化调整和cri的优化，虽然是次最佳值。

19、公开文本us2015/0062892a1(美国专利申请号为9,410,664，申请人：天空公司(soraa inc))描述了一种具有多个发射器的设备，该多个发射器被组织成两个光组，该两个光组以定义的比率调整相对昼夜刺激，同时保持cri值高于80。

20、在本说明书中对任何现有技术的引用不是并且不应当被认为是对现有技术形成公知常识的一部分的承认或任何形式的暗示。

技术实现思路

1、总体上，本发明涉及用于产生生物平衡的人造光或电磁辐射的设备、方法和系统。

2、在广泛的形式中，本发明涉及用于提供具有可调节相关色温的光的设备、方法和系统，其提供主动地独立地调制所有眼睛光感受器类别的人造光或电磁辐射。

3、在各种形式中，本发明描述了一种设备、方法和系统，其主要根据其功能控制刺激眼睛中所有光感受器的能力以及校正由光谱刺激视杆细胞和/或黑视蛋白光感受器所产生的那些感知特性(例如色调、饱和度和/或亮度)而设计，以便在黑视蛋白和/或视杆细胞刺激的期望变化期间维持期望的视锥光感受器响应(例如图10和图11)。在一个实施例中，本发明描述了一种设备、方法和系统，其被设计为在眼睛中的五个光感受器类别的生理刺激中产生生物学定向变化，以产生期望的颜色和照度水平，同时通过实施光感受器驱动的颜色校正来调节视锥光感受器刺激的变化，以平衡来自黑视蛋白和/或视杆细胞对颜色和/或亮度感知的视觉贡献。与现有技术一致，设备光谱也可以在根据度量规定的期望范围内操作，该度量包括但不限于色度、cct和cri以及黑视蛋白有效因子。虽然结合了与现有技术类似的功能(例如，多个可控输出光谱、连通性)，但是本发明是基于科学数据以及非公知的理解上而建立的，并且在没有发明人的创造性贡献的情况下，不能从现有技术发展为逻辑进步。

4、有利地，在另一种形式中，本发明提供“生物平衡的”或“以人为中心的照明”。在该实施例中，提供了一种设备、方法和系统，用于产生特定于所有眼睛光感受器类别的照明，眼睛光感受器类别包括含黑视蛋白的自主感光视网膜神经节细胞(iprgc；或(i))；视杆细胞(r)；以及三种视锥细胞类别l-视锥细胞、m-视锥细胞和s-视锥细胞。有利地，本发明可能对行为积极有利，和/或不具有扰乱昼夜节律或负面影响情绪或睡眠-觉醒模式的现有照明方法和设备的缺点。其它优点可以包括促进觉醒、增加自主神经系统觉醒和改善睡眠中的一种或多种。通过改善睡眠质量，本发明可能有助于生产力、健康和幸福以及生活质量。如下面将阐明的，另一个可能的优点是增加能效。

5、在第一方面，尽管其不必是唯一的或实际上最宽泛的方面，本发明提供了一种提供具有可调节相关色温(cct)的发射光的照明设备，该照明设备包括：

6、一个或多个光发射器，其中每个相应光发射器被配置为提供发射光的一个或多个光谱分量，其中该发射光包括与该发射光的预期cct相对应的每个眼睛光感受器类别的相应光感受器对明视亮度激活比率，该相应光感受器对明视亮度激活比率包括：

7、(a)在具有该预期cct的黑体辐射体的黑视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的黑视蛋白(i)对明视亮度激活比率；

8、(b)在具有该预期cct的黑体辐射体的视紫红质对明视亮度的激活比率的限定范围内的视紫红质(r)对明视亮度的激活比率；

9、(c)具有该预期cct的黑体辐射体的长波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的长波长敏感视蛋白(l)对明视亮度激活比率；

10、(d)在具有该预期cct的黑体辐射体的中波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的中波长敏感视蛋白(m)对明视亮度激活比率；以及

11、(e)在具有该预期cct的黑体辐射体的短波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的短波长敏感视蛋白(s)对明视亮度激活比率；以及

12、光发射器控制器，被配置为独立地控制该一个或多个光发射器中的每一个以提供该发射光。

13、在第二方面，本发明提供了一种用于提供可调节相关色温的发射光的方法，该方法包括：

14、独立地控制一个或多个光发射器以提供发射光，其中每个相应光发射器被配置为提供该发射光的一个或多个光谱分量，其中该发射光包括与该发射光的预期cct对应的每个眼睛光感受器类别的相应光感受器对明视亮度激活比率，该相应光感受器对明视亮度激活比率包括：

15、(a)在具有该预期cct的黑体辐射体的黑视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的黑视蛋白(i)对明视亮度激活比率；

16、(b)在具有该预期cct的黑体辐射体的视紫红质对明视亮度激活比率的限定范围内的视紫红质(r)对明视亮度激活比率；

17、(c)具有该预期cct的黑体辐射体的长波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的长波长敏感视蛋白(l)对明视亮度激活比率；

18、(d)在具有该预期cct的黑体辐射体的中波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的中波长敏感视蛋白(m)对明视亮度激活比率；以及

19、(e)在具有该预期cct的黑体辐射体的短波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的短波长敏感视蛋白(s)对明视亮度激活比率。

20、在第三方面，本发明提供了一种用于提供可调节相关色温的发射光的系统，该系统包括：

21、一个或多个光发射器，其中，每个相应光发射器被配置为提供该发射光的一个或多个光谱分量，其中，该发射光包括与该发射光的预期cct相对应的每个眼睛光感受器类别的相应光感受器对明视亮度激活比率，该相应光感受器对明视亮度激活比率包括：

22、(a)在具有该预期cct的黑体辐射体的黑视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的黑视蛋白(i)对明视亮度激活比率；

23、(b)在具有该预期cct的黑体辐射体的视紫红质对明视亮度激活比率的限定范围内的视紫红质(r)对明视亮度激活比率；

24、(c)在具有该预期cct的黑体辐射体的长波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的长波长敏感视蛋白(l)对明视亮度激活比率；

25、(d)在具有该预期cct的黑体辐射体的中波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的中波长敏感视蛋白(m)对明视亮度激活比率；以及

26、(e)在具有该预期cct的黑体辐射体的短波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的短波长敏感视蛋白(s)对明视亮度激活比率；以及

27、光发射器控制器，被配置为独立地控制该一个或多个光发射器中的每一个以提供该发射光。

28、在第四方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括非暂态计算机可用介质，该计算机程序产品包括：

29、计算机可用介质和包括在该计算机可用介质上的计算机可读程序代码，该代码用于提供具有可调节相关色温(cct)的发射光，该计算机可读代码包括：

30、计算机可读程序代码设备(1)，被配置为使计算机控制一个或多个光发射器，其中每个相应光发射器被配置为提供该发射光的一个或多个光谱分量，其中该发射光包括与该发射光的预期cct对应的每个眼睛光感受器类别的相应光感受器对明视亮度激活比率，该相应光感受器对明视亮度激活比率包括：

31、(a)在具有该预期cct的黑体辐射体的黑视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的黑视蛋白(i)对明视亮度激活比率；

32、(b)在具有该预期cct的黑体辐射体的视紫红质对明视亮度激活比率的限定范围内的视紫红质(r)对明视亮度激活比率；

33、(c)在具有该预期cct的黑体辐射体的长波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的长波长敏感视蛋白(l)对明视亮度激活比率；

34、(d)在具有该预期cct的黑体辐射体的中波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的中波长敏感视蛋白(m)对明视亮度激活比率；

35、(e)在具有该预期cct的黑体辐射体的短波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的短波长敏感视蛋白(s)对明视亮度激活比率；以及

36、计算机可读程序代码设备(2)，被配置为使该计算机独立地控制该一个或多个光发射器中的每一个以提供该发射光。

37、在另一方面，本发明提供了一种光同步方法；一种治疗眼科疾病、病症或病状的方法；一种治疗神经系统疾病、病症或病状的方法；一种治疗代谢疾病、病症或病状的方法；一种治疗睡眠疾病、病症或病状的方法；一种治疗心境疾病、病症或病状的方法；一种治疗昼夜节律疾病、病症或病状的方法；一种促进和/或帮助睡眠或觉醒和/或警觉的方法；一种支持生物节律的方法；或者一种在照明期间节省能量的方法，包括：提供具有可调节相关色温(cct)的发射光，包括：

38、独立地控制一个或多个光发射器以提供发射光，其中每个相应光发射器被配置为提供该发射光的一个或多个光谱分量，其中该发射光包括与该发射光的预期cct对应的每个眼睛光感受器类别的相应光感受器对明视亮度激活比率，该相应光感受器对明视亮度激活比率包括：

39、(a)在具有该预期cct的黑体辐射体的黑视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的黑视蛋白(i)对明视亮度激活比率；

40、(b)在具有该预期cct的黑体辐射体的视紫红质对明视亮度激活比率的限定范围内的视紫红质(r)对明视亮度激活比率；

41、(c)在具有该预期cct的黑体辐射体的长波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的长波长敏感视蛋白(l)对明视亮度激活比率；

42、(d)在具有该预期cct的黑体辐射体的中波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的中波长敏感视蛋白(m)对明视亮度激活比率；以及

43、(e)在具有该预期cct的黑体辐射体的短波长敏感视蛋白对明视亮度激活比率的限定范围内的短波长敏感视蛋白(s)对明视亮度激活比率。

44、在另一方面，第一方面的设备或第三方面的系统可以用于或用于另一方面的方法中的一个或多个。

45、根据上述方面中的一个实施例，该一个或多个光发射器中的每个相应光发射器包括一个或多个辐射发射器，例如，一个或多个磷光体。一个或多个辐射发射器可以布置成一个或多个阵列、库或组。每个阵列、库或组，或者包括在每个阵列、库或组中的一个或多个发射器的子集，可以被独立地控制。

46、根据上述方面中的任一方面的另一实施例，该一个或多个光发射器可以包括五个光发射器，其中该五个光发射器中的每一个光发射器发射包括一个光谱分量的光。该光谱分量包括引发(a)i；(b)r；(c)l；(d)m；或(e)s中的相应一个的光感受器对明视亮度激活比率的光。

47、根据上述方面中的任一方面的又一实施例，一个或多个光发射器中的至少一个光发射器发射包括两个或更多个光谱分量的光，其中每个光谱分量包括引起(a)i；(b)r；(c)l；(d)m；或(e)s中的相应一个光感受器的光感受器对明视亮度激活比率的光。

48、根据上述方面中的任一方面的另一实施例，该发射光产生由相应的三次多项式定义的光受体类别对明视亮度的激活，该三次多项式是每个相应的眼睛光感受器类别i；r；l；m；s的cct的函数。光感受器类别对明视亮度激活比率可以定义为单位归一化到相等亮度。可以使用一个或多个敏感度函数来定义光感受器类别对明视亮度激活比率。在一个实施例中，针对每个眼睛光感受器类别i；r；l；m以及s的各自相应的三次多项式可以包括ax3+bx2+cx+d，其中x是期望cct除以1,000。该发射光可以包括该一个或多个光谱分量中的每一个。

49、在根据上述方面中的任一方面的另一实施例中，针对每个相应的眼睛光感受器类别的该限定范围包括相对于每个相应的光感受器类别i；r；l；m；s的目标激活比率的增加和/或减少。

50、在上述方面中的任一方面的另一实施例中，在可以改变黑视蛋白(i)刺激和/或视紫红质(r)刺激以模拟相同或不同cct下的太阳的效果的同时，维持预期感知颜色。可以通过校正来自黑视蛋白(i)刺激和/或视紫红质(r)刺激的任何颜色贡献来维持该感知颜色。

51、在一个实施例中，该限定范围可以由下式来定义：

52、ax3+bx2+cx+d±b，其中，针对每个相应的眼睛光感受器类别i；r；l；m；以及s的b值包括0.01至0.1；0.02至0.08；或0.025至0.075。

53、在另一个实施例中，该限定范围可以由下式来定义：

54、ax3+bx2+(c±(b/f))x+d，其中对于每个相应眼睛光感受器类别的边界值包括0.01至0.1；0.02至0.08；或0.025至0.075，其中b在3.0和10.0之间。其中f可以选自3.0；3.5；4.0；4.5；5.0；5.5；6.0；6.5；7.0；7.5；8.0；8.5；9.0；9.5或10.0。在一特定实施例中，b为4.0或6.5。在另一特定实施例中，该限定范围可以适用于大于或等于3000k的cct。在另一特定实施例中，针对i，b＝0.05；针对r，b＝0.05；针对l，b＝0.025；针对m，b＝0.025；以及针对s，b＝0.075。

55、在根据上述方面中的任一方面的另一实施例中，针对该黑视蛋白对明视亮度比率，系数a可以是0.001953407，系数b可以是-0.047973588，系数c可以是0.461696814，系数d可以是-0.412592279，并且b可以是0.05

56、在根据上述方面中的任一方面的一个实施例中，针对根据上述方面中的任一方面的该视紫红质对明视亮度激活比率，系数a可以是0.002189895，系数b可以是-0.049925408，系数c可以是0.435812967，系数d可以是0.244240435，并且b可以是0.05。

57、在根据上述方面中任一方面的另一实施例中，针对该长波长敏感视蛋白对明视亮度比率，系数a可以是-0.000505513、系数b可以为0.010270342、系数c可以为-0.074854481、系数d可以为0.846873597，并且b可以为0.025。

58、在根据以上方面中的任一方面的又一实施例中，针对该中波长敏感视蛋白对明视亮度比率，系数a可以是0.000505513，系数b可以是-0.010270342，系数c可以是0.074854481，系数d可以是0.153126403，并且b可以是0.025。

59、在根据上述方面中任一方面的又一实施例中，针对该短波长敏感视蛋白对明视亮度比率，系数a可以是0.001259126，系数b可以是-0.034754594，系数c可以是0.433092008，系数d可以是-0.619542968，并且b可以是0.075。

60、在根据上述方面中的任一方面的又一实施例中，每个相应的眼睛光感受器类别的系数值可以如表1所示。

61、在根据上述方面中的任一方面的又一实施例中，该可调节cct包括从由x限定或如表2中所示的第一cct到由x限定或如表2中所示的第二不同的cct的调节。该调节可以在以下范围内：2,000k至8,000k；3,000至8,000k；3,200至8,000k；3,500至8,000k；或4000至8,000k。

62、根据上述方面中的任一方面，该发射光可以参考10级ci e(国际照明委员会)1964比色观测器。

63、根据上述方面中的任一方面的又一实施例，相应的眼睛光感受器激活比率可以独立于该发射光的光亮水平。

64、根据上述方面中的任一方面的又一实施例，该发射光可以包括以下各项的cri：80或更高；85或更高；90或更高；91或更高；92或更高；93或更高；94或更高；95或更高；96或更高；97或更高；98或更高；99或更高。

65、根据以上方面中的任一方面，可以参考12位标度指定组建光感受器对明视亮度激活光谱比率。

66、根据上述方面中的任一方面，由于从一个或多个发射器发射的发射电磁辐射而直接地提供对所有眼睛光受体类别的主动刺激。所有眼睛光受体类别的主动刺激可以处于限定比率。该限定比率可以是与太阳日的一部分相关的刺激。与太阳日的一部分相关的刺激可以与该位置处的太阳日同步或者从该位置处的太阳日时移。该限定比率还可以是与视网膜中的一种或多种功能障碍的光感受器类别相关的刺激。这种功能障碍例如能够由眼科疾病或病症引起。与一种或多种功能障碍的光感受器类别相关的刺激可以包括将功能障碍的光感受器激活提高至正常或功能水平。

67、根据上述方面中的任一方面，该一个或多个发射器可以发射包括420nm与650nm之间或300nm与780nm之间的带宽的光或电磁辐射。发射光或电磁辐射可以包括至少五个分别可控的光谱分量，该五个分别可控的光谱分量可以包括以下范围的光谱分量：420nm至470nm；460nm至510nm；500nm至550nm；540nm至600nm；以及580nm至650nm。该发射光或电磁辐射可以包括500nm至610nm的第六分别可控光谱分量。在特定实施例中，该发射光电磁辐射可以包括八个独特的光谱分量，该八个独特的光谱分量由峰值波长和在半峰处与峰值波长的偏差来定义，并且可以包括：440±5nm；459±5nm；473±5nm；499±5nm；524±5nm；567±5nm；592±8nm；以及632±8nm。

68、根据上述方面中的任一方面，该一个或多个发射器包括一个或多个宽带发射器。该一个或多个宽带发射器可以包括白光led。一个或多个宽带发射器中的至少一个发射器可以发射蓝移黄色电磁辐射。

69、根据上述方面中的任一方面，该一个或多个发射器可以包括多个发射器，其中该多个发射器中的每一个发射器发射一个或多个带宽在420nm至650nm之间或300nm至780nm之间的光或电磁辐射。该多个发射器可以包括发射以下光谱分量的光或电磁辐射的分别可控的发射器：420nm至470nm；460nm至510nm；500nm至550nm；540nm至600nm；以及580nm至650nm。该分别可控的发射器还可以发射光谱分量为500nm至610nm的光或电磁辐射。该分别可控的发射器可以发射以下光谱分量的光或电磁辐射：440±5nm；459±5nm；473±5nm；499±5nm；524±5nm；567±5nm；592±8nm；以及632±8nm，该光谱分量由峰值波长和在半峰处与峰值波长的偏差来限定。

70、该多个发射器可以包括针对每个光谱分量的相应发射器。该多个可控发射器可以包括比该光谱分量更少数量的发射器，其中，该可控发射器中的至少一个以该光谱分量中的两个或更多个来发射光或电磁辐射。该多个可控发射器可以包括比光谱分量更多数量的发射器，其中该可控发射器中的至少两个发射光或电磁辐射以产生一个光谱分量。

71、根据上述方面中的任一方面，设置五个或更多个光发射通道或电磁辐射发射通道。该五个或更多个通道可以包括到不同光谱分量的相应通道。在特定实施例中，设置八个通道。

72、每个不同的光谱分量可以与由相应的发射器发射的光或电磁辐射相关联。每个不同的光谱分量可以包括电磁辐射光谱的子集。该电磁辐射频谱的子集可以是的电磁光谱的离散的连续体。

73、通过人造光或电磁辐射对所有眼睛光感受器类别的主动刺激可以是独立的主动刺激。该独立的主动刺激可以包括该发射光或电磁辐射的多个相应通道和/或光谱分量中的一个或组合，用于一个或多个相应眼睛光感受器类别的主要影响。主动刺激可以映射以cct变化的日光；白天；黄昏；黎明；和/或夜间光感受器器激发。

74、该一个或多个发射器可以包括一个；二个；三个；四个；五个；六个；七个；八个；九个；十个；或者十个或更多个发射器。

75、根据上述方面中的任一方面，该可控光谱分量可以包括窄带或一个或多个宽带输出，该输出包括但不限于1nm；2nm；3nm；4nm；5nm；6nm；7nm；8nm；9nm；10nm；15nm；20nm；25nm；30nm；40nm；45nm；50nm；60nm；70nm；80nm；90nm；100nm；或110nm。

76、根据上述方面中的任一方面，每个发射器可以包括一个或多个光源，例如led、一种或多种生物发光材料、和/或例如来自激光器(通过辐射的受激发射进行光放大)的受激发射。每个发射器可以包括一个或多个固态光源；有机发光材料和/或无机发光材料。每个发射器可以包括光谱带宽，其可以是无衰减的，或者使用有机或无机基板光学衰减的，以使它们的输出光谱变窄。可以以组合的方式设置一个或多个发射器，以控制五类人类光感受器的可用调制比。

77、在上述方面中的任一方面的一个实施例中，该一个或多个发射器中的每一个还可以包括一个或多个滤光器。该一个或多个滤光器可以包括一个或多个彩色干涉滤光器；一个或多个光谱过滤器；一个或多个中性密度滤光器，用于调谐发射光电磁辐射。该发射光电磁辐射可以包括白光。

78、根据以上方面中的任一方面，一个或多个发射器或相应的发射器可以由光发射器控制器独立地控制。独立控制可以用于与一组光感受器类别比率对应的光谱功率操纵。

79、根据上述方面中的任一方面，可以以任意期望的一组光感受器比率来调节绝对照度水平(注意：昏暗照明是用于昼夜光同步的重要刺激)。集成在单个或多个发射器中的一个或多个发射器使得能够调暗(输出水平降低)，同时独立于照度水平(输出水平)提供相同的光感受器比率。

80、根据上述方面中的任一方面，光发射器控制器可以包括一个或多个计算机处理器。控制器、计算机或计算机处理器可以包括一个或多个微控制器；现场可编程门阵列(fpga)；或其它控制产生设备。控制器、计算机或计算机处理器可以包括在单个系统或分布式系统中。

81、根据上述方面中的任一方面，光发射器控制器可以利用最小化算法(优化)来基于各个光感受器响应来计算光谱输出。该算法可以产生针对具有黑视蛋白和/或视紫红质刺激的变化的整个日光光谱中的所有cct的高显色指数(cri)解。

82、根据以上方面中的任一方面，光发射器控制器可以利用脉冲宽度调制(pwm)调光和/或照明源测量。

83、根据上述方面中的任一方面，可以包括一个或多个传感器，用于检测光或电磁辐射。所检测的光或电磁辐射可以包括发射光或电磁辐射。可以分析所检测的光或电磁辐射。该分析可以包括光谱分析。该分析可以是实时的或接近实时的。

84、根据上述方面中的任一方面，光发射器控制器可以包括一个或多个处理器，以确定用于期望的光或电磁辐射发射的一个或多个控制值，并且可以控制照明源以将发射光或电磁辐射调制为期望的发射光或电磁辐射。期望的发射光或电磁辐射发射可以包括人工光谱或自然光谱。自然光谱可以包括太阳光谱。期望的发射光电磁辐射可以是随着时间的变化针对每个发射器的一个或多个控制值。该一个或多个控制值可以用于可任选地随时间改变的期望的光感受器响应(一个或多个)。该一个或多个控制值可以校正由iprgc(黑视蛋白(i))和/或视杆细胞(视紫蛋白(r))的颜色贡献引起的感知颜色变化。

85、根据上述方面中的任一方面，该设备可以产生发射光，该发射光包括来自期望的一组光感受器比率的光谱。该一组期望的光感受器比率可以包括由自然光谱计算的(a)黑视蛋白(i)对明视亮度激活比率和/或(b)视紫红质(r)对明视亮度激活比率，以及(c)长波长敏感视蛋白(l)对明视亮度激活比率；(d)中波长敏感视蛋白(m)对明视亮度激活比率；和(e)短波长敏感视蛋白(s)对明视亮度激活比率，该组期望的光感受器比率针对给定的应用或偏好被选择以产生感知颜色。感知颜色可以选自多种颜色，例如蓝色、绿色、黄色、橙色、紫色、粉红色或红色。对于绝对明视亮度，自然光谱可以由上述方面中的任一方面来定义。

86、根据上述方面中的任一方面，传感器可以测量环境照度。该设备可以利用每日光暴露的一个或多个光谱，以便计算和提供补充的光暴露。

87、最小化算法可以优化分量光谱贡献以减小发射光光谱(功率)的曲线下面积(auc)。

88、根据上述方面中的任一方面，光发射器控制器可以控制一个或多个发射器以动态地控制黑视蛋白(i)和视紫红质(r)光感受器激活。光发射器控制器可以允许相对于恒定(或可变)的黑视蛋白(i)、视紫红质(r)和/或视锥视蛋白(l-；m-；s-)的任何可实现的对比度水平(通量)。该控制可以包括实时调制或接近实时的调制。

89、根据上述方面中的任一方面，发射的光或电磁辐射可以包括产生更接近由环境宽带太阳光谱产生的光感受器激活的光谱。

90、根据上述方面中的任一方面，该一个或多个发射器可以包括不同的初级组合，以基于cct产生白光。照明可以提供恒定的cct，同时改变黑视蛋白(i)和/或视紫红质(r)的激活。有利地，这可以校正由黑视蛋白(i)和视紫红质(r)激活的变化引起的颜色外观的变化。

91、根据上述方面中的任一方面，cri可以高于传统的白光led。较高的cri可能是由于较均匀的光谱输出。cri可以包括比bio hue灯具更高的显色指数(cri)。cri可以通过调整照明源的光谱组分而改变。cri可以通过调整一个或多个发射器的带宽和/或主波长和/或光谱分布而改变。

92、根据上述方面中的任一方面，所发射的光或电磁辐射可选地以系统或用户限定的比率刺激所有光感受器，光感受器包括含黑视蛋白的自主感光视网膜神经节细胞；视杆细胞；以及视锥细胞。发射的光或电磁辐射可以刺激所有的眼睛光感受器蛋白，眼睛光感受器蛋白包括：黑视蛋白；视紫红质；和视蛋白。视蛋白可以包括三种视蛋白。三种视蛋白可以包括长波长敏感视蛋白(感红视蛋白)或红色视蛋白；中波敏感视蛋白(感绿视蛋白)或绿色视蛋白；和短波长敏感视蛋白(感蓝视蛋白)或蓝色视蛋白。刺激可以独立地控制光感受器中的每个光感受器的活性水平。

93、根据上述方面中的任一方面，可以提供比现有技术设备、方法和系统更接近自然光(cri＝100)的显色指数(cri)。

94、根据上述方面中的任一方面，为了模拟太阳对光感受器器激发的影响，随着太阳日中cct的变化，可能需要相对于5,500k的以下光感受器韦伯对比度变化：

95、黑视蛋白对比度：低cct时的-33％到高cct时的+18％；以及

96、视杆细胞对比度：低cct时的-27％到高cct时的+14％。

97、根据以上方面中的任一方面，所发射的光可以促进一种或多种生物效应，诸如通过将设备光谱从早晨(例如，对于低黑体cct)的低黑视蛋白(i)和视紫红质(r)激发转变到白天期间的较高的黑视蛋白(i)和视紫红质(r)激发，再转变到晚上的低值，来影响与太阳日中的变化一致的昼夜节律的光感受器激发。可以将促进这些生物效应的参数与季节变化和/或地理位置相一致。

98、根据上述方面中的任一方面的另一个实施例，所发射的光包括促进一组黑视蛋白(i)和视紫红质(r)激发的光谱，该组黑视蛋白(i)和视紫红质(r)激发可以以最小感知变化将一天中的交替时间与用户的地理位置和一天中的当前自然太阳日引起的那些交替时间相匹配。这些光谱可以被设置为期望的昼夜节律同步模式、个体睡眠/觉醒和/或警觉性偏好，例如由职业要求(例如轮班工作)或旅行(例如时差症)产生。

99、根据上述方面中的任一方面的又一实施例，通过将用于期望的昼夜节律效应的黑视蛋白(i)和视紫红质(r)的激发与优选的黑体辐射体的视锥细胞激发相结合并且随后进行校正以考虑颜色变化，所发射的光产生可以高于和/或低于固定的黑体辐射体的黑视蛋白(i)和视紫红质(r)的激发的感知上不变的变化。

100、根据上述方面中的任一方面，所发射的光可以提供与工业定义的人类标准观测器函数相关联的视觉感知和生物节律的精确操纵。

101、根据上述方面中的任一方面，所发射的光可以提供更宽的光谱分布，以提供自然环境的更真实的表示。

102、在上述方面中的任一方面的一个实施例中，所发射的光可以不被与环境光不同地感知(色度不变)和/或可以针对昼夜节律。

103、在上述方面中的任一方面的另一个实施例中，可以利用昼夜节律来调制所发射的光。该调节可以模拟太阳日的自然变化，例如白天较冷(即，较蓝)而晚上较暖(即，较橙色)。该调制可以是模仿环境照明的变化。该调制可以模拟在太阳日期间变化的光感受器激活的自然变化，同时保持单一指定的颜色外观。该调制可以不同于自然昼夜节律。该调制可以为到不同时区的旅行做准备；从来自不同时区或时差的旅行中恢复；以与工作或其它活动同步。该调制可以将患有眼科疾病的人中功能失调的光感受器(一个或多个)活性恢复到正常(功能)水平。

104、根据上述方面中的任一方面，所发射的光可以用于环境照明。可以在以下场所提供环境照明：在家里；在工作场所；在学校；在儿童护理中心；在医院；在疗养院；在旅馆；在卧室；在运输车辆中；在道路上；在运动场或包括睡眠的人类活动的任何场所。

105、根据上述方面中的任一方面的设备、方法、系统和计算机程序产品可以包括在一个或多个电子设备中，诸如视觉显示单元、计算机设备或照明广告牌。环境照明可以在诸如博物馆或画廊的可视显示器的场所处提供。

106、根据上述方面中的任一方面的设备或系统可以包括照明器。

107、根据上述方面中的任一方面，发射的光以及相关联的刺激或感知可以是动物的刺激或感知。该动物可以是人。在其它实施例中，动物可以是伴侣动物；表演动物；或其他动物。

108、根据上述方面中的任一方面，本发明可以被改进为现有的多光谱光源。

109、根据上述方面中的任一方面，第一房间或区域中的预期cct可以不同于第二、不同的房间或区域中的预期cct。第一房间或区域可以包括根据上述方面的第一设备或系统，第二房间或区域可以包括根据上述方面的第二设备或系统。预期的感知颜色在第一房间或区域和第二、不同的房间或区域中均可以是恒定的或基本上恒定的，而黑视蛋白(i)刺激和/或视紫红质(r)刺激可以变化以模拟在相同或不同的cct下的太阳的效果。可以通过校正来自黑视蛋白(i)刺激和/或视紫红质(r)刺激的任何颜色贡献来维持感知颜色。

110、根据上述方面中的任一方面，该一个或多个发射器可以包括在照明源中。

111、根据上述方面中的任一方面，控制可以经由无线通信协议。

112、本发明的其它方面和/或特征将从以下详细描述中变得显而易见。