本發(fā)明屬于燈光照明技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種通過精確控制光輻射來減少睡眠慣性的照明喚醒設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

睡眠是人類維持個體生存所必需的生理功能。正常的睡眠是機(jī)體復(fù)原、整合和鞏固記憶的重要環(huán)節(jié)。由于人類晚上暴露在人造光中，推遲了晝夜節(jié)律，入睡時間越來越晚，睡眠時間越來越短，因此睡眠質(zhì)量及睡眠醒后的身體狀態(tài)，顯得尤為重要。人的身體從睡眠狀態(tài)過渡到清醒狀態(tài)時，心跳、血壓、體溫、呼吸頻率、腦電波都會發(fā)生變化，如果采用不正當(dāng)?shù)膯拘逊绞?，會違背身體的自然狀態(tài)，產(chǎn)生嚴(yán)重的睡眠慣性，而睡眠慣性對日常生活的影響是不可忽視的。

目前的喚醒方式包括自然睡醒和睡眠喚醒。自然睡醒是人體通過對外界環(huán)境的感應(yīng)，從深度睡眠中舒緩醒來。這種方式順應(yīng)了身體的自然狀態(tài)，但這種起床時間不定。常見的睡眠喚醒方式是鬧鐘喚醒，鬧鐘將人叫醒是對健康不利的，突如其來的鬧鐘鈴聲會造成這些狀態(tài)的急劇變化，違背了身體的自然狀態(tài)，可能產(chǎn)生心慌、情緒低落、感覺沒睡醒、強(qiáng)烈懸空感等不適癥狀。

公告號CN102438689B公開了一種減少人的睡眠慣性和/或控制人的警覺的方法和照明喚醒設(shè)備，通過選定特定波長和色溫的第一、二照明輸出，控制兩個照明輸出的照明間隔，減少人的睡眠慣性和/或控制人的警覺。但該技術(shù)方法和照明喚醒設(shè)備，主要用于人體睡醒后的照明治療。

公開號CN104066240A公開了一種智能喚醒燈具，根據(jù)客戶需求調(diào)整第一LED燈和第二LED燈的亮滅、亮度和色溫的比例、以及亮度與色溫的漸變狀態(tài)。但該喚醒燈具，其目的是使得視網(wǎng)膜適應(yīng)光線變化，保護(hù)視網(wǎng)膜，同時沒有給出明確的燈光控制方法，不同用戶使用效果不同。

目前，還沒有一個通過精確光輻射控制，以減少睡眠慣性為目的照明喚醒設(shè)備，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種通過精確控制多種顏色的LED的光輻射強(qiáng)度，模擬太陽光剛剛升起時的晨曦光譜和亮度，配合人體喚醒時間的用于減少睡眠慣性的照明喚醒設(shè)備及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的用于減少睡眠慣性的照明喚醒設(shè)備，其特點是：包括微控制單元、恒流發(fā)生器、音頻單元、存儲器、通信模塊及由若干種不同顏色的LED光源構(gòu)成的LED發(fā)光裝置，所述微控制單元連接恒流發(fā)生器、音頻單元、存儲器和通信模塊，所述恒流發(fā)生器連接LED發(fā)光裝置，所述微控制單元通過PWM方式控制恒流發(fā)生器來調(diào)節(jié)LED發(fā)光裝置輸出的光譜和亮度，實現(xiàn)LED發(fā)光裝置輸出模擬太陽光剛剛升起時的晨曦光線。

為了更好減少被照射人的睡眠慣性，所述微控制單元控制恒流發(fā)生器來調(diào)節(jié)LED發(fā)光裝置輸出的光譜和亮度，應(yīng)滿足如下要求：

（1）設(shè)所述微控制單元控制LED發(fā)光裝置開始產(chǎn)生光輸出的時刻為t0，被照射人的睡醒時刻為t1，應(yīng)滿足10分鐘≤t1-t0≤40分鐘；

（2）設(shè)t0時刻LED發(fā)光裝置輸出的白光色溫為T0，被照射人眼睛接收到LED發(fā)光裝置的照度為L0；t1時刻LED發(fā)光裝置輸出的白光色溫為T1，被照射人眼睛接收到LED發(fā)光裝置的照度為L1，應(yīng)滿足2000K≤T0≤4000K，6000K≤T1≤8000K，L0≤10lux，200lux≤L1≤600lux；

（3）從t0至t1期間，LED發(fā)光裝置輸出色溫和亮度隨時間變化的混合白光，以時間為橫坐標(biāo)軸，色溫隨時間變化曲線應(yīng)處于坐標(biāo)點（t0, T0）、（t1, T0）和（t1, T1）所組成的三角形里面，混合白光輸出的亮度隨時間變化曲線應(yīng)處于坐標(biāo)點（t0, L0）、（t1, L0）和（t1, L1）所組成的三角形里面。

為了使本發(fā)明能夠很好地模擬太陽光剛升起時的晨曦光譜和亮度，所述LED發(fā)光裝置由至少三種不同顏色的LED光源構(gòu)成，且每種顏色的LED光源可以是LED單色光源，也可以是添加了熒光粉后的寬譜LED光源。而且，所述恒流發(fā)生器能夠輸出至少三路恒定電流，每路恒定電流各與一種顏色的LED光源電連接。

為了便于聲音的控制，所述音頻單元包括音頻播放模塊和聲音驅(qū)動器，通過所述微控制單元控制聲音驅(qū)動器從存儲器中讀取聲音信息并發(fā)送到音頻播放模塊進(jìn)行播放。

為了使LED發(fā)光裝置能夠發(fā)出均勻的混光，所述LED發(fā)光裝置上設(shè)置有光學(xué)透鏡。而且，進(jìn)一步的，所述光學(xué)透鏡的前方設(shè)置有勻光膜。

為了使本發(fā)明的使用可靠，所述LED發(fā)光裝置上設(shè)置有散熱器。

為了提高調(diào)光品質(zhì)，PWM的頻率大于10KHz。

本發(fā)明所述的用于減少睡眠慣性的方法，其特點是包括以下步驟：

（1）將照明喚醒設(shè)備安裝于被照射人眼睛外2.0m-2.5m處；

（2）被照射人通過手機(jī)APP智能終端提前設(shè)定好喚醒時間，手機(jī)APP智能終端給通信模塊發(fā)送控制指令，存儲器存儲控制指令；

（3）在被照射人睡醒前30分鐘時，照明喚醒設(shè)備開始工作：微控制單元讀取存儲器中的控制指令，通過PWM方式控制恒流發(fā)生器來調(diào)節(jié)LED發(fā)光裝置中不同顏色的LED光源的亮度，實現(xiàn)LED發(fā)光裝置輸出模擬太陽光剛剛升起時的晨曦光線；

（4）當(dāng)照明喚醒設(shè)備工作30分鐘時，微控制單元控制音頻單元的聲音驅(qū)動器從存儲器中讀取聲音信息并發(fā)送到音頻單元的音頻播放模塊進(jìn)行播放，使被照射人伴隨輕柔音樂，在照明喚醒設(shè)備模擬的晨曦光線照射下自然睡醒。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和效果：

1. 本發(fā)明通過調(diào)節(jié)包含多種顏色LED光源的LED發(fā)光裝置，模擬太陽光剛剛升起時的晨曦光譜和亮度，并輔助輕柔音樂，讓深度睡眠的人自然睡醒，順應(yīng)身體的自然狀態(tài)，從而能夠有效減少睡眠慣性，提高被照射人醒后的精神狀態(tài)，改善被照射人的季節(jié)性情緒失調(diào)；

2. 本發(fā)明不需要用戶對光譜進(jìn)行設(shè)置，產(chǎn)品自帶光譜模擬程序，使用非常方便。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明照明喚醒設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明構(gòu)成LED發(fā)光裝置的五種顏色的LED的光譜圖。

圖3為本發(fā)明LED發(fā)光裝置剛點亮?xí)r的光譜圖。

圖4為本發(fā)明LED發(fā)光裝置的混合白光的色溫隨時間的變化曲線圖。

圖5為本發(fā)明30分鐘時LED發(fā)光裝置輸出的光譜圖。

圖6為本發(fā)明被照射人眼睛處接收到LED發(fā)光裝置的混合白光的亮度隨時間的變化曲線圖。

圖7為本發(fā)明照明喚醒設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述的用于減少睡眠慣性的照明喚醒設(shè)備，包括微控制單元30、恒流發(fā)生器20、音頻單元40、存儲器50、通信模塊60及由若干種不同顏色的LED光源構(gòu)成的LED發(fā)光裝置10，所述微控制單元30連接恒流發(fā)生器20、音頻單元40、存儲器50和通信模塊60，所述恒流發(fā)生器20連接LED發(fā)光裝置10，所述微控制單元30通過PWM方式控制恒流發(fā)生器20來調(diào)節(jié)LED發(fā)光裝置10輸出的光譜和亮度，實現(xiàn)LED發(fā)光裝置10輸出模擬太陽光剛剛升起時的晨曦光線。其中，所述音頻單元40包括音頻播放模塊和聲音驅(qū)動器，通過所述微控制單元30控制聲音驅(qū)動器從存儲器50中讀取聲音信息并發(fā)送到音頻播放模塊進(jìn)行播放。所述通信模塊60可以是wifi、藍(lán)牙、zigbee等無線模塊模塊，也可以是基于RS485、RS232、I²C通信接口標(biāo)準(zhǔn)的有線通信模塊，主要用于收發(fā)控制指令，微控制單元執(zhí)行控制指令。所述存儲器50用于存儲控制指令、控制程序和聲音信息。為了提高調(diào)光品質(zhì)，PWM的頻率大于10KHz。

為了更好減少被照射人的睡眠慣性，控制方式與被照射人的睡醒時刻有關(guān)。為了在被照射者睡醒前，模擬太陽光剛剛升起時的晨曦光譜和亮度照射沉睡的人。設(shè)所述微控制單元控制LED發(fā)光裝置開始產(chǎn)生光輸出的時刻為t0，被照射人的睡醒時刻為t1，應(yīng)滿足10分鐘≤t1-t0≤40分鐘；且設(shè)t0時刻LED發(fā)光裝置輸出的白光色溫為T0，被照射人眼睛接收到LED發(fā)光裝置的照度為L0；t1時刻LED發(fā)光裝置輸出的白光色溫為T1，被照射人眼睛接收到LED發(fā)光裝置的照度為L1，應(yīng)滿足2000K≤T0≤4000K，6000K≤T1≤8000K，L0≤10lux，200lux≤L1≤600lux；從t0至t1期間，LED發(fā)光裝置輸出色溫和亮度隨時間變化的混合白光，以時間為橫坐標(biāo)軸，色溫隨時間變化曲線應(yīng)處于坐標(biāo)點（t0, T0）、（t1, T0）和（t1, T1）所組成的三角形里面，混合白光輸出的亮度隨時間變化曲線應(yīng)處于坐標(biāo)點（t0, L0）、（t1, L0）和（t1, L1）所組成的三角形里面。

如圖2，LED發(fā)光裝置10由五種不同顏色的LED光源構(gòu)成，其中三種為窄譜LED單色光源，分別為490nm藍(lán)光11、520nm綠光12、720nm紅光13；另外兩種為添加了熒光粉后的寬譜白光LED光源，分別為色溫6000K的冷白光14和色溫為3000K的暖白光15。LED發(fā)光裝置10中五中不同顏色的LED光源，最大功率總合為80W。恒流發(fā)生器20具備五路恒定700mA的電流輸出，每一路電流輸出各與一種顏色的LED光源連接。通信模塊為藍(lán)牙無線通信模塊，與手機(jī)APP智能終端進(jìn)行通信。

本發(fā)明所述的用于減少睡眠慣性的方法如下：

1. 將照明喚醒設(shè)備安裝于被照射人眼睛外2.0m-2.5m處；

2. 被照射人通過手機(jī)APP智能終端，提前設(shè)定好喚醒時間，手機(jī)APP智能終端給通信模塊發(fā)送控制指令，存儲器存儲控制指令；

3. 在被照射人睡醒前30分鐘時，照明喚醒設(shè)備開始工作：微控制單元讀取存儲器中的控制指令，通過PWM方式控制恒流發(fā)生器，分別調(diào)節(jié)LED發(fā)光裝置中五中顏色的LED光源的亮度。LED發(fā)光裝置開始點亮?xí)r，五中不同顏色的LED混光成圖3所示光譜，色溫為3400K，隨著時間增加，混合白光的色溫按照圖4曲線增加，第30min時，五中不同顏色的LED混光成圖5所示光譜，色溫為6500K；被照射人眼睛接收到LED發(fā)光裝置的混合白光的亮度隨時間的變化曲線如圖6所示；

4. 當(dāng)照明喚醒設(shè)備工作30分鐘時，微控制單元控制聲音驅(qū)動器從存儲器中讀取聲音信息并發(fā)送到音頻播放模塊進(jìn)行播放，使被照射人伴隨輕柔音樂，在照明喚醒設(shè)備模擬的晨曦光線照射下自然睡醒。

如圖7，本發(fā)明所述的照明喚醒設(shè)備，還可以增加散熱器90，提高設(shè)備可靠性，該散熱器90是安裝在LED發(fā)光裝置10上；而且，為了使LED發(fā)光裝置中不同顏色的LED光源可以均勻混光，在LED發(fā)光裝置10上還可以增加光學(xué)透鏡80和勻光膜70，且勻光膜70是設(shè)置在光學(xué)透鏡80的前方。

本發(fā)明通過精確控制多種顏色的LED的光輻射強(qiáng)度，模擬太陽光剛剛升起時的晨曦光譜和亮度，配合人體喚醒時間，播放輕柔的聲音，讓被照射人自然醒來，從而有效地減少人體睡眠慣性。

本發(fā)明是通過實施例來描述的，但并不對本發(fā)明構(gòu)成限制，參照本發(fā)明的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。