專利名稱：光照系統(tǒng)、光照方法和照明控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括照明器和用戶接口的光照系統(tǒng)，其用于使用多個預(yù)設(shè)照明設(shè)置提供動態(tài)光。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種使用該光照系統(tǒng)的光照方法。本發(fā)明再進(jìn)一步涉及一種上載有所述預(yù)設(shè)照明設(shè)置的控制器。
背景技術(shù)：
眾所周知，光對于人類的行為具有巨大的影響。研究已經(jīng)證實(shí)，自然和人工照明對于人的情感、行為、幸福感、情緒和表現(xiàn)具有影響。實(shí)證研究在諸如零售環(huán)境、辦公室、衛(wèi)生保健機(jī)構(gòu)中的咨詢室、家庭般的裝飾物和學(xué)校之類的各種不同的設(shè)置中證明了所述影響。研究進(jìn)一步表明，存在人們?nèi)绾螌⒐怏w驗(yàn)為最愉快的基本水平并且對照明的偏好部分依賴于處境、手頭的任務(wù)和特定的環(huán)境。小學(xué)的動態(tài)照明影響兒童的情感、幸福感和學(xué)校成果的程度也已經(jīng)成為調(diào)查研究的目標(biāo)。
照明對學(xué)校表現(xiàn)的影響可能在改善學(xué)校的學(xué)習(xí)環(huán)境中起著關(guān)鍵的作用。雖然教育研究已經(jīng)在諸如學(xué)習(xí)任務(wù)和材料、任務(wù)時間、教師的教學(xué)行為以及教師與同學(xué)(student)之間的關(guān)系之類的學(xué)習(xí)環(huán)境的各個方面的重要性方面提供了寶貴的見解，但是對于諸如氣候控制、空氣質(zhì)量、噪聲、顏色使用和照明之類的同學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境的物理方面的影響的系統(tǒng)實(shí)證研究仍然缺乏。需要這樣的研究來提供對于這些所謂的生態(tài)變量以及它們與諸如教學(xué)質(zhì)量之類的教育過程變量的相互作用對同學(xué)的學(xué)習(xí)、行為和幸福感的影響的增強(qiáng)的理解。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供開篇段落中所描述類型的光照系統(tǒng)，該光照系統(tǒng)用于改善選自專心、動機(jī)、欣賞、認(rèn)知任務(wù)和/或人際人類行為的表現(xiàn)中的至少一個。為此目的，該光照系統(tǒng)包括: -至少一個照明器，其被配置成依照光照水平和色溫的多個預(yù)設(shè)組合提供光，所述色溫和光照水平經(jīng)由控制協(xié)議進(jìn)行控制； -用戶接口，其包括從所述多個預(yù)設(shè)組合(人工)選擇光照水平和色溫的裝置， 所述多個預(yù)設(shè)組合為至少三個，控制協(xié)議包括用于在所述預(yù)設(shè)組合之間的轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變時間，所述轉(zhuǎn)變時間處于大約2秒鐘至大約5分鐘的范圍內(nèi)。
一個研究項(xiàng)目被執(zhí)行來證實(shí)對于學(xué)校的動態(tài)照明的影響的研究的近期發(fā)現(xiàn)。其中利用了上面提到的照明系統(tǒng)的這個項(xiàng)目檢查對于處于初等教育的同學(xué)的專心和行為的影響，以及可以解釋照明與諸如增強(qiáng)的動機(jī)、幸福感、合作學(xué)習(xí)和環(huán)境欣賞之類的學(xué)校表現(xiàn)之間的關(guān)系的調(diào)查研究的附加機(jī)制。該項(xiàng)目的發(fā)現(xiàn)表明，動態(tài)照明系統(tǒng)對于學(xué)生(pupil)的專心能力和學(xué)生的躁動不安和攻擊行為方面的行為具有積極影響。如通過提高的閱讀速度和閱讀理解所評估的那樣，它也被發(fā)現(xiàn)改善了學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)校表現(xiàn)的增強(qiáng)和欣賞。取決于活動、日時或者班級中的氣氛，所述系統(tǒng)的使用因此被證明改善了兒童的學(xué)習(xí)行為。因此，對于教師而言，它是一種學(xué)習(xí)工具。
特別令人驚奇的是轉(zhuǎn)變時間的影響，其似乎在正確設(shè)置(即處于2秒鐘至5分鐘的范圍內(nèi))時造成認(rèn)知任務(wù)和人際行為的進(jìn)一步改善。特別地，短于2秒鐘的轉(zhuǎn)變時間似乎被體驗(yàn)為令人不安并且很可能在重復(fù)的轉(zhuǎn)變之后造成頭痛，而超過5分鐘的轉(zhuǎn)變時間看起來不會給出相對于更短轉(zhuǎn)變時間的附加優(yōu)勢。這可能通過以下效應(yīng)進(jìn)行解釋:環(huán)境的變化激活我們的初級腦以變得警覺，這在此后的時刻受藍(lán)色豐富的照明支持。學(xué)生接收的輻射引起諸如皮質(zhì)醇之類的荷爾蒙和褪黑激素的產(chǎn)生，所述荷爾蒙在人體例如通過眼睛接收相對較短波長范圍內(nèi)的光(例如藍(lán)色光(例如大約460nm波長的光))時形成，所述褪黑激素在人體接收的光不含大約460nm的波長時形成。所述荷爾蒙通常在接收特定輻射之后的數(shù)分鐘內(nèi)在人體中形成并且在血液中釋放。
預(yù)設(shè)的數(shù)量應(yīng)當(dāng)至少為三以便提供足夠的變化，因?yàn)檫@導(dǎo)致預(yù)設(shè)組合之間的六個不同的可能轉(zhuǎn)變，從而使得教師能夠針對特定任務(wù)在希望的行為方面借助于光照系統(tǒng)更專門地支持兒童。此外，預(yù)設(shè)應(yīng)當(dāng)被選擇成使得供應(yīng)的照明條件與人體過程相互作用以便帶來希望的情感或警覺性。換言之，溫暖平靜的預(yù)設(shè)被證明激勵合作行為以及安全感，而藍(lán)色豐富激勵與困倦相對的溝通和警覺性并且高強(qiáng)度設(shè)置激勵專心。于是，所述轉(zhuǎn)變是由教師發(fā)起以便通過切換兒童的行為而使其警覺的第一指示器。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)轉(zhuǎn)變效應(yīng)，優(yōu)選地轉(zhuǎn)變時間處于大約3秒鐘至大約10秒鐘的范圍內(nèi)。這些相對較短的轉(zhuǎn)變時間清楚地被學(xué)生/同學(xué)注意到，并且明顯地引起專心、認(rèn)知任務(wù)表現(xiàn)和人際行為的改善方面的額外促進(jìn)，然而所述轉(zhuǎn)變未被體驗(yàn)為令人不安和/或造成頭痛、導(dǎo)致光照系統(tǒng)的相反的負(fù)面影響。
在所述照明器中，(要)容納至少一個光源，例如紅色、綠色、藍(lán)色、琥珀色、白色LED組合或者一定數(shù)量的熒光燈，例如T5、TL、緊湊熒光燈，或者一定數(shù)量的HID燈，例如CDM或金屬齒化物HID燈的組合，每個燈具有特定顏色或色溫并且每個燈單獨(dú)可控。因此，使得光照系統(tǒng)能夠通過調(diào)整每個單獨(dú)的燈對于光照系統(tǒng)發(fā)出的光譜的貢獻(xiàn)而提供希望的光照水平和色溫。在這個方面中，色溫表示光照系統(tǒng)發(fā)出的光譜具有CIE 1931顏色空間圖中的顏色坐標(biāo)，該顏色坐標(biāo)在X和/或y坐標(biāo)上離所述CIE 1931顏色空間色度圖中存在的黑體軌跡小于0.025個單位(=25點(diǎn))，優(yōu)選地小于0.01個單位(=10點(diǎn))。
光照系統(tǒng)的一個實(shí)施例的特征在于，在所述三個預(yù)設(shè)組合中，至少包括以下兩個預(yù)設(shè)組合: -平靜設(shè)置，其中光照水平為至少100勒克斯(Iux)并且色溫為大約2900K。該設(shè)置意在支持結(jié)合了諸如合作學(xué)習(xí)以及社會技能和創(chuàng)新技能開發(fā)之類的方面的任務(wù)； -標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，其中光照水平為至少100勒克斯并且色溫為大約3500K，即處于3000K至4000K的范圍內(nèi)。該照明設(shè)置用在不同于其他所描述的學(xué)習(xí)情形的時刻； 并且進(jìn)一步的特征在于，其中包括選自以下預(yù)設(shè)組合的至少一個預(yù)設(shè)組合: -活力設(shè)置，其中光照水平為大約650勒克斯并且色溫為至少9000K。該設(shè)置預(yù)期用在一天的開始和午飯后以便激活學(xué)生。由于高色溫和相對較高的照明水平的原因，警覺性經(jīng)由除別的以外的皮質(zhì)醇形成而被改善； -專注設(shè)置，其中光照水平為至少大約750勒克斯并且色溫為大約6500K。該設(shè)置經(jīng)由使得兒童警覺而在其認(rèn)知發(fā)展方面支持兒童改善其持續(xù)注意力(專心)以及在其任務(wù)的視覺表現(xiàn)方面支持他們。事實(shí)上，任務(wù)被突出。而且，持續(xù)注意力可以由激勵一連串荷爾蒙產(chǎn)生的光的生物效應(yīng)支持。
看起來通過在教室中使用這些設(shè)置的可能組合，教師可以針對特定任務(wù)更好地控制學(xué)生的希望的行為。為了甚至更好地控制希望的行為，光照系統(tǒng)優(yōu)選地包括至少四個預(yù)設(shè)組合。于是，該光照系統(tǒng)在學(xué)生的專心、動機(jī)、欣賞、合作學(xué)習(xí)、溝通、認(rèn)知任務(wù)表現(xiàn)和人際行為的改善方面具有比帶有六個或者僅僅兩個可能的轉(zhuǎn)變的光照系統(tǒng)甚至更積極的影響。
所述光照系統(tǒng)在所述多個預(yù)設(shè)組合方面的進(jìn)一步擴(kuò)展包括第五預(yù)設(shè)組合，例如預(yù)設(shè)教導(dǎo)組合，其中在例如數(shù)字板之前調(diào)暗光照以便提供更大的對比度以及因而對于教導(dǎo)的改善的注意力。在所述預(yù)設(shè)教導(dǎo)組合中，光照水平小于100勒克斯并且色溫小于3000K。這使得教師能夠更專門地選擇用于特定任務(wù)的希望的設(shè)置，在這種情況下尤其是為了給予學(xué)生必須依照其將他們的注意力集中到數(shù)字板上的教導(dǎo)。
勒克斯為流明每平方米；流明或者光通量為每時間單位(秒)的發(fā)光能量，并且發(fā)光能量(Qv)或者光量由以下公式給出:
權(quán)利要求
1.一種光照系統(tǒng)，包括: -至少一個照明器，其被配置成依照光照水平和色溫的多個預(yù)設(shè)組合提供光，所述色溫和光照水平經(jīng)由控制協(xié)議進(jìn)行控制； -用戶接口，其包括從所述多個預(yù)設(shè)組合(人工)選擇光照水平和色溫的裝置， 所述多個預(yù)設(shè)組合為至少三個，控制協(xié)議包括用于在所述預(yù)設(shè)組合之間的轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變時間，所述轉(zhuǎn)變時間處于大約2秒鐘至大約5分鐘的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的光照系統(tǒng)，特征在于，轉(zhuǎn)變時間處于大約3秒鐘至大約10秒鐘的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光照系統(tǒng)，特征在于，在所述三個預(yù)設(shè)組合中，至少包括以下兩個預(yù)設(shè)組合: -平靜設(shè)置，其中光照水平為至少100勒克斯并且色溫為大約2900K ； -標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，其中光照水平為至少100勒克斯并且色溫為大約3500K ； 并且特征在于，其中包括選自以下預(yù)設(shè)組合的至少一個預(yù)設(shè)組合: -活力設(shè)置，其中光照水平為大約650勒克斯并且色溫為至少9000K ;以及 -專注設(shè)置，其中光照水平為至少大約750勒克斯并且色溫為大約6500K。
4.如權(quán)利要求3所述的光照系統(tǒng)，特征在于，所述多個預(yù)設(shè)組合包括至少四個預(yù)設(shè)組八口 ο
5.如權(quán)利要求3或4所述的光照系統(tǒng)，特征在于，每個預(yù)設(shè)組合中的光照水平為至少300勒克斯，優(yōu)選地至少500勒克斯。
6.如權(quán)利要求3或4所述的光照系統(tǒng)，特征在于，在所述多個預(yù)設(shè)組合中包括預(yù)設(shè)呈現(xiàn)組合，其中光照被點(diǎn)聚焦，并且其中光照水平小于100勒克斯并且色溫小于3000K。
7.如權(quán)利要求3、4、5或6所述的光照系統(tǒng)，特征在于，它進(jìn)一步包括包含運(yùn)動檢測器的照明控制器，該運(yùn)動檢測器被配置成在檢測到代替預(yù)設(shè)運(yùn)動閾值的運(yùn)動水平時自動地將光照系統(tǒng)切換到平靜設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)所述的光照系統(tǒng)，特征在于，它進(jìn)一步包括被配置成檢測運(yùn)動和/或非調(diào)制光的照明 控制器。
9.如前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光照系統(tǒng)，特征在于，控制協(xié)議選自標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議組DAL1、ZIGBEE、DMX。
10.如前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光照系統(tǒng)，特征在于，它進(jìn)一步包括至少一個附加運(yùn)動傳感器。
11.如前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光照系統(tǒng)，特征在于，該光照系統(tǒng)同時提供多個預(yù)設(shè)組合，使得對于一個房間內(nèi)的每個活動空間而言，存在對應(yīng)的獨(dú)立控制的預(yù)設(shè)組合。
12.一種使用至少一個照明器、用戶接口、控制協(xié)議以及照明水平和色溫的至少三個預(yù)設(shè)組合的光照方法，該方法包括步驟: I依照照明水平和色溫的選擇的預(yù)設(shè)組合提供光，所述選擇的預(yù)設(shè)組合在至少I分鐘期間被維持； II在2秒鐘至5分鐘的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變時間期間執(zhí)行從預(yù)設(shè)組合到選擇的另外的預(yù)設(shè)組合的轉(zhuǎn)變； III在至少I分鐘期間維持所述另外的預(yù)設(shè)組合；IV執(zhí)行步驟II和III的至少一個附加序列。
13.如權(quán)利要求12所述的光照方法，特征在于，轉(zhuǎn)變時間處于3-10秒的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的光照方法，特征在于，它用于在教室或心理學(xué)機(jī)構(gòu)或兒童的幼兒園/托兒所或社會工作場所提供光照。
15.一種照明控制器，包含在依照權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)的光照系統(tǒng)中和/或用在方法權(quán)利要求12-14中的任何一項(xiàng)中，特征在于，該照明控制器上載有預(yù)設(shè)組合和轉(zhuǎn)變時間。`
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括照明器的光照系統(tǒng)，該照明器被配置成依照經(jīng)由控制協(xié)議進(jìn)行控制的光照水平和色溫的多個預(yù)設(shè)組合提供光。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用戶接口，該用戶接口包括從所述多個預(yù)設(shè)組合(人工)選擇光照水平和色溫的裝置。預(yù)設(shè)組合的數(shù)量為至少三個?？刂茀f(xié)議包括用于在所述預(yù)設(shè)組合之間的轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變時間，所述轉(zhuǎn)變時間處于大約2秒鐘至大約5分鐘的范圍內(nèi)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種使用該光照系統(tǒng)的光照方法以及上載有所述預(yù)設(shè)照明設(shè)置的控制器。系統(tǒng)依賴于活動、日時或者教室里的氣氛的使用被證明改善了兒童的學(xué)習(xí)行為。因此，它對于教師而言是一種學(xué)習(xí)工具。
文檔編號H05B33/08GK103141160SQ201180048691
公開日2013年6月5日 申請日期2011年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者B.M.I.范德贊德, P.J.C.斯勒格斯, N.M.莫勒納爾, M.加勒茨卡 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司