Способ и система для предоставления световых и физиологических раздражителей

Способ и система для предоставления световых и физиологических раздражителей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к осветительным системам, использующим светоизлучающие элементы, а, более конкретно, к осветительным системам, сконфигурированным, чтобы предоставлять освещение, а также стимулировать необходимый светоиндуцированный физиологический эффект.

Традиционно осветительные системы использовали исключительно для того, чтобы освещать, т.е. предоставлять достаточный искусственный свет, чтобы была возможность зрительно различать особенности окружающей обстановки или, в случае систем прямого видения, самой осветительной системы. Относительно недавнее исследование иллюстрирует, что свет может также воздействовать на определенные физиологические функции живых организмов и вызывать ряд физиологических эффектов, как описано, например, в Figueiro "Research Matters", Lighting Design and Application 36(5), 15-17, 2006; Figueiro et al. "Demonstration of additivity failure in human circadian phototransduction", Neuroendocrinology Letters 26(5), 493-498, 2005; Figueiro et al. "Circadian effectiveness of two polychromatic light in suppressing human nocturnal melatonin", Neuroscience Letters 406(3), 293-297, 2006 (collectively, "Figueiro Publications"), все включенные в настоящее описание посредством ссылки. Было показано, что свет может вызывать изменения, например, в общем метаболизме и цикле сна ряда живых организмов. Характеристики света, такие как его количество, определенные спектральные составы, а также распределение по времени и продолжительность воздействия света, представляют собой важные стимулы для силы светоиндуцированных физиологических эффектов. Подобные характеристики часто называют светоиндуцированными физиологическими раздражителями. Необходимо отметить, однако, что физиологические раздражители, в целом, могут включать другие стимулы, нежели свет. Определенные физиологические эффекты, которые имеют отношение или указывают на определенные биохимические циклы метаболизма и их эффекты в живых организмах в течение дня, например, циклы сна-бодрствования, циклы активности органов и т.п., часто специфически называют циркадными раздражителями.

Вообще циркадные ритмы представляют собой физиологические и поведенческие колебания, которые обычно синхронизированы с естественным суточным циклом света-темноты. Нарушения циркадных ритмов являются неадекватными или нежелательными циркадными ритмами. Такие нарушения обычно относятся к внезапным и/или критическим изменениям во взаимосвязи между воздействием на организм окружающего света и его активностью. Полагают, что нарушение ритмов в более долгосрочной перспективе имеет значительные неблагоприятные последствия для здоровья на периферические органы помимо головного мозга, особенно в развитии или обострении сердечнососудистого заболевания. Распределение по времени медицинского лечения в согласовании с биологическими часами могут значительно повысить эффективность и понизить лекарственную токсичность или отрицательные реакции. Например, соответствующим образом сихнронизированное лечение ингибиторами ангиотензин-превращающего фермента (ACEi) может понизить ночное артериальное давление, а также благоприятствовать левожелудочковому (обратному) ремоделированию.

Известно, что нарушения циркадных ритмов связаны с изменением географического положения (расстройство биоритмов в связи с перелетом через несколько часовых поясов) и ночной активности (рабочие ночных смен). Еще одним общим типом нарушения циркадных ритмов является сезонное аффективное расстройство (SAD), которое характеризуется такими симптомами, как депрессия во время зимних периодов, когда продолжительность дневного света уменьшается. Давно было известно, что на циркадные ритмы у людей и других млекопитающих оказывает влияние воздействие света на сетчатку.

Соответственно, были разработаны различные методики для лечения нарушений циркадных ритмов посредством воздействия света на глаза или ткани субъекта. Многие из данных методик используют источники света, сконфигурированные так, чтобы генерировать искусственный свет, который точно имитирует интенсивность и спектр естественного света и другие динамические условия освещения. Например, одно общепринятое устройство включает в себя набор источников света разных цветов, управляемых компьютером. Спектральные качества света, продуцируемого источниками света, измеряются и предоставляются в компьютер, который затем настраивает источники света так, чтобы генерировать необходимые условия освещения.

Еще одно известное устройство использует множество светоизлучающих диодов (LED) на определенном расстоянии от субъекта и ориентированных в его сторону, портативный источник питания, электрически соединенный с LED, и контроллер для изменения работы LED. Устройство достаточно легкое и компактное для комфортного ношения субъектом. Одно или более таких устройств используют, чтобы подавать свет на сетчатки субъекта, на сосудистую ткань субъекта или одновременно как на сетчатки, так и на сосудистую ткань. Для освещения сетчатки небольшие LED встраивают в оправы очков и располагают таким образом, чтобы направлять свет в глаза субъекта. Для освещения сосудистой ткани набор линз и LED помещают в футляр, который гарантирует безопасность коже субъекта.

Также известны источники света, сконфигурированные так, чтобы регулировать или модулировать циркадные ритмы человека и другие фотозависимые механизмы организма. Данные источники света могут генерировать свет, например, со спектральными составляющими, имеющими длины волн, распределенные по всему видимому спектру таким образом, чтобы восприниматься человеческим глазом, представляя собой, по существу, белый свет. Энергия света, излучаемого источником в пределах аномального диапазона волн вокруг длины волны, равной 460 нм, может значительно отличаться от энергии, излучаемой в любом другом диапазоне волн равной ширины, чтобы усилить или подавить модуляцию циркадных ритмов человека.

В целом известно, как управлять внимательностью субъектов-людей, подвергая их воздействию подходящего светового излучения, не оказывая, по существу, воздействия на фазу мелатонинового цикла. Мелатонин представляет собой гормон сна, который может быть использован, чтобы управлять внимательностью субъекта-человека. Подходящее световое излучение точно определено фракцией выхода подавляющего мелатонин излучения (Мелатонин Ватт/Ватт) и светового выхода (люмен/Ватт), причем фракция выхода и световой выход регулируют так, чтобы добиться необходимого воздействия на фазу указанного цикла. Например, одна общепринятая методика содержит отличительный признак в виде просмотрового экрана, соединенного с цветоограничивающим устройством. Программируемый контроллер изменяет сигналы между электронным устройством и просмотровым экраном, чтобы уменьшать или устранять на экране сигнал для определенного цвета в определенные моменты времени. Устранение или уменьшение синего цвета на экране делает возможным нормальное продуцирование мелатонина перед нормальными периодами сна, чтобы обеспечить возможность нормальных циклов сна.

Также известно, как регулировать циркадный ритм субъекта в пространстве посредством создания на постоянной основе изменяющегося уровня интенсивности света от источника света. Управление световым выходом от источника, предоставляемого субъекту в пространстве, происходит в ответ на сигнал управления, который изменяется способом, соответствующим высоте солнца и луны предварительно определенного географического местоположения и прошествию времени в течение выбранного промежутка времени суток в предварительно определенном географическом местоположении.

Многие из данных подходов, однако, фокусируются исключительно на индуцировании необходимого физиологического эффекта и, вследствие этого, слабо подходят для освещения. Например, Публикации Figueiro признают, что видимое коротковолновое излучение (т.е. "синий" свет) является главной причиной синхронизирования циркадных ритмов организма, и предлагают использование синего света, чтобы вызывать данный благотворный эффект. К сожалению, количество коротковолнового излучения, испускаемого обычными источниками белого света, является достаточно низким. Следовательно, синий свет сам по себе гораздо более эффективен в синхронизировании циркадных ритмов организма, чем белый свет, как показано в Таблице 1. Использование синего света, однако, имеет следствием освещение, которое не подходит для более наглядных задач.

Таблица 1Фотопические и физиологические свойства обычного источника света (Публикации Figueiro)
Источник света	Фотопические люмены/Ватт	Циркадные раздражители/Ватт
Теплый белый флуоресцентный	100	74
Дневного света флуоресцентный (7500 К)	100	157
Лампа накаливания	12	12
Дневного света (6500 К)	70	133
Синий LED	15	418

Более того, общепринятые системы и способы не могут предоставить физиологический раздражитель в пределах необходимого диапазона, поддерживая, в то же время, также определенный световой раздражитель в пределах диапазона, который можно использовать в ряде вариантов применения само или пространственного освещения. Вследствие этого, существует необходимость в новом способе и системе для предоставления освещения и светоиндуцированного физиологического раздражителя, который разрешает вопросы, связанные с недостатками общепринятых подходов.

Заявитель в данной работе признал и принял во внимание, что было бы предпочтительно обеспечить источник белого света, спектральное распределение энергии которого может быть модифицировано таким образом, чтобы увеличивать или уменьшать при необходимости его циркадный раздражитель на ватт электричества. Затем источник света должен быть регулируем таким образом, чтобы предоставлять энергоэкономичное пространство и/или самоосвещение в нормальном режиме, а, когда необходимо, быть в состоянии стимулировать необходимый светоиндуцированный физиологический эффект, например, предоставляя максимальное количество синего света, чтобы синхронизировать циркадные ритмы субъекта-человека.

Соответственно, одна цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ и систему для предоставления светового и физиологического раздражителя. В соответствии с аспектом изобретения, предоставлена система для излучения света, причем свет предоставляет необходимый светоиндуцированный физиологический раздражитель и необходимый световой раздражитель, причем система включает в себя: один или более первых светоизлучающих элементов, сконфигурированных таким образом, чтобы излучать свет первого диапазона длин волн, причем один или более первых светоизлучающих элементов реагируют на один или более первых сигналов управления; один или более вторых светоизлучающих элементов, сконфигурированных таким образом, чтобы излучать свет второго диапазона длин волн, причем один или более вторых светоизлучающих элементов реагируют на один или более вторых сигналов управления; и систему управления, функционально связанную с одним или более первыми светоизлучающими элементами и одним или более вторыми светоизлучающими элементами, причем система управления сконфигурирована таким образом, чтобы генерировать один или более первых сигналов управления и один или более вторых сигналов управления, на основании необходимого светоиндуцированного физиологического раздражителя, необходимого светового раздражителя, первого диапазона длин волн и второго диапазона длин волн. Варьирование физиологического раздражителя может включать изменение излучения света, имеющего частоты между приблизительно 420 нм и приблизительно 500 нм. В различных вариантах осуществления необходимые световые и физиологические раздражители не превышают предварительно определенные пределы или находятся в пределах предварительно определенного значения диапазона.

В соответствии с другим аспектом изобретения, предоставлен способ управления светом, чтобы предоставлять необходимый светоиндуцированный физиологический раздражитель и необходимый световой раздражитель, причем способ включает в себя этапы, на которых: генерируют свет, имеющий первый диапазон длин волн с первой интенсивностью; генерируют свет, имеющий второй диапазон длин волн со второй интенсивностью; регулируют первую интенсивность и вторую интенсивность, чтобы генерировать смешанный свет, имеющий необходимый светоиндуцированный физиологический раздражитель и необходимый световой раздражитель.

На чертежах одинаковые номера позиций в целом ссылаются на одни и те же части на всех различных изображениях. Также нет необходимости представлять чертежи в определенном масштабе, вместо этого в целом упор сделан на иллюстрирование принципов изобретения.

Фиг.1 иллюстрирует основные принципы функционирования колбочек по Штокману для цветового зрения.

Фиг.2 иллюстрирует графики типичных противоположных процессов для красно-зеленой и сине-желтой хроматической валентности, а также ахроматической чувствительности для стандартного наблюдателя-человека.

Фиг.3 иллюстрирует спектрально разделенный физиологический раздражитель по сравнению с кривой ахроматической фотопической эффективности V_λ человеческого глаза.

Фиг.4 иллюстрирует блок-схему архитектур системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5 иллюстрирует общепринятые характерные фотопический и скотопический среднестатистические ахроматические ответы человеческого глаза как функцию длины волны.

Фиг.6 иллюстрирует участок диаграммы цветности CIE, показывающей комбинации различных комплектов светоизлучающих элементов, чтобы получить необходимую цветность.

Фиг.7 иллюстрирует систему для предоставления светового и физиологического раздражителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Если не определено иное, все технические и научные термины, использованные в настоящем описании, имеют то же самое значение, которое обычно понятно каждому рядовому специалисту в данной области техники, к которой относится данное изобретение. Конкретно термин "светоизлучающий элемент" (LEE) использован, чтобы определить устройство, которое испускает излучение в области или сочетании областей спектра электромагнитных волн, например, видимой области, инфракрасной и/или ультрафиолетовой области, при приведении в действие, например, посредством приложения разницы потенциалов между его концами или пропуская через него ток. Вследствие этого светоизлучающий элемент может иметь монохроматические, квазимонохроматические, полихроматические или широкополосные спектральные эмиссионные характеристики. Примеры светоизлучающих элементов включают полупроводниковый прибор, органические или полимер/полимерные LED, светоизлучающие диоды с оптической накачкой с люминофорным покрытием, нанокристаллические светоизлучающие диоды с оптической накачкой или другие аналогичные устройства, как было бы нетрудно понять работнику, специализирующемуся в данной области техники. Кроме того, термин «светоизлучающий элемент» использован, чтобы определить конкретное устройство, которое испускает излучение, например головку, кристалл LED или другое подобное устройство, как будет нетрудно понять лицу компетентному в данной области техники, а может равным образом быть использован, чтобы определить состав конкретного устройства, которое испускает излучение, вместе с выделенной или общей основой, средством приведения в действие и/или оптического выхода конкретного устройства (устройств), или корпусом или коробом, внутри которого помещают конкретное устройство или устройства.

Термин "световой раздражитель" использован в настоящем описании для ссылки на один или более аспектов освещения, которое зрительно воспринимает наблюдатель-человек. Например, цвет, яркость, степень освещенности, интенсивность, световой поток, цветность, коррелированная цветовая температура (CCT) и т.п. могут рассматриваться световыми раздражителями, как должно быть понятно работникам, специализирующимся в данной области техники. Хотя свет может зрительно стимулировать разных наблюдателей различными способами, в установившейся практике используют стандартизированную систему показателей для оценки различных световых раздражителей. В данной области техники известен и стандартизирован для различных четко определенных условий наблюдения ряд световых раздражителей или их индикаторов, например, световая эффективность, степень освещенности, световой поток, интенсивность, коррелированная цветовая температура ("CCT"), индексы цветопередачи ("CRI") и цветность в фотопических, скотопических или мезопических условиях. Например, CCT обычно определяют как температуру излучателя Планка, чей воспринимаемый цвет имеет наиболее точное сходство с цветом заданного раздражителя при той же яркости и в конкретных условиях наблюдения.

Термин "светоиндуцированный физиологический раздражитель" или "физиологический раздражитель" использован в настоящем описании для ссылки на характеристику света, такую как количество, определенные спектральные составы, а также период и продолжительность воздействия, что может являться важным фактором для силы светоиндуцированных физиологических эффектов. Необходимо отметить, однако, что физиологические раздражители, в целом, могут включать в себя другие, отличные от света факторы. Конкретные физиологические эффекты, которые имеют отношение или указывают на определенные биохимические циклы метаболизма и их эффекты в живых организмах в течение дня, например, метаболизация мелатонина, циклы сна-бодрствования, циклы активности органов и т.п. часто специфически называют циркадными раздражителями.

В различных вариантах своего осуществления и исполнения изобретение относится к способам и системам для излучения света, предоставляющего необходимый светоиндуцированный физиологический раздражитель и необходимый световой раздражитель. Светом можно управлять, чтобы изменять физиологический раздражитель в пределах предварительного определенного первого диапазона, в то же время удерживая световой раздражитель в пределах предварительного определенного второго диапазона, что можно использовать в ряде областей применения само или пространственного освещения. Например, в некоторых вариантах осуществления предоставлен контроллер для управления токами возбуждения, подаваемыми к множеству светоизлучающих элементов, имеющих различные спектральные характеристики, при этом сочетанием токов управляют таким образом, чтобы излучаемый смешанный свет находился во взаимно однозначном соответствии с необходимыми физиологическими и световыми раздражителями.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения система для излучения света, которая предоставляет светоиндуцированный физиологический раздражитель и световой раздражитель, включает в себя один или более первых светоизлучающих элементов, один или более вторых светоизлучающих элементов и систему управления. Один или более первых светоизлучающих элементов сконфигурированы таким образом, чтобы излучать свет первого диапазона длин волн и реагируют на один или более первых сигналов управления. В дополнение, один или более вторых светоизлучающих элементов сконфигурированы таким образом, чтобы излучать свет второго диапазона длин волн и реагируют на один или более вторых сигналов управления. Система управления функционально связана с одним или более первыми светоизлучающими элементами и одним или более вторыми светоизлучающими элементами и сконфигурирована таким образом, чтобы генерировать как первые, так и вторые сигналы управления. Для генерирования этих сигналов управления система управления сконфигурирована таким образом, чтобы использовать информацию, отображающую необходимый светоиндуцированный физиологический раздражитель и необходимый световой раздражитель, вместе с информацией, указывающей на первый диапазон длин волн и второй диапазон длин волн. Сигналы управления, вычисляемые системой управления, могут быть использованы для управления первыми светоизлучающими элементами и вторыми светоизлучающими элементами с тем, чтобы мог быть сгенерирован свет, имеющий необходимый светоиндуцированный физиологический раздражитель в пределах первого диапазона и необходимый световой раздражитель в пределах второго диапазона.

Обычно люди могут воспринимать смешанный свет от многоцветных источников света, демонстрирующих различные спектральные распределения энергии (SPD) как "белый" свет потому, что цветовые датчики или колбочки в нашей сетчатке чувствительны в пределах довольно широких и перекрывающихся областей видимого спектра. Например, график "Основных принципов функционирования колбочек по Штокману", проиллюстрированный на фиг.1, показывает спектральную чувствительность различных типов рецепторов колбочек глаза. То, что воспринимается как белый, по существу свет, может представлять собой крайне изменчивый спектральный состав. Например, определенные непрерывные широкополосные спектры, такие как спектр дневного света или даже спектры с отчетливыми спектральными пиками, такими как свет, излучаемый рядом узкополосных источников хроматического света, таких как красный, зеленый и синий LEE, могут восприниматься, как белый свет.

Светоиндуцированные физиологические раздражители могут коррелировать с количествами излучения, испускаемого в специфических синей и зеленой областях видимой части спектра электромагнитных волн, и часто являются независимыми от количества излучения в других спектральных областях. Как должны ясно понимать специалисты в данной области техники, человек и некоторые другие виды могут воспринимать цвет в значительной степени вследствие определенных возможностей чувствительности зрительной системы к разницам в силах излучения при определенных различных длинах волн. Данная чувствительность зрительной системы, как правило, упоминается под названием цветовой антагонизм и обсуждается Hurvich et al. в "An opponent-process theory of colour vision," Psychological Review 64: 384-404, 1957, включенной в настоящее описание посредством ссылки. Фиг.2 иллюстрирует графики типичных противоположных процессов для красно-зеленой и сине-желтой хроматической валентности, а также ахроматической чувствительности для стандартного наблюдателя-человека.

Необходимо отметить, что известен ряд физиологических эффектов, являющихся чувствительными к определенным циркадным раздражителям, и что различные раздражители могут вызывать различные физиологические эффекты. Физиологические эффекты могут включать различные уровни метаболизирования определенных видов гормонов, включая гормоны, которые могут воздействовать на сон или управлять им, клеточный метаболизм, иммунные реакции и т.п. На фиг.3 показана иллюстративная кривая эффективности физиологического раздражителя, которая в целом иллюстрирует чувствительность метаболизации мелатонина как функцию длины волны, как обсуждалось Rea в "A Second Kind of Light", Opto Photonic News, October 2006, pp. 35-39, включенном в настоящее описание посредством ссылки. Данная кривая достигает максимума при приблизительно 440 нм (синий) и имеет локальный минимум при приблизительно 570 нм.

Наблюдалось, что два SPD могут демонстрировать, по существу, аналогичные световые эффекты, но могут вызывать очень разные физиологические эффекты. Например, различные виды белого света могут демонстрировать одинаковую интенсивность и коррелированную цветовую температуру (CCT), действуя, в то же время, по существу, различно в качестве физиологических раздражителей. Например, в варианте осуществления изобретения осветительное устройство, основанное на RGB LEE, имеет два синих LEE с пиковыми длинами волн при приблизительно 440 нм и приблизительно 480 нм, соответственно. Каждый в отдельности, а также оба синих LEE могут быть использованы для того, чтобы генерировать белый свет широкого диапазона CCT, при использовании в сочетании с красным и зеленым LEE. Несмотря на то, что воспринимаемая фотометрическая интенсивность синего LEE с пиковой длиной волны 480 нм, однако, в шесть раз больше, чем воспринимаемая фотометрическая интенсивность синего LEE с пиковой длиной волны 440 нм, циркадный раздражитель, показанный на фиг.3, синего света при 480 нм составляет приблизительно 60% циркадного раздражителя синего света при 440 нм. В зависимости от соотношения синего света, равного 440 нм и 480 нм, благодаря системе источников света, основанной на многоцветных LEE, соответствующим циркадным раздражителем можно управлять более чем приблизительно на один порядок величины, обычно без какого-либо ощутимого изменения для световых раздражителей, таких как воспринимаемая интенсивность, световой поток или CCT, посредством изменения относительных интенсивностей синих LEE с пиковой длиной волны 440 нм и 480 нм. Необходимо отметить, что такой же принцип используют при сочетании таких синих LEE с LEE других цветов, таких как теплые белый, синий и зеленый.

В целом, смена света определенного первого спектра на свет определенного второго спектра может воздействовать на физиологические раздражители в большей степени, чем он воздействует, если воздействует на необходимый световой раздражитель. Например, в одном варианте осуществления настоящее изобретение может быть использовано для того, чтобы соответствующим образом поддерживать высококачественный белый свет, находящийся во взаимно однозначном соответствии с предварительно определенным световым раздражителем, например, предварительно определенной интенсивностью, CCT, CRI или цветностью, в то время как оно может также оказывать влияние на значительный физиологический эффект посредством варьирования соответствующего физиологического раздражителя.

Фиг.4 иллюстрирует архитектуру осветительной системы 100, основанной на LEE, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Осветительная система включает LEE 130 различных цветов в количестве N, контроллер 110 и оптическую систему 120. Во многих вариантах осуществления источник света включает в себя LEE 130, по меньшей мере, двух различных цветов. Любой из LEE 130 может излучать, например, красный, зеленый, синий, янтарный, пурпурный, желтый, голубой, белый свет или другой цветной свет или сочетание цветов. Оптическая система 120 сконструирована таким образом, чтобы эффективно улавливать и смешивать свет, излучаемый многоцветными LEE. Система 100 может включать в себя оптическую сенсорную систему 140 для оценки спектрального состава смешанного света. Необязательная оптическая сенсорная система 140 может быть функционально связана с соответствующим образом сконфигурированным контроллером, а комбинированное устройство использовано для управления светоизлучающими элементами способом оптической обратной связи. Осветительная система может также включать в себя пользовательский интерфейс 150 для предоставления определенных параметров, вводимых пользователем в процессе работы. Осветительная система 100 может быть использована для различных областей применения пространственного и/или само освещения общего назначения, таких как в фиксирующих приспособлениях/осветительных устройствах или в устройствах отображения, таких как экраны, панели, мониторы или проекторы.

Настоящее изобретение также фокусируется на способе управления осветительной системой, основанной на LEE, таким образом, чтобы она могла генерировать свет, имеющий как необходимые световые, так и физиологические раздражители, и/или таким образом, чтобы необходимые световые и физиологические раздражители не превышали предварительно определенных пределов или попадали в пределы предварительно определенного значения диапазона. Свет, генерируемый источником света, основанным на LEE, может предоставлять как световые, так и физиологические раздражители либо одновременно, либо поочередно. В последнем случае, например, источник света может предоставлять необходимые первые световые и физиологические раздражители в один момент времени, предоставляя, в то же время, либо световой, либо физиологический раздражитель в другой момент времени. Другими словами, источник света может быть сконфигурирован таким образом, чтобы предоставлять только необходимый физиологический раздражитель, который в целом не подходит для освещения и не предоставляет необходимый световой раздражитель, как определено выше. Источник света может также быть сконфигурирован таким образом, чтобы предоставлять изменяющиеся уровни или изменяющиеся типы световых и/или физиологических раздражителей. В некоторых вариантах осуществления изобретения данная изменчивость неощутима для наблюдателя.

Несмотря на то, что существуют некоторые показатели для воспроизводимого количественного выражения физиологических/циркадных раздражителей, в данной области техники разрабатываются усовершенствованные показатели для количественного выражения циркадных раздражителей. В настоящем изобретении могут быть использованы различные показатели через, например, реконфигурацию контроллера или выбор соответствующих LEE, как будет нетрудно понять работникам, специализирующимся в данной области техники. В данной области техники известен и стандартизирован для различных четко определенных условий наблюдения ряд световых раздражителей, например, степень освещенности, световой поток, интенсивность, CCT, CRI и цветность при любых условиях из фотопических, скотопических или мезопических. Световая эффективность, соотношение светового потока к потоку излучения также представляет собой аналогичным образом известный, стандартизированый и потенциально применимый индикатор световых раздражителей.

В одном варианте осуществления свет, излучаемый LEE, может взаимодействовать с составляющими осветительной системы. Он может преломляться и поглощаться в различных соотношениях, как определено соответствующими индексами преломления и поглощения при различных длинах волн. Оптическая система может быть сконструирована таким образом, чтобы использовать такие эффекты для соответствующего смешивания света от различных LEE в соответствующий однородный пучок излучения, который подходит для желательного применения освещения. Свет, предоставляемый оптической системой, представляя собой приблизительно сумму или наложение света, предоставляемого каждым LEE, может демонстрировать практически требующиеся, по возможности нежелательные признаки спектрального состава излучаемого света, благодаря поглощению, преломлению, дифракции, хроматической аберации и т.п. внутри системы источников света. В одном варианте осуществления контроллер может быть сконфигурирован таким образом, чтобы компенсировать нежелательные спектральные признаки для того, чтобы поддерживать необходимые световые и физиологические раздражители в излучаемом свете безотносительно от того, используется ли для управления светом открытая или замкнутая оптическая петля. Например, контроллер может компенсировать относительно более высокие количества поглощения коротковолнового света системой источников света посредством увеличения интенсивности света, излучаемого теми LEE, которые непосредственно излучают или вызывают генерирование этого коротковолнового света.

Кроме LEE различных цветов в системе источников света могут быть использованы различные типы LEE. Например, система источников света может использовать LEE теплого белого света широкого спектра, т.е. низкой CCT, в сочетании с синими и зелеными LEE узкого спектра. В качестве дополнительного примера источник света может использовать только красные, зеленые и синие LEE. Соответствующим образом управляемые LEE разного цвета могут быть использованы, чтобы, в соответствии с необходимостью, изменять физиологические и световые раздражители, например, интенсивность, CCT или цветность смешанного света.

Светоизлучающие элементы могут быть быстро включены и выключены. Для широкого разнообразия областей применения освещения переходные процессы между рабочей и нерабочей частями цикла могут считаться практически мгновенными. Как известно, вследствие этого LEE можно эффективно управлять посредством ряда различных способов. Например, воспринимаемой яркостью света, излучаемого LEE, можно управлять посредством быстрого пульсирования тока возбуждения между включенным и выключенным состояниями LEE. Типичные примеры управления пульсирующим током возбуждения включают широтно-импульсную модуляцию (PWM) и импульсно-кодовую модуляцию (PCM). Соответствующая PWM может быть использована для точного управления яркостью в большом динамическом диапазоне. Обычно в способах PWM и PCM используют последовательности токов возбуждения либо с фиксированной частотой, либо длительностью импульса, и переключают токи возбуждения между нулем (выключено) и фиксированным конечным (включено) значением, в то же время изменяя либо рабочий цикл, либо плотность импульсной последовательности. Существует большое количество вариантов способов PWM и PCM, в которых можно изменять амплитуды или частоты токов возбуждения, или в которых может быть использован конечный, не равный нулю ток выключения. Как известно, мерцание света от достаточно быстро пульсирующих LEE обычно незначительно. Соответствующая нижняя граничная частота, также называемая критической частотой слияния мельканий, зависит от определенных состояний наблюдателя и может изменяться у индивидуумов и разных видов. Люди обычно не могут воспринимать яркостные флуктуации выше приблизительно 100 герц. Также известно, что зрительная система человека менее восприимчива к определенным изменениям в цвете/цветности, чем к яркостным флуктуациям. LEE также можно управлять посредством изменения амплитуды непрерывного тока возбуждения. Различные варианты осуществления изобретения могут использовать эти или другие виды управления током возбуждения.

В некоторых вариантах осуществления контроллер управляет токами возбуждения LEE для N различных цветов LEE в соответствии со способом тока возбуждения. Необходимо отметить, что на цвет может быть использован более чем один LEE. Что касается света, излучаемого каждым LEE, в одном варианте осуществления контроллер может представлять собой либо контроллер с прямой связью (разомкнутая оптическая петля), либо контроллер с обратной связью (замкнутая оптическая петля). Контроллер с оптической обратной связью обычно требует соответствующую оптическую сенсорную систему, чтобы была возможность для оценки, по меньшей мере, в известной степени спектрального состава излучаемого света. Более того, в одном варианте осуществления система источников света может включать в себя один или более температурных датчиков или датчиков прямого напряжения, чтобы предоставлять информацию, указывающую на рабочую температуру LEE или другие рабочие характеристики, например, а контроллер может быть сконфигурирован в качестве температурного контроллера с обратной связью, соответственно, безотносительно от того, применена ли разомкнутая или замкнутая оптическая петля. Прямое напряжение многих типов LEE может быть использовано для того, чтобы соответствующим образом точно оценивать температуру перехода LEE. Работникам, специализирующимся в данной области техники, должен быть известен ряд других видов температурных датчиков.

В одном варианте осуществления контроллер может быть сконфигурирован в соответствии с достаточно точной моделью составных элементов системы источников света, основанных на LEE, для того, чтобы была возможность в соответствии с необходимостью и точно управлять излучаемым смешанным светом, по меньшей мере, частично, способом разомкнутой оптической петли. Модель может включать параметры, такие как номинальная цветовая и спектральная ширина полосы частот каждого LEE, температурный дрейф и расширение спектра каждого LEE, температура переходов для каждого LEE и функции отклика светового потока каждого LEE на ток возбуждения и т.п. В вариантах осуществления с необязательным оптическим датчиком контроллер может быть необязательно сконфигур