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TWI851688B - 分色照明裝置 - Google Patents

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TWI851688B
TWI851688B TW109109630A TW109109630A TWI851688B TW I851688 B TWI851688 B TW I851688B TW 109109630 A TW109109630 A TW 109109630A TW 109109630 A TW109109630 A TW 109109630A TW I851688 B TWI851688 B TW I851688B
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cct
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TW109109630A
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羅伯特 索勒
艾利克 夏佛
艾利卡 沃斯
麥可 菲利浦斯
鄧肯 傑克森
Original Assignee
美商生物創新與優化系統有限責任公司
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Abstract

照明設備包括圍繞第一光引擎及第二光引擎之一外殼。該外殼在第一、第二及第三區域上方具有一散射器。該第一區域及該第二區域由該第三區域間隔開；自該第一區域發射一第一光譜；自該第二區域發射一第二光譜；且自該第三區域發射該等光譜之混合物。在一些實施例中，該第一光譜具有≥ 7000 K的一CCT；該第二光譜具有≤ 6500 K的一CCT。在一些實施例中，該第一光譜具有≥ 3500 K的一第一CCT；該第二光譜具有≤ 6500 K的一第二CCT；該第二CCT ＜第一CCT，且該等CCT之間的差值為至少1000 K。在一些實施例中，該第一光譜具有由一第一組色度座標定界的一色彩，而該第二光譜具有由一第二組色度座標定界的一色彩。

Description

分色照明裝置
相關申請案
本申請案主張2019年10月2日申請之標題為「分色照明裝置(Color Separation Lighting Devices)」之美國專利申請案第16/591,444號的優先權，該申請案主張2019年4月17日申請之標題為「分色燈(Color Separation Lamp)」之美國臨時申請案第62/835,150的優先權，該等申請案特此以全文引用的方式併入。
本發明係有關於分色照明裝置。
視網膜節細胞(Retinal ganglion cell；RGC)自視網膜之內層及外層獲取神經遞質資訊，並增強大腦視覺皮層之動作激發潛力。大約1%之RGC含有固有的感光色素黑視素，在490 nm處具有最高的體內靈敏度。此等固有的光敏性視網膜節細胞(ipRGC)將資訊投射至大腦之不同部位，並含有來自黑視素、視幹及視錐細胞之信號。此等ipRGC可介導光之生理效應，而非僅僅視覺。
ipRGC具有按枝狀形態分類的多種次型。每一次型似乎介導不同的生理效應。此等效應中之一些係直接的，一些係間接的。直接效應之一個實例係褪黑激素抑制，其中光在曝露時會瞬間抑制褪黑激素。間接效應之一個實例係晝夜對準(circadian alignment)，其中晝夜節律(circadian rhythm)將回應於整天之曝光而非僅僅短時間之曝光而對準。由此曝光引起之晝夜偏移將在第二天呈現出來。
黑視素係一種感光色素，屬稱為視蛋白的較大光敏性視網膜蛋白家族，並且存在於人類及其他哺乳動物之ipRGC中。黑視素在晝夜節律的光曳引(photoentrainment)以及潛在的許多其他生理功能中起重要的非成像作用。含有黑視素之ipRGC的刺激有助於大腦及身體對光存在的各種反射反應。黑視素感光體(OPN4)對一定範圍之波長靈敏，且在約480-500納米(例如，490 nm)的波長處達到峰值光吸收。黑視光，亦即對應於黑視作用光譜的光，尤其包括480-500 nm區域內的波長，對於非視覺刺激(包括生理及神經學效應，諸如，光瞳光反射及晝夜曳引及/或破壞)至關重要。針對黑視光的協調時間後的曝光(包括過度曝光及不足曝光)，可用於曳引及促進人類及其他哺乳動物的健康晝夜節律。
晝夜相關的感光體遍佈整個視網膜。然而，次型可能位於視網膜內的不同區域。依賴於方向之生理效應(例如，褪黑激素抑制)已證明了這一點。褪黑激素相關的感光體在視網膜的下半球最靈敏。此等感光體的選擇性刺激可以藉由將照明，尤其黑視光，導向或遠離其中ipRGC次型最集中或最靈敏或有回應的視網膜區域，以便介導特定的生理反應。等效的黑視照度(Melanopic Lux；EML)係用於測量光對人類的生物效應的量度。EML作為量度加權至對光之ipRGC回應，並且轉換光源之光譜刺激ipRGC並影響晝夜系統的程度。黑視比係給定光源之黑視照度對明視(photopic)照度之比。
光輸出強度的變化具有相對直接及可理解的效應。亦即，入射在人類視覺系統上的較高或較低的光強度分別提供了較大或較小的生物刺激(例如，相對於晝夜節律)，且色彩變化(例如，經由光譜調諧)及強度變化的組合可以產生互補性，且在某些情況下亦具有協同的生物學效應。然而，空間分佈係增加照明設計之複雜性及潛在成本的一個因素。科學研究表明，與來自水平以下的光線相比，自水平上方發射的光線具有與褪黑激素抑制有關的高生物學意義。這一發現的結果為，與自下方(例如，自桌面/台面)發射之光相比，自上方(例如，自牆壁之上部及天花板)發射(例如，反射)之照明具有更高的生物學意義。此生物學效應之差異至少部分係由於以下事實：與人類視網膜上半球相比，視網膜下半球中與褪黑激素抑制有關的ipRGC次型之濃度或靈敏度更高。因此，光撞擊視網膜下半球之生物效應可能大於入射至上半球之相同光的生物效應。
存在許多試圖為晝夜曳引(同步)提供適當的日間提示之系統，例如，光療法裝置或模擬自然陽光的通用照明系統。光療盒通常針對使用者之眼睛，以在短時間內進行強烈曝光。儘管已證明此等光療盒係有效的，但由於各種原因，包括缺乏舒適性，使用所需時間以及大型專用光療盒之侵入性，使用的依從性通常很低。一些光療設備包括散射表面以減小強度並使照明對於使用者而言更舒適。通用照明系統(例如，吸頂燈及天窗)亦通常用於藉由間接照明(例如，自牆壁反射之光)來為晝夜曳引提供生物光。因此，此等照明系統經設計以為其所在安裝房間的整個空間提供生物光。
在一些實施例中，一種照明設備具有第一光引擎、第二光引擎以及圍繞第一光引擎及第二光引擎的外殼。第一光引擎產生具有大於或等於7000 K的第一相關色溫(CCT)的第一光譜。第二光引擎產生具有小於或等於6500 K的第二CCT的第二光譜。外殼具有光學散射器，其中光學散射器定位於外殼的第一區域、第二區域及第三區域上方。第一區域及第二區域由第三區域間隔開。第一光譜主要自外殼的第一區域發射。第二光譜主要自外殼的第二區域發射。第一光譜及第二光譜的混合物自外殼的第三區域發射。
在一些實施例中，一種照明設備具有第一光引擎、第二光引擎以及圍繞第一光引擎及第二光引擎的外殼。第一光引擎產生具有大於或等於3500 K的第一相關色溫(CCT)的第一光譜。第二光引擎產生具有小於或等於6500 K的第二CCT的第二光譜，其中第二CCT小於第一CCT，且第一CCT與第二CCT之間的差值為至少1000 K。外殼具有光學散射器，其中光學散射器定位於外殼的第一區域、第二區域及第三區域上方。第一區域及第二區域由第三區域間隔開。第一光譜主要自外殼的第一區域發射。第二光譜主要自外殼的第二區域發射。第一光譜及第二光譜的混合物自外殼的第三區域發射。
在一些實施例中，一種照明設備具有第一光引擎、第二光引擎以及圍繞第一光引擎及第二光引擎的外殼。第一光引擎在第一區中產生具有第一色彩的第一光譜，該第一色彩係由CIE 1931色彩空間色度圖中的色度座標(x, y) (0.11, 0.1)、(0.16, 0.004)、(0.255, 0.33)、(0.32, 0.325)定界。第二光引擎在第二區中產生具有第二色彩的第二光譜，該第二色彩係由CIE 1931色彩空間色度圖中的色度座標(0.55, 0.44)、(0.691, 0.311)、(0.417, 0.45)、(0.35, 0.35)定界。外殼具有光學散射器，其中光學散射器定位於外殼的第一區域、第二區域及第三區域上方。第一區域及第二區域由第三區域間隔開。第一光譜主要自外殼的第一區域發射。第二光譜主要自外殼的第二區域發射。第一光譜及第二光譜的混合物自外殼的第三區域發射。
白天在室內度過大部分時間的人可能會被剝奪曝光在自然日光下的機會，而自然陽光可以為人類提供晝夜調控。儘管存在用於提供晝夜曳引的人工照明系統，但此等習知系統(通常為吸頂燈)提供之光譜通常黑視區域(藍色，尤其480 nm至500 nm)不足。而且，吸頂燈主要照亮水平表面(亦即，台面)，且無法在豎直平面中提供有益於晝夜曳引的足夠光。間接照明可用於將光自牆壁反射向使用者之眼睛，然而間接照明僅在牆壁彼此足夠靠近以將光充分反射給使用者時才有效。因此，間接照明在開放式辦公室或較大空間中之影響較小。解決光譜問題之其他選擇包括提供冷白光或光譜最佳化之光。然而，定製光譜並不能確保光線有效地到達使用者眼睛。顯著提高照明亮度(例如，藉由使用光療盒)可以提供足夠的日間照明提示。然而，高亮度非常有害，不能長時間(例如，整個工作日)舒適地使用。因此，可能需要相比整個環境更個性化的曝光。此外，在某些應用中，更個性化的曝光可能更節能。
在本發明中，揭示了照明設備，該等照明設備以使接收者眼睛有效地接收所發射的光，同時在美學上令人愉悅且不會引起視覺疲勞的方式來遞送高的黑視光通量。照明裝置之實施例利用彼此分開置放之兩種不同色彩的光，其中散射器在兩個分開的區域之間產生色彩的混合物。此類分色與兩者之間的混合物(例如，梯度)結合在一起，產生了獨特的效應，使色彩顯得更溫暖，因此最終使用者更容易接受，藉此可提供每視覺刺激的高黑視通量(黑視對明視比，「M/P比」)。此外，自照明設備向空間上方發射之光(亦即，相對於使用者面部的水平區域上方)的色溫要比向空間下方發射之光的色溫低。色溫較冷的光具有針對較高M/P比的容量，藉此可在視網膜下半球(例如，藉由直接照明或自天花板或牆壁反射的光)提供黑視相關感光體的最佳刺激。
圖1示出了照明設備100之實例實施例的透視圖，該照明設備100發射分色光，藉此提供導向使用者面部的生物照明。照明設備100具有：發射藍色黑視光的第一區域110；發射暖光的第二區域120；以及在第一區域與第二區域之間混合藍光及暖光的第三區域130。第一區域110在第三區域130上方(相對於地面)，而第二區域120在第三區域130下方。因此，照明設備100在上部的第一區域中發射藍光，而在下部的第二區域中發射暖光，其中第一區域與第二區域藉由第三區域彼此間隔開。兩種色彩皆向使用者發射，藍光定位於燈的上部區域，以模擬自然採光的藍天。照明為使用者提供了舒適的亮度位準及美觀的光譜。
在圖1之實施例中，照明裝置100係具有第三區域130的台燈，該第三區域130經設計為與使用者面部對準以直接向使用者之眼睛遞送光。然而，在其他實施例中，此第三「水平」區域不需要與使用者面部對準。例如，實施例可以經組態為吸頂燈具，其中藉由自房間的牆壁上反射來間接地實現分色照明效應。
傳統上，不希望向使用者面部發光，因為這會引起炫光。詳言之，藍光往往會比其他色彩引起更多的炫光。然而，在本實施例中利用的分色為使用者提供了令人驚訝的美學可接受性，且視覺上亦複製了室外自然採光(例如，藍天及水平朝向的較暖光)。本發明照明裝置之光譜功率分佈亦提供了超大量的黑視光(例如，M/P比＞ 1或＞ 1.2或＞ 1.3)。
本發明之照明裝置直接或間接地向觀看者眼睛遞送大量的豎直照度，藉此提供顯著的生理影響。同時，分色光會產生獨特的效應，即使導向觀看者面部的生物照明的色溫較低，自照明設備獲得的總色溫在美學上亦可接受。向使用者眼睛遞送大量生物光相對於習知實踐係違反直覺的，在習知實踐中，較冷的色彩在美學上通常較不可接受，且習知照明燈具通常設計為向下引導光，以避免眼睛中之光，藉此防止炫光。
現在將描述本實施例之分色概念背後的見識，以及用於產生期望的生理及視覺效應之波長及色彩。
在本發明中，「照明設備」應指照明裝置，例如但不限於燈(例如，工作燈、台燈、裝飾燈)、安裝在天花板上的燈具、自豎直面板(例如，牆壁)之整個表面發光的裝置，或其他類型之照明燈具。「光引擎」係指能夠產生一或多個光譜功率分佈之光源，例如，發光二極體(LED)或具有一或多個LED之LED板。術語「LED板」在本發明中亦可以被稱為電路板或晶片或簡稱為發光二極體(LED)，且可以包含一或多個單獨的LED。自照明設備接收光之人應稱為使用者、最終使用者、觀看者、佔有者或觀測者。自照明設備之特定區域發射的光之特性應稱為例如相關色溫(CCT)或光譜，而自整個照明設備發射之總光的特性應稱為「總的」或「整合」，例如，整合CCT或整合光譜。此等總的或整合特性代表了如使用者在使用者位置接收到的，來自照明設備所有光源的總光量。使用者位置係使用者相對於照明設備的位置，當光處於其預期之安裝定向時，使用者之眼睛接收該光。例如，在使用者位置處，照明設備可以在使用者之視線高度附近或之上，或者在使用者之主要觀看區(使用者意欲觀看之區)附近或之上。在另一實例中，混合光梯度區域可以大致處於使用者(亦即，觀測者)之眼睛位準，或者接近或高於眼睛位準，或者接近或高於使用者之主要觀看區。使用者相對於照明設備之位置將取決於照明燈具之燈具類型及照明燈具之用例(例如，桌上之工作燈、台燈、安裝在天花板上之燈具、壁掛燈具，床頭燈或其他)。色彩感知及生物光
如上所述，ipRGC介導光之視覺效應。然而，此等生理回應所需的光量要比視覺所需的光量大。黑視對明視(M/P)之比係指相對於明視視覺刺激的黑視光通量。因此，藉由產生大於1之M/P比來平衡此等生理效應與視覺效應將係有益的。
ipRGC介導之已知生理效應包括褪黑激素抑制、急性警覺、晝夜對準、體溫、認知及情緒。每個ipRGC次型皆利用不同比例之視錐細胞作用及黑視表現。可以將此等視錐細胞作用與黑視結合，使峰值靈敏度稍稍偏於490 nm。例如，褪黑激素抑制已顯示在465 nm附近具有峰值靈敏度，此表明體內峰值靈敏度在430與450 nm之間的藍錐偏斜了此ipRGC次型之峰值靈敏度。另一方面，已發現晝夜對準之峰值靈敏度更接近490 nm，此表明黑視係主要作用。此等靈敏度中之每一者皆可以隨著曝光之持續時間及強度而改變。然而，所有已知靈敏度皆在450-500 nm之間，稱為藍光。因此，產生包含所有450-500 nm波長之光源而非精確定位任何單個生理效應將會非常有益。
然而，人們通常不會良好地接收富含藍色的光源(例如，所有波長皆在450-500 nm之間的光源)，藉此導致色溫較低(較高)。對於LED光源尤其如此。例如，辦公照明標準在歷史上一直為4100 K (用於螢光照明)，但現在已被3500 K或3000 K (用於LED) (亦即，比用於螢光燈之色溫LED高)取代。實際上，在對設計師、建築師及工程師進行的新近民意測驗中，最喜歡的色溫偏好係3500 K，其次3000 K及4000 K。此外，有關在設計中禁止的色溫的民意測驗幾乎一致地為5000 K及6500 K。
例如，圖2示出了關於本發明完成的基於200名參與者的研究的結果。圖2係色彩可接受性相對色溫的曲線圖，其中可接受性係基於將色溫選擇為最喜歡色溫的參與者之百分比減去從不使用特定色溫的參與者之百分比得出的。有關最喜歡色溫，參與者只允許回答單個答案，但有關不可接受色溫，可以回答幾個答案。圖2之曲線圖示出3500 K係可接受的最高光源，而6500 K係可接受的最低光源。同樣，對冷色相對暖色溫度下工人之生產率進行了研究。研究結果表明，在冷色溫下生產率更高。此等結果與研究的參與者分享。儘管參與者發現在富含藍色的光源下其生產率有所提高，但大多數仍然選擇在不富含藍色的光源下工作，因為此等光創造了更加舒適的環境。因此，結果表明，必須在每種色溫下提供最大的黑視含量，以便在不損害對感知到的色彩的使用者偏愛的情況下獲得最大益處。
為了獲得每種感知到的藍色的最佳黑視含量，在本發明之照明裝置中考慮了黑視及色覺之間的相互作用。色覺由三個色錐(紅色、綠色及藍色)感知。圖3A之曲線圖300中的配色函數係用於將任何光譜功率分佈轉換成圖3B之CIE 1931色彩空間色度圖350上的點(亦即，色彩)的已知函數。圖3A示出了配色函數X (曲線310)、Y (曲線320)及Z (曲線330)，其用於將任何光譜功率分佈轉換成圖3B所示的色彩空間色度圖350上的(x, y)色點。在圖3A中，亦繪製了黑視加權函數340。左側y軸標度用於曲線310、320及330，示出相對於Y曲線320的單位。右側標度用於黑視曲線。Y (曲線320)亦用作類似於亮度之發光效率函數。定義白光之黑體軌跡在圖3B中顯示為曲線360，其中圖3B中之x軸為X色度值，而y軸為Y色度值。使用任何光譜之點積可以判定光譜功率分佈(SPD)之三色刺激值X、Y及Z。然後藉由下式將其轉換成CIE 1931色彩空間(圖350)上的(x, y)：(式1)(式2) 就觀看者看到的色彩而言，Y越多，色彩將看起來越綠，但亦增加更多的流明。X越多，色彩將看起來越紅，Z越多，色彩將看起來越藍。
圖4示出了傳統的白光LED光譜400，其覆蓋在圖3A之配色函數上。光譜400通常在450 nm處具有窄峰，隨後在480-500 nm區域中具有谷，且在550 nm附近具有大能量的寬丘。450 nm處的峰係與峰Z (亦即，藍色靈敏度)對準之藍色LED「泵」，其用於激發顯著的磷光體。磷光體之大部分權重位於(曲線320之)峰Y附近，因為此將產生最多的流明。換言之，由於在450 nm處的窄峰及在480-500 nm範圍內的谷，對於任何給定的色溫，傳統的白光LED皆具有少量的藍光，且無法遞送顯著的黑視光。相反，本發明之照明設備旨在針對任何給定的色溫最大化黑視成分。
習知白光LED的實體結構亦可能削弱有效遞送黑視光的能力。藉由用磷光體塗覆藍色LED來構造產生光譜400之磷光體白色LED。磷光體塗層的厚度可以在LED之間變化，且厚度亦可以在單個LED的整個表面上變化。當單個藍色晶粒內之磷光體厚度不均勻時，光的色彩會隨發射光之不同角度而變化。此類效應被稱為「色彩優於角度(color over angle)」，此係自LED產生一致色彩之另一挑戰，且亦會削弱有效遞送黑視光的能力。在視覺上，此類色彩優於角度效應會導致散射器上之色彩發生梯度，且已被業界判定為不可接受的。因此，照明業界已在很大程度上解決了此類色彩優於角度問題，藉此消除了散射器上任何色彩的梯度。
為了有效地遞送大量的生物(例如，黑視480-500 nm)光，本發明唯一地認識到不同波長之藍光對所產生色彩的影響。圖5演示了如何使用藍光來移動色點。子圖A至J描繪了波長不同的藍色LED的各種琥珀色磷光體，然後將此等磷光體LED組合中之每一者的色點繪製在CIE 1931色彩空間中的曲線圖500上。首先，子圖A係沒有任何藍色LED之琥珀色磷光體的光譜，此導致了曲線圖500上之色點A。在子圖B中，使用與子圖A中相同的琥珀色磷光體，但使用410 nm藍色LED來改變色點。所得的色點顯示為CIE 1931色彩空間(曲線圖500)中的點B，其中x軸係X色度值，而y軸係Y色度值。因此，琥珀色磷光體色點係藉由峰值發射在410 nm處的LED發生偏移，使得峰峰比為1:1 (琥珀色峰對藍色峰)，且產生的色彩偏移(點B相對於點A)朝向定義白光之黑體軌跡(BBL)發生偏移。
圖5亦說明了由420 nm至490 nm之藍色LED波長(以10 nm為增量)與子圖A中相同的琥珀色磷光體組合所引起的進一步的色點偏移。子圖C及色點C代表與420 nm藍色LED相結合之琥珀色磷光體。子圖D及色點D係針對具有430 nm藍色LED的琥珀色，子圖E及色點E係針對具有440 nm藍色LED的琥珀色，子圖F及色點F係針對具有450 nm藍色LED的琥珀色，子圖G及色點G係針對具有460 nm藍色LED的琥珀色，子圖H及色點H係針對具有470 nm藍色LED的琥珀色，子圖I及色點I係針對具有480 nm藍色LED的琥珀色，且子圖J及色點J係針對具有490 nm藍色LED的琥珀色。藉由自峰值強度相同的410 nm移至420 nm (自點B至點C)，可以獲得兩倍的色移(與BBL相隔的距離)。自420 nm至430 nm (自點C至點D)實現另一類似尺寸的色移。朝向440 nm (點E)的偏移的步長變小，而由450 nm (點F)引起的偏移步長與440 nm (點E)相差不大。在460 nm (點G)處觀測到有趣的現象，該偏移開始發生U形轉彎，並朝著黑體軌跡返回。對應於470 nm的點H比460 nm (點G)更接近BBL。對應於480 nm的點I相對於BBL的色移小於470 nm (點H)，而對應於490 nm的點J相對於BBL的色移小於480 nm (點I)。實際上，490 nm (點J)及410 nm (點B)具有相似的色移幅度。
如6A至圖6B所示，根據色移及M/P比量化此色移與黑視含量的相互作用。圖6A之曲線圖600示出了色移距離610及M/P比620隨藍峰波長的變化。圖6B之曲線圖650示出了M/P比除以距磷光體點的(x, y)距離(「M/XY偏移」)，藉此示出了有關每個色移的黑視含量的相互作用。自圖6B中可以看出，在490 nm處的峰值發射將實現每個視覺色移的最大量黑視通量。此外，自此資料得出的結論是，夜間友好光譜應包含峰值發射範圍為410 nm至450 nm的藍色泵，理想情況下為430 nm (其中每個色移產生的黑視含量最少)。然而，最大的能量效率將出現在450 nm處。因此，判定出對於夜間場景而言，本發明之照明裝置應採用CCT自1800 K至2500 K (對於來自整個照明設備的整合光譜)的暖色溫，且藍色泵峰值發射在430 nm與450 nm之間。
與在給定色溫下提供最大量的刺激同樣重要的是，偏斜該色溫偏好以補償生物刺激光之較冷色溫的能力。實施例使用被稱為色彩恆定性之視覺現象來達到視覺上期望的色溫，該視覺現象為視覺心理生理學家已知的，但尚未在照明業界中使用。色彩恆定性說明了斑色素存在於最中心視場這一事實。色素的信賴目的是藉由減弱此等藍色波長來保護中央凹免受藍光的損害。此外，相對於在視網膜的這部分外部的感光體，中心視場的短波長(藍色)視錐細胞數量顯著減少。由於此等原因，人類色覺對中心視場的藍光不靈敏。因此，人類色覺使用此色彩恆定性技術來使用來自周圍環境之資訊判定中心視場中之色彩。此係藉由獲取周圍的色彩資訊或有關光源的資訊並將其自中心觀看之物件中減去以發現該物件之真實色彩來完成的。
證明色彩恆定性的已知實例係衣服的照片，它對某些人而言為黑色及藍色，而對其他人而言為白色及金色。人們對這件衣服的感覺不同的原因係基於觀測者對光源的假設。那些假設光源為日光的人減去了藍色的光資訊，並認為這件衣服為黃色及金色的。那些認為光源為較暖的白熾燈的人減去了黃色資訊，並認為這件衣服為藍色及黑色的。在色彩恆定性但與光照感知更相關的另一實例中，藍天中的太陽看起來像是黃色，類似於人類偏愛的室內色溫，而月亮在黑暗的天空中看起來像是較冷的白色。然而，正午的太陽圓盤實際上具有5000 K的CCT，而天空中間的月亮具有4000 K的CCT。亦即，太陽之CCT比月亮冷，但人類的感知卻相反。
使照明感知複雜化的另一個因素為，室外照明不像室內照明一樣均質。相比之下，室外照明包含光線的梯度，相比之下，此使得陽光感覺起來更溫暖。雖然日光名義上為6500 K，但天空中實際上為6500 K的物件很少。陽光及日光的組合包括約5000 K的太陽圓盤，8000 K至20,000 K的較冷天空以及它們之間的光梯度，它們組合起來產生約6500 K的整合總色。藉由在最終使用者之預期視角的方向上產生原本不吸引人的色溫(例如，接近5000 K)的光並與在與預期視角分開的方向上(例如，上方)發射的色溫更低(例如8,000 K至20,000 K)的光對比，本發明有益地利用了上述見識。此對比並非兩種離散分開的色彩的明顯區別，而是旨在在白光與冷得多的藍光之間產生色彩的梯度。結果，出乎意料的是，5000 K光源看起來比資料所預測的更可接受。此外，利用自較冷及較熱的光源產生的梯度，觀測者面部的整合色溫可以達至約5500 K至8000 K。
因此，藉由將兩種不同色彩的光以其間的梯度彼此分開置放，色彩看起來更溫暖，因此對於最終使用者而言更可接受，藉此提供每視覺刺激的最高黑視通量(黑視對明視比)。
標準LED無法遞送高M/P比的光，同時亦產生視覺上可接受的光。圖7A至圖7C演示了如在本實施例中用大量黑視光產生較冷色溫係如何相對於使用習知方法為違反直覺的。圖7A係可以針對不同色溫產生的理論最大M/P光譜的曲線圖700。亦即，對於每個CCT，光譜係在曲線圖700所示之490 nm處具有狹窄的黑視峰的情況下可以產生的最高M/P比。曲線701係針對2700 K的CCT，曲線702係針對3000 K的CCT，曲線703係針對3500 K的CCT，曲線704係針對4000 K的CCT，曲線705係針對4500 K的CCT，曲線706適係針對5000 K的CCT，曲線707係針對5700 K的CCT，且曲線708係針對6500 K的CCT。每條曲線的峰值在480 nm至490 nm之間，以產生黑視光。自曲線圖700可以看出，磷光體峰集中在大約600 nm而非550 nm附近(見圖4)，且隨著CCT的增加，相對於磷光體的480 nm至490 nm峰的強度變得顯著不成比例。圖7A中之此等類型的光譜與習知光譜相比足夠不相關，以致於使色彩再現偏斜至不希望的位準。圖7B係M/P比(曲線731)及色彩再現指數「CRI」 (曲線732)相對CCT的曲線圖730，其中可以看出，隨著M/P比隨CCT增加，CRI減小至不可接受的位準(通常需要更高CRI)。圖7C係理論最大M/P相對標準LED M/P的曲線圖760，其中曲線761代表標準LED M/P比，曲線762代表具有可接受的CRI (至少80)的M/P比，而曲線763代表理論最大M/P。可以看出，標準LED可以產生的M/P比＜1。較高M/P比(例如，曲線763中的大於1的M/P比)將導致不可接受的CRI (高於曲線762)。因此，圖7A至圖7C示出了習知LED如何無法提供高黑視比且色彩在美學上令人愉悅。空間效應
在本發明之照明裝置中亦仔細考慮了空間效應。自歷史上看，水平光位準一直是照明業界評估電燈及人類效能的量度。圖8A中示出此水平照度，傳統上照明業界已致力於水平任務及撞擊水平工作表面的光。因此，燈具在很大程度上已經設計為就遞送水平光的位準而言最有效，然而就提供豎直光的位準而言不那麼有效。通常，發現一般照明針對每2至3個水平勒克司提供1個豎直勒克司。因此，將傳統照明用於光的生理效應浪費能量。例如，圖8A中之點A指示朝上指向的光電感測器，藉此代表設計光810之習知量度，以在距離成品地板約2.5英尺的辦公桌表面上提供水平照度。建築工作燈亦致力於將光遞送至水平任務平面，並最大程度地減少豎直光輸出，以提高效率及視覺舒適度。相反，本發明之實施例藉由關注於豎直照度來表示範例偏移。圖8B示出了豎直照度，該豎直照度評估了豎直表面(諸如，使用者就座時的面部)上發射的光。例如，點B指示相對於地面水平指向的光電感測器，其中光820經設計為在就座人的眼睛位準(例如，在成品地板上方約4英尺)處提供豎直照度，其中感測器定向在人坐在桌前會看到的主要「正向」方向。本實施例認識到到達人眼的光在健康的晝夜節律中起重要作用的重要性，且唯一地利用此理解來創造聚焦於豎直照度而非水平照度的燈具。
另外，本實施例認識到，光的空間分佈在光對眼睛的感光體的影響中起著重要作用。亦即，來自水平以上(並由眼睛在向下方向上接收)的光比來自水平以下(在向上方向上接收)的光對一些黑視相關的感光體的影響要大得多。本發明之照明裝置經由照明系統的空間分佈及/或空間調變來瞄準並最佳化生物效應。
此等空間效應與色彩恆定性相結合，以視覺上可接受的方式產生高的黑視通量。藉由將兩個不同的光源彼此分開置放或藉由使用物件將兩個光源間隔開，可以在兩個光源發射的兩個光源區域之間的混合(例如，梯度)區域中產生水平效應，藉此增強最終使用者對光色的感知。此水平效應係藉由產生梯度混合的光學散射元件來實現的。在照明裝置之預期安裝定向上，第一光譜相對於地面在第二光譜上方發射，且水平區域在第一光譜與第二光譜之間。
圖9係示出了本發明之分色概念之空間態樣的示意圖900。相對於觀測者905示出了照明設備910，其中照明設備在空間上向上投射天空色彩920 (藍色)且在空間上向下投射太陽色彩930 (較暖色)。兩種色彩在向上及向下區域之間的梯度區域940中混合，以產生朝向觀測者905之直接照明。色彩恆定性950在向上方向驅動較深的藍色，而色彩之整合則在向下方向驅動觀測者感知的較佳色彩選擇960。相對於觀測者905安裝照明設備，使得主要觀看區(觀測者之預期觀看970)鄰近或低於照明設備910之梯度區域940。在一些實施例中，混合光梯度區域940可以大約處於觀測者905眼睛的位準。在非限制性實例中，照明設備910可為安裝(亦即，置放)在使用者之桌子上的工作燈，其中使用者之主要觀看區朝向與燈相鄰的電腦屏幕。在另一實例中，照明設備910可為安裝在天花板上之懸吊燈具，其中梯度區域在觀測者之頭部附近或上方(亦即，主要觀看區在照明設備910附近或下方)。圖9亦示出了朝向牆壁980投射之分色光920、930及940，其中光可以自牆壁980反射，然後由觀測者905接收。反射光會產生與觀測者直接接收光時相同的分色感知效應。炫光
儘管豎直照度對於接收生物光的使用者係有益的，然而由於炫光引起的不適感，豎直照度(亦即，朝向使用者面部水平地遞送光)在傳統上係不期望的。
圖10係使用Stringham及Snodderly重新創作的資料(「在避免斑色素之作用的同時提高效能(Enhancing Performance While Avoiding Contribution of Macular Pigment)」，《調查眼科學與視覺科學》(Investigative Ophthalmology & Visual Science )，2013年9月，第54卷，第9期，第6298-6306頁)的炫光回應相對波長的曲線圖1000。不同的線係指斑色素光密度(MPOD)不同的受試者，其中曲線1010係針對MPOD = 0.10，曲線1020係針對MPOD = 0.22，曲線1030係針對MPOD = 0.39，曲線1040係針對MPOD = 0.52，曲線1050係針對MPOD = 0.64，且曲線1060係針對MPOD = 0.71。自曲線圖1000可以看出，炫光靈敏度隨著波長的增加而降低。換言之，這項已知的研究表明，較冷的白光源比較熱的光源引起更多的炫光。在一個典型的例子中，高強度放電頭燈的色彩非常藍，而且非常閃耀。在另一個常見的實例中，冷白色的路燈實質上比較溫暖的路燈更閃耀。因此，炫光回應似乎具有表明斑色素防止炫光之光譜成分。
圖11係相對於本發明藉由將黑視加權函數除以圖10之炫光資料而產生的黑視對炫光比(「M/Gf」)相對波長的曲線圖1100。曲線1120由圖10的MPOD  = 0.10曲線計算，曲線1130係針對MPOD = 0.22，曲線1140係針對MPOD = 0.39，曲線1150係針對MPOD = 0.52，曲線1160係針對MPOD = 0.64，且曲線1170係針對MPOD = 0.71。在圖11中可以看出，在460 nm處有一個向500 nm偏斜的峰。此表明，要使炫光回應達到最大的黑視含量，應將發射光譜設計為在460 nm處具有一個向500 nm偏斜的峰。
圖12示出了根據一些實施例之照明設備的實例光譜1210。照明設備係工作燈，其上部區域(「暮光」)的CCT為17,000 K。整個工作燈具有整合光譜1220及約7,000 K的平均CCT (亦即，由工作燈發射的所有光組合在一起所產生的總光譜及總CCT)。此等光譜1210及1220覆蓋在圖11之黑視對炫光比曲線圖上。光譜1210及1220的形狀與Stringham及Snodderly資料的相似性說明，本實施例具有針對炫光回應的最佳黑素含量。因此，本發明之實施例在使炫光最小化的同時實現了極高黑視比，藉此向使用者提供了舒適的光，儘管光指向使用者眼睛。換言之，圖12之照明分佈(光譜1220)在減少炫光量的同時實現高的黑視含量(480-490 nm)。照明裝置之實施例
現在將描述具有分色以使得能夠將黑視光有效地遞送給使用者之照明設備的各種實施例。色溫及色域將主要參照圖13進行描述，但應當適用於貫穿本發明描述之其他實施例。附圖示出了光引擎及散射器之不同配置，該等不同配置使得各種類型之照明設備及各種形狀因數得以實施。
在本發明中，照明設備之安裝定向係指在使用中照明設備相對於觀看者之預期方向及置放。例如，台燈或工作燈的安裝定向可為直立位置，而照明設備靠近或高於觀看者的眼睛位準。水平天花板燈具(例如，懸吊燈具)的安裝定向可為燈具的縱軸，該縱軸大致平行於地面且在觀看者的眼睛位準上方。
在實施例之說明中，「L1」係指自照明裝置的上部區域(「第一區域」)發射的藍光(「第一光譜」)；「L2」係指自下部區域(「第二區域」)發射的暖光(「第二光譜」)，且「L3」係指自第一區域與第二區域之間的第三區域發射的第一光譜及第二光譜的混合物。為了簡化附圖，標籤L1亦可以用於指示發射光譜L1的區域，L2可以用於指示發射光譜L2的區域，且L3可以用於指示發射光譜L3的區域。應注意，在各種實施例中，自光源發射的光在其離開照明設備時可以稍微改變，但為了清楚起見，在本發明中應當用一個標籤來表示。例如，發射至照明設備(亦即，燈具)的散射器外部的光譜L1的色溫可能比燈具內部產生的初始光譜L1的色溫略高，因為燈具外部的光譜L1將與反射的L2光結合。在另一個實例中，發射至照明設備外部的光譜L2可能比燈具內部產生的初始光譜L2更冷，因為反射的L1光將有助於燈具外部的L2。
圖13示出了根據一些實施例之組態為豎直圓柱形燈(類似於圖1之燈)的照明設備1300的豎直橫截面示意圖。在此實施例中，藉由使兩個光引擎(例如，LED板)彼此分離並彼此面對來實現分色效應，其中第一光引擎1310在區域1315中產生第一光譜L1，且第二光引擎1320在區域1325中發射第一光譜L2。第一光引擎1310及第二光引擎1320皆被外殼包圍，該外殼在此實施例中包括光學散射器1340以及基板1312及1322，其中光引擎1310及1320分別安裝在基板1312及1322上。在其他實施例中，外殼可以僅由光學散射器組成，或者可以包括除光學散射器之外的其他部件，例如，結構框架或額外透光面板。在本發明中，光學散射器亦可以被稱為「光學散射元件」或「散射器」。在作為工作燈的實例安裝定向(例如，坐置在使用者之桌子或台子上)上，光學散射器1340大致平行於使用者面部(亦即，豎直)，藉此將大部分光提供至使用者面部上(亦即，提供豎直照度)。
第一光譜L1及第二光譜L2彼此指向，掠過散射器1340的內表面，以形成第一光譜L1及第二光譜L2的混合物L3。亦即，將兩個光譜彼此相距一定距離置放，指向相反的方向並彼此面對，藉此允許散射器1340產生梯度混合。在外殼的與第一光引擎1310相鄰的第一區域1315中，第一光譜L1主要自散射器1340發射。在外殼的與第二光引擎1320相鄰的第二區域1325中，第二光譜L2主要自散射器1340發射。換言之，自照明設備1300的上部區域1315發射的光L1主要來自第一光引擎1310，而自照明設備1300的下部區域1325發射的光L2主要來自第二光引擎1320。在外殼的在第一區域1315與第二區域1325之間的第三區域1335中，L1及L2的混合物L3自散射器1340發射。因此，第一光譜L1與第二光譜L2在空間上分離，其中L3為L1至L2的梯度。第三區域L3產生類似於水平線的效應。光學散射器1340覆蓋區域1315、1325及1335。
每個光引擎1310及1320可以包含各種LED以發射特定光譜。在圖13之實施例中，第一光引擎1310經組態為發射冷的白色，例如，＞ 7000 K或＞ 7500 K或＞ 15,000K的相關色溫，而第二光引擎1320經組態為發射較暖的白色，例如，＜ (或暖於) 6500 K或＜ 5000 K之CCT，例如，大約4000 K。在一個特定實施例中，第一光譜L1具有模擬自然藍天的大約17,000K的CCT，且第二光譜L2具有大約4000 K的CCT。自上部(較冷色)及下部(較暖色) LED電路發射的光的其他色彩組合係可能的，諸如，發射紫色(例如，「暮色」)之上部(第一)光引擎1310及發射橙色之下部(第二)光引擎1320。
在一個實施例中，L1的光譜的CCT大約為17,000 K，L2的光譜的CCT大約為4000 K，L3的CCT的梯度介於4000 K與17,000 K之間，且L1及L2的組合的平均CCT大約為7000 K。在一些實施例中，由L1及L2發射的光譜的CCT差值為至少1000 K，諸如，大於5000 K的差值或大於10,000 K的差值，諸如，大約13,000 K的差值(例如，L1  = 4000 K， L2 = 17,000 K)，或諸如大約15,000 K的差值(例如，L1 = 5000 K，L2 = 20,000 K)。LED板(1310及1320)之間的豎直距離可以變化，只要在L1及L2之間產生分色即可。本發明之照明裝置之分色使得生物光能夠以高效的方式遞送至使用者眼睛，並為每個使用者提供個性化的調劑(dosing)及控制，即使在傳統照明幾乎不能個性化的開放式辦公室(亦即，高室腔比)中亦如此。在一個實例中，本發明照明裝置可以供夜班的工人(例如，醫院中的護士)使用，其中照明設備向在工作臺處的使用者提供黑視光，而不影響房間或設施的整體照明。
在圖13之實施例中，兩個光引擎1310及1320在照明設備1300中彼此相對且彼此面對置放。在LED板彼此面對(亦即，彼此導向)之此類實施例中，板之間的最小距離可為例如至少6吋，諸如，12吋或18吋。板相對於彼此的其他組態亦為可能的，諸如，板稍微成角度而非彼此直接面對或面向散射器表面向外。在L1及L2皆面向外之實施例中，此等板可以彼此相鄰或者可以在其間隔開一定距離。此外，L1及L2可以位於具有兩個單獨電路的同一板上。同樣，儘管圖13中之兩個光引擎1310及1320示出為在照明設備1300的端部，但在其他實施例中，兩個光引擎1310及1320可以位於端部附近或遠離端部，同時仍然彼此分離。
在圖13之實施例中，散射器1340之形狀為圓柱體形，且LED板為圓形電路板以匹配圓柱體的端部。然而，燈及部件的其他形狀亦為可能的。例如，照明設備1300可為具有用於散射器1340的平坦表面的豎直稜鏡(例如，三角形、矩形或六邊形)，或為被邊緣照明的平板(亦即，其中LED向面板的邊緣發射光，且面板用作光導)。在一些實施例中，散射器表面的大部分可為豎直的，而不需要整個表面皆為豎直的。散射器1340可以由各種半透明材料製成，諸如但不限於塑料(例如，聚乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸、聚氯乙烯)、織物，紙及玻璃(例如，毛玻璃)。塑料包括膜及可拉伸形式，諸如，BARRISOL® 。散射器1340可為光滑的，或者可以在照明設備1300的內及/或外表面上具有紋理，且亦可以包括塗層。
在一些實施例中，散射器1340可為單個完全連續的片件。在其他實施例中，可以將複數個散射器片件連接在一起以實現看似連續的散射器，藉此實現梯度混合的相同視覺效應。連續散射器的構造可以包括裝飾性或結構性片件，旨在支撐燈具，或隱藏接縫，陰影效應或其他光學假影，同時仍對最終使用者呈現連續性。
在各種實施例中，本發明照明裝置包括產生具有大於或等於7000 K之第一相關色溫之第一光譜的第一光引擎，及產生具有小於或等於6500 K之第二CCT之第二光譜的第二光引擎。外殼圍繞第一光引擎及第二光引擎，該外殼具有光學散射器。光學散射器定位於外殼的第一區域、第二區域及第三區域上方。第一區域及第二區域由第三區域間隔開。第一光譜主要自外殼的第一區域發射；第二光譜主要自外殼的第二區域發射；且第一光譜與第二光譜的混合物自外殼的第三區域發射。
在一些實施例中，第一光引擎可以產生具有大於或等於3500 K之第一CCT的第一光譜。第二光引擎產生具有小於或等於6500 K之第二CCT的第二光譜，其中第二CCT小於第一CCT，且第一CCT與第二CCT之間之差值為至少1000 K，諸如，至少10,000 K。在一些實施例中，如由圖14所示，第一光引擎可以在第一區中產生具有第一色彩的第一光譜，該第一色彩係由使用10度配色函數(亦即，CIE 1964 10度標準觀測者，亦可以稱為1964 10度補充標準觀測者或10度觀測者)之CIE 1931色彩空間色度圖中的第一組色度座標(x, y) (0.11, 0.1)、(0.16, 0.004)、(0.255, 0.33)、(0.32, 0.325)定界，而第二光引擎在第二區中產生具有第二色彩的第二光譜，該第二色彩係由使用10度配色函數之CIE 1931色彩空間色度圖中的第二組色度座標(0.55, 0.44)、(0.691, 0.311)、(0.417, 0.45)、(0.35, 0.35)定界。
在各種實施例中，本發明之燈(諸如，工作燈)包括發射具有大於7500 K之相關色溫之第一光譜的第一光引擎(例如，LED)，及發射具有小於6500 K之CCT之第二光譜的第二光引擎(例如，LED)。散射器包圍自第一LED發射的第一光譜及自第二LED發射的第二光譜，其中該散射器組態為大致平行於使用者面部。燈之上部區域主要發射第一光譜，上部區域與燈之主要發射第二光譜的下部區域分色。在各種實施例中，工作燈可以包括在工作燈之上部區域中的第一LED，該第一LED發射具有大於7000 K之CCT的第一光譜；在該工作燈之下部區域中的第二LED，該第二LED發射具有小於6500 K之CCT之第二光譜；及散射器。散射器包圍自第一LED發射的第一光譜及自第二LED發射的第二光譜，其中散射器組態為大致平行於使用者面部。第一光譜主要自工作燈之上部區域發射，且與主要自工作燈之下部區域發射之第二光譜分色。
圖15A係用作天花板燈具之水平圓柱體形照明設備1500的透視圖，而圖15B係沿照明設備之直徑的橫截面圖。在此實施例中，藉由藉由將第一光引擎1510及第二光引擎1520置放在照明設備1500內中心且彼此遠離地定向，使用散射器1540產生梯度混合，來實現產生水平的效應。散射器1540與端蓋1560一起形成照明設備的外殼。第一光引擎1510 (發射第一光譜L1)及第二光引擎1520 (發射第二光譜L2)可以具有如以上關於圖13所描述之CCT或色彩區域範圍。第一光引擎1510置放在照明燈具1500中心並向上導向上，其中半透明的散射器1540導致光L1部分地自照明設備1500透射出去(箭頭1513)，並部分地反射回至照明設備1500中(箭頭1514)。類似地，第二光引擎1520置放在照明燈具的中心並向下導向(例如，與第一光引擎1510背對背)，其中半透明的散射器1540導致光L2部分地自照明設備1500透射出去(箭頭1523)，並部分地反射回至照明設備1500 (箭頭1524)。來自散射器1540之反射可能係由於散射器材料本身的性質(例如，材料的半透明性)，及/或由於反射率促進的增強，諸如，反射塗層或光學散射器之內表面上的紋理。
由於L1及L2之此配置向外且彼此相對發射，且在散射器內被部分地反射回，所以自照明設備之頂部發射的L1與自照明設備之底部發射的L2分色。L1及L2在散射器內反射的光之間的區域中混合，藉此形成自第一光引擎之第一CCT至第二光引擎之第二CCT的梯度。在所示的圖示中，自L1漸進至L2的梯度包括色溫L3a、L3b及L3c。在實例實施例中，L1的CCT為14,000 K，L2的CCT為4000 K，L3a可為8000 K，L3b可為6500 K，且L3c可為5000 K。注意，即使未在其他附圖中示出，所發射的光中的空間色彩梯度L3 (亦即，L3a，L3b及L3c)亦可以應用於本發明中之所有實施例。
圖16係照明設備1600之實施例的橫截面圖，其中兩個光源(第一光引擎1610及第二光引擎1620)在基板1612上共面。反射元件1650用於將第一光譜L1 (由第一光引擎1610產生)及第二光譜L2 (由第二光引擎1620產生)彼此間隔開。基板1612位於照明設備1600的底部，且與散射器1640一起形成圍繞第一光引擎1610及第二光引擎1620的外殼。散射器1640在自照明設備發射光的區域L1、L2及L3上方。L1及L2皆在照明設備的安裝定向上向上導向。在一個實施例中，照明設備1600可為球形燈具，其中第一光引擎1610在基板1612的中心，而第二光引擎1620係圍繞第一LED板1610的LED的環。在另一個實施例中，照明設備1600可為縱向照明燈具，其中第一光引擎1610係沿著基板1612之中心軸線的一列LED，而第二光引擎1620係在中心列(第一光引擎1610)之任一側上的額外LED。反射器1650可為例如錐形或槽形的反射材料，諸如，塗有反射材料的金屬或塑料。反射器1650保持L1與L2之間的分色，而散射器1640由於來自散射器的內表面的反射而引起L1與L2的梯度混合(虛線箭頭)。L1及L2的色溫及波長範圍可以與先前實施例中描述的相同。在一個實施例中，照明設備1600可為愛迪生式燈泡(A-lamp)的發光部分。
圖17係照明設備1700之另一實施例的橫截面圖，其中自第一光引擎1710及第二光引擎1720輸出之光由實體屏障間隔開。當照明設備1700處於其預期的安裝定向時，照明設備1700可為例如類似於圖15A之水平圓柱體。在此實施例中，第一光引擎1710安裝在基板1712的一側上，而第二光引擎1720安裝在基板1712的相對表面上。基板1712安裝在照明設備的內部(例如，中心)，其邊緣延伸至散射器1740，以在L1與L2之間形成實體屏障。類似於圖15B，來自L1及L2的一些光自散射器1740的內部反彈，如虛線箭頭所示。基板1712之邊緣附近的通孔1760使反射光L1及L2混合在一起，藉此自L1及L2產生混合光L3。
圖18A至圖18C示出了呈燈泡形式的照明設備1800及1801之實施例，其使得標準照明燈具能夠經轉換以發射分色的黑視光。圖18A係透視圖，圖18B係圖18A之燈泡在向上安裝定向上(諸如，台燈中)的橫截面圖；且圖18C係燈泡1801在向下安裝定向上(諸如，天花板燈具中)的橫截面圖。類似於先前之實施例，圖18A至圖18C具有第一光引擎1810、第二光引擎1820及光學散射器1840。在圖18A至圖18B中，第一光引擎1810在燈泡1800之底部的中心，第二光引擎1820圍繞第一光引擎1810。呈擴口圓柱體形狀的反射元件1850將光輸出L1 (來自第一光引擎1810)與L2 (來自第二光引擎1820)間隔開。反射元件1850具有孔1860，該孔1860允許光L1與L2混合，藉此形成混合的光分佈L3。在圖18B之向上定向上，L1相對於地面向上發射，其中L2在L1之下，而L3在L1與L2之間。在圖18C之向下定向上，第一光引擎1810在燈泡基座周邊，而第二光引擎1820在基座的中心，因此L1仍然相對於地面向上發射，而L2向下發射。
圖19示出了經組態為具有兩個以上光引擎以使得能夠發射各種光譜之工作燈之照明設備1900的另一實施例。在此實施例中，沿豎直塔架1970配置有五個光源，其中光學散射器1940圍繞塔架。第一光引擎1910可為例如發射第一光譜L1的8000 K至20,000 K的上行光(亦即，向上導向的光)。在第一光引擎1910下方的輔助第一光引擎1916亦可為8000 K至20,000 K的上行光，發射與L1相似或稍暖的光L1b。塔架1970之下部中的第二光引擎1920以及第二光引擎1920上方的輔助第二光引擎1926皆可為3500 K至5000 K的下行光(亦即，向下導向的光)，其中第二光引擎1920發射與來自輔助第二光引擎1926之光L2b相同或稍暖的光L2。底部光引擎1980可為例如發射夜間聚焦光譜LN的專用下行光，其具有大約2200 K之CCT並添加了紅色(例如，大於大約700 nm)。散射器1940致使在連續光輸出之間的梯度混合，諸如，L3係L1b與L2b之混合物。
將輔助第一光引擎1916、輔助第二光引擎1926及底部光引擎1980添加至第一光引擎1910及第二光引擎1920可以使光分佈經進一步定製，諸如，用於產生模擬一整天之自然採光的場景。在一些實施例中，控制器可以連接至照明設備1900 (或本發明中之任何照明設備)以根據一天中之時間來實施調光分佈，其中調光分佈(將在下文更詳細地描述)可以包括日出場景、日間場景，日間多雲場景、日落場景及夜間場景。
圖20示出了使用光導來產生分色效應之照明設備2000的另一實施例。照明設備2000包括第一光引擎2010及第二光引擎2020，第一光引擎2010及第二光引擎2020面向上安裝在基板2012上。光學散射器2040圍繞自光引擎發射光的區域，且與基板2012一起形成照明設備2000之外殼。光導在每個光引擎之頂部豎直定向，其中每個光導在其頂端皆具有反射器或鏡面「M」，以導向自每個光引擎產生之光。在一些實施例中，反射器M可為除鏡面以外的元件，諸如，散射或重定向光之半反射材料或紋理材料。具有不同高度之光導將光輸出導向至照明設備之不同區域。用於第一光引擎2010之光導2018具有最長的長度，使得自照明設備2000之上部第一區域產生光L1。用於第二光引擎2020之光導2028具有比光導2018短的長度，使得在第一區域L1下方的第二區域中產生光L2。隨著光L1及L2自光學散射器2040之內部反彈，在第一區域L1與第二區域L2之間的第三區域中產生了混合光分佈L3。照明設備2000可以視情況包括第三光引擎2080，第三光引擎2080可以用於產生額外的光照分佈，諸如，用於一整天之調光分佈。第三光引擎2080可為例如具有大約2200 K之CCT且添加了紅色(例如，可見的紅色，諸如，620 nm至630 nm，或者，諸如，大約625 nm)的夜間聚焦光譜LN，其中LN經由光導2088在向下方向上發射。
圖21示出了用於本發明之照明設備之印刷電路LED板2100的實例示意圖。LED板2100可以用作產生上光譜(L1)或下光譜(L2)的光引擎，其中板上之某些LED取決於其安裝在照明裝置中之位置而加以利用。圖21之實施例包含三個獨立可控LED電路的陣列。第一電路2110包含用於L1或L2光譜之黑視LED (「BIOS Supp」)及3500 K白色LED (例如，Nichia 757)。若第二電路2120用於L2 LED板上，則包含2200 K LED；若第二電路2120用於L1 LED板上，則包含17,000 K 「暮光」LED。若第三電路2130用於L2 LED板上，則包含磷光體轉換式琥珀色(「PCA」) LED，或者，若第三電路2130用於L1 LED板上，則包含405 nm LED。控制器2140可以諸如經由連接件2150與電路2110、2120及2130通信，以控制來自LED之照明輸出並實施各種調光分佈。在另外實施例中，對於圖19之多區域燈的向上部分，可以包括額外的LED群，諸如，具有CCT高於20,000 K之LED。
此等電路2110、2120及2130中之每一者皆可以按各種比例組合，以產生自板2100發射之光的所需色溫。例如，LED之組合可經致動以產生小於6500 K或小於5000 K的CCT，諸如，對於照明設備的下部區域(L2)為4000 K或3500 K。對於照明設備的上部區域，LED之組合可經致動以產生大於7000 K的CCT，例如，大於10,000 K，諸如，17,000 K。各種類型之LED可以配置在板上以產生均勻的光分佈。例如，在圓柱體形照明設備中，不同類型之LED可以同心環配置，其中一種色彩的LED在外環中，第二種色彩在中心環中，而另一種色彩在中心。對於具有平坦表面(例如，矩形稜鏡)之照明設備，不同色彩之LED可以線性陣列配置或可以彼此散佈，諸如以交替的方式。
在本文中揭示之照明設備的各種實施例中，在照明設備之安裝定向上，第一區域相對於地面在第二區域的豎直上方。在一些實施例中，在照明設備之安裝定向上，觀看者之主要觀看區在第三區域附近或下方。在一些實施例中，在照明設備之安裝定向上，第一光譜相對於地面向上發射，混合物在水平方向上發射，且第二光譜相對於地面向下發射。
在本文中揭示之照明設備的各種實施例中，第一光引擎發射在450 nm至480 nm之第一波長範圍內的第一藍色發射峰，且第二光引擎發射在480 nm至500 nm之第二波長範圍內的第二藍色發射峰。在一些實施例中，由照明設備發射的總黑視對明視比(M/P比)大於1.0或更大，諸如，大於1.3，如由使用者在使用者位置處接收到的。在一些實施例中，第一CCT為至少17,000 K，而第二CCT為4000 K至5000 K。在一些實施例中，第一CCT為至少17,000 K，且第一光譜具有大於或等於1.7的黑視對明視比(M/P比)。在一些實施例中，自第三區域發射的混合物具有第三CCT分佈，該第三CCT分佈包括自第一CCT至第二CCT的梯度。
在一些實施例中，第一光引擎之第一發光二極體(LED)及第二光引擎之第二LED彼此面對且在照明設備之相對端附近。在一些實施例中，光學散射器係覆蓋第一區域、第二區域及第三區域的連續片件。在一些實施例中，光學散射器包括半透明材料，且第一光譜及第二光譜中之至少一者部分地自光學散射器之內表面反射。光譜分佈及調光分佈
本發明照明裝置中使用的LED可以發射各種波長的生物光。在一個實例中，BIOS Supp LED (圖21)可能會發射如圖22所示的光譜，其中生物光譜2200包括在490 nm (黑視光，曲線2210)及660 nm (皮下刺激，曲線2220)處的波長峰值。在一些實施例中，照明設備中的一或多個LED可以發射紫外光，諸如，370 nm至410 nm或接近380 nm。最近在科學文獻中發現，在380 nm處具有峰值吸收的感光體OPN5 (亦稱為神經蛋白酶)在光曳引中起作用。OPN5亦被證明可以加速向新時區的晝夜偏移，此不僅表明了視覺上紫色暮光的重要性，亦包含波長在380 nm至420 nm附近的暮光。在一些實施例中，本發明之調光分佈可以包括調變OPN5/OPN4比以及產生紫色。OPN5/OPN4比係OPN5照度與黑視照度之比，其中OPN4照度係針對瞄準感光體OPN4之黑視光(480 nm至500 nm，諸如，大約490 nm)，而OPN5照度係針對瞄準感光體OPN5之紫光(380 nm至410 nm，諸如，大約380 nm)。
在一些實施例中，自燈之上部區域發射之光的M/P比大於1.3，諸如，大於1.5。在一個實例中，自上部區域發射之17,000 K光的M/P比為1.7。在一些實施例中，自整個光設備發射之全部光(亦即，來自上部及下部區域之光的組合)的M/P比大於1.3。例如，發射7000 K之光設備的M/P比可為1.35。此等高M/P比對於提供足夠高的黑視色照度，同時仍保持低炫光至關重要。在一些實施例中，燈發射的亮度至多3000 cd/m2 ，諸如，小於2000 cd/m2 ，例如，大約1000 cd/m2 。
本發明之分色照明裝置的光譜調變對於ipRGC次型可能介導不期望之生理效應的不同人群類型可能有益。例如，患有偏頭痛、畏光或躁鬱症的人可能會對450-500 nm範圍內的藍色波長靈敏。因此，具有如本發明之照明設備所能夠執行的那樣，限制某些特定類型之藍光的能力係有益的，諸如，包括465 nm但去除490 nm，或反之亦然。
在一些實施例中，照明設備可以包括調光分佈，以改變上部及/或下部LED板的光譜輸出。例如，在照明裝置中黑視及/或其他生物光的波長及強度可以根據一天中的時間而變化。實施例可以包括用於實施調光分佈及特徵的控制器，如標題為「生物調光照明系統(Bio-Dimming Lighting System)」的美國專利第10,420,184號中所描述，該專利以引用的方式併入。調光分佈可以預先程式化、使用者定義或基於睡眠類型或個別的睡眠/喚醒偏好進行排程。在一些實施例中，可以基於特定區中的一組燈及使用者，諸如，開放式辦公室區域內的一組桌子，來定製調光分佈及/或照明光譜。在此類實施例中，照明分佈可以基於組中使用者之偏好的平均值(或其他計算)，其中照明裝置可以包括電子連接(例如，實體的或無線的)以在彼此間更新偏好及照明分佈。在一些實施例中，可以基於環境天氣條件來改變分色的量，亦即，L1與L2之間的CCT之差值。例如，在陰天，分色的量可能會比晴天所使用的少。
在一些實施例中，自本發明之燈發射的照明位準可以考慮來自周圍環境的光量，諸如，其他光源(例如，天花板或附近的燈)、來自電腦監視器的光以及自然環境(例如，由於一天中的時間及/或天氣原因，陽光發生變化)。可以例如使用燈附近的光感測器來量測照明位準，且可以包括硬連線或無線連接(例如，藍芽®)以將照明量測結果傳達給燈。
諸如先前所描述之圖19中所示的多光源設備的一些實施例可以包括：在三個不同方向上投射的增強光特性-上行光(L1)、側光(L1b及L2b)及下行光(L2)。在此類實施例中，側光係分解成兩個子集之白光。此等子集可以使得在日出及日落模式下更多的紅色及黃色在向下部分內組合。此種方法的另一個好處在於，可以在已執行日落場景之後但在日出場景之前盡力產生真正的僅下行光部分，以便減少到達最終使用者之眼睛的光。
研究表明，光之動態變化對於保持警覺及注意力至關重要，這與在雲層覆蓋的情況下戶外自然發生的情況類似。一些實施例可以實施分色，但亦可以調變待去除的分色，以及隨著時間的流逝降低強度，類似於雲層覆蓋。日間多雲場景之模擬可以隨機執行，亦可以結合戶外天氣資訊執行。例如，可以經由因特網連接或置放在室外之感測器獲得有關雲層覆蓋的資訊。
有證據表明，包含主晝夜鐘之超視交叉核(SCN)具有表示色彩的能力。此等資料表明，此色彩表示正在專門尋找向更多藍色或紫色以及黃色或紅色的色彩過渡。此資料表明，包含較高對比度分色之暮光可能包含SCN的關鍵生物學資訊，該資訊編碼了有關白天時段之開始及結束的資訊。此對於季節性編碼及晝夜振幅可能特別重要，因為SCN能夠曳引至長日照及短日照。此等暮光類型之回應已在夜間生物中得到證明。因此，本發明之一些實施例可以有益地經組態為分色照明裝置，以將代表天空之藍色的光譜(第一區域)朝向甚至更藍色或更紫色(例如，具有在370 nm至410 nm的範圍內(例如，380 nm)處的峰值的波長)進行調變，而水平以下(第二區域)的白光可以調變為更黃色或紅色，藉此產生更高的色彩對比度，同時調變強度。因此，實施例可以包括彼此協調之發射光譜的空間變化及時間變化，以有益地藉由自然日或與所需的日程排程表(例如，夜班排程表)調節人類的晝夜行為。
提供給本發明照明裝置之有關何時開始及結束一天的資訊可以基於諸如天文時鐘的太陽資料，或者可為由於社交要求，習慣性或偏愛的睡眠及喚醒時間而來，或者可為所有此等的混合。若照明裝置打開，則天文時鐘實例將在自然日出發生時執行日出，且若照明裝置打開，則在發生自然日落時執行日落。社會要求實例為自上午9點至下午6點的辦公室工作排程表，該排程表將指令照明裝置，使得每天早上9點左右日出，每天下午6點左右日落。混合實例為如下情形，在地理緯度較大的區域中，辦公室工作時間可能為上午9點至下午6點。此意謂在夏季，自然日間時間將在上午9點之前開始，且在下午6點之後結束。在此情況下，在工作時間期間不發生日出及日落。在冬季，自然日出發生在上午9點之前，而自然日落發生在下午6點之前。在此冬季情況下，控制器將實施調光分佈，其中照明裝置在上午9點不執行日出，但在下午6點執行日落，因此僅延長了白天，而從不縮短白天。此可能被證明有用，因為資料表明，與短日照相比，長日照期間人類的記憶固化更佳。
關於社會需求之資料可以例如經由本端佔用感測器或基於BLUETOOTH® 連接定時來導出，或者可以經由最終使用者手動輸入。若多個最終使用者在共享空間設置中連接至裝置，則照明設備之控制器可以合併所有單獨的資料並獲得平均或中位數日長。另外，若照明裝置位於家庭中，則一些實施例可以包括以下能力：當自然日出發生時執行日出，或者在較佳喚醒時間產生自然日出。相反，當自然太陽日落時或在較佳就寢時間之前的時間段(例如，2-3小時)內，照明裝置可以執行日落。
在其他實施例中，照明設備可以知曉使用者擁有多個照明裝置，例如，在工作場所及在家，且基於對提供生物信號的機會可能擴展超出預期應用的理解，與其他照明裝置相互作用。例如，使用者工作場所的照明裝置可能希望(例如，藉由控制器的學習)在使用者工作時間的習慣性結束時執行日落。然而，若照明裝置知曉最終使用者在家中有額外照明裝置，則可以選擇不在工作場所執行日落，藉此使最終使用者回家後曝光於日落下。在所有情況下，在自然日落發生之後，最終使用者所在位置的照明裝置的控制器可能會使位於地平線上方的第一LED光譜(L1)變為紫色或完全黑暗，而第二LED光譜(L2)轉換成介於1800 K至2500 K之間的夜間友好光，且峰值藍光發射範圍為430 nm至450 nm。
在一些實施例中，照明設備包括與第一光引擎及第二光引擎通信的控制器。控制器根據一天中的時間來實施調光分佈，其中該調光分佈包括日出場景、日間場景、日間多雲場景、日落場景及夜間場景；或調光分佈包括此等場景中之至少一者。在一些實施例中，照明設備經組態為產生日出場景，其中在日出場景期間，來自照明設備的總光輸出(亦即，整合的、總的或組合的光)的強度隨時間而增加，且如由使用者在使用者所在位置接收到的總光輸出的OPN5/OPN4比與強度成反比。在一些實施例中，照明設備經組態為產生日落場景，其中在日落場景期間，來自照明設備的總光輸出的強度隨時間而降低，且如由使用者在使用者所在位置接收到的總光輸出的OPN5/OPN4比與強度成反比。在一些實施例中，照明設備經組態為產生夜間場景，其中在夜間場景期間，如由使用者在使用者所在位置接收的來自照明設備的整合光譜具有1800 K至2500 K的夜間CCT，其中夜間藍色發射峰介於430 nm至450 nm之間。在一些實施例中，照明設備經組態為產生日間場景，其中在日間場景期間，第一光引擎的第一CCT大於6500 K，且第一藍色發射峰在450 nm至480 nm之間，且第二光引擎的第二CCT小於6500 K。在一些實施例中，在日間場景期間來自照明設備的整合光譜具有大於1的M/P比，如由使用者在使用者所在位置接收到的。在一些實施例中，如由使用者在使用者所在位置接收的在日間場景期間來自照明設備的整合光譜具有大於5000 K的日間CCT。在一些實施例中，照明設備經組態為產生日間多雲場景，其中在日間多雲場景期間，第一CCT及第二CCT皆在4000 K至6500 K之間。使用者回應測試
由本發明之分色燈產生的豎直照度不僅提供了晝夜強度且亦提供了視敏度的效能益處，且另外提供了使用者意想不到的美學可接受性。此等益處及使用者接受度將根據與本發明相關地執行的光瞳法測試結果、炫光回應及偏好測試來描述。
應使用圖23至圖25描述光瞳法測試。眾所周知，光瞳大小會驅動視敏度，其中較小的光瞳會導致較高敏度。光瞳大小較小的另一個性質在於可以理解由ipRGC驅動的非視覺反應包括晝夜曳引及光瞳大小。因此，光瞳大小被理解為與晝夜強度相關，其中較強的晝夜強度導致較小的光瞳大小。圖23A至圖23D描述了辦公室或工作場所中可能影響光瞳大小的實例照明場景。在此等以豎直橫截面繪製之示意圖中，辦公室中的變數為一般光、電腦監視器及工作燈。一般光通常為吸頂燈，而工作燈及電腦監視器在桌子或台子上，且靠近使用者面部之位準。在圖23A中，僅打開電腦；在圖23B中，電腦及一般光均亮起；在圖23C中，電腦、工作燈及一般光亮起；在圖23D中，電腦及工作燈皆亮起。
圖24示出了針對圖23A至圖23D之場景的平均光瞳大小相對視覺照度的曲線圖2400。線2405自「僅電腦」場景2410至「電腦+工作燈」場景2420至「電腦+一般光+工作燈」場景2440之向下傾斜表明工作燈影響光瞳大小。即，添加來自工作燈的光可減小光瞳大小，因此可改進視敏度。因此，本發明工作燈既可以提供晝夜曳引，亦可以在使用過程中幫助提高視敏度。代表「電腦+一般光」場景2430的偏遠點表明，一般照明不會顯著影響光瞳大小。
圖25係針對圖23A至圖23D之場景在眼睛處測得的平均光瞳大小相對黑視照度的曲線圖2500。看到與工作燈有關的線性趨勢，其中添加工作燈(點2520)以及添加一般光與工作燈之組合 (點2540)，黑視照度增加(自點2520沿線2505向上移動)。亦即，隨著光瞳大小的減小，接收到的黑視照度變多，此表明工作燈產生更有效的晝夜益處及視敏度。
相對於本發明亦進行了偏好測試，比較了兩個相同的工作燈(類似於圖13中所示)，其中一個工作燈發射僅具有4000 K的CCT的光，而另一工作燈則發射具有4000 K及17,000 K的CCT的分色光。圖26A至圖26C中示出了顯示使用者偏好相對黑視照度的曲線圖，比較了4000 K相對分色燈。圖26A係兩個受測工作燈亮起而環境光關閉的場景；圖26B係兩個受測工作燈亮起且環境光亮起的場景；且圖26C係一個受測工作燈亮起且環境燈亮起的場景。對於每個曲線圖，均為分色工作燈(線C)及4000 K工作燈(線T)繪製了估計的趨勢線。可以看出，分色工作燈比4000 K工作燈獲得更高的偏好分數。亦即，測試物件之總偏好係使用更藍的光源。曲線圖，尤其圖26C亦表明，與分色光相比，隨著白光(4000 K燈)的亮度增加，偏好性急劇下降。此等偏好測試曲線圖顯示了令人驚訝的結果，儘管本發明工作燈具有更高的藍色含量(傳統上會導致更多的炫光)，但在美學上，它們更為使用者所接受。
圖27A至圖27C係與圖26A至圖26C類似但示出了偏好相對明視照度的曲線圖。標為「C」的代表分色資料的線高於標為「T」的代表4000 K光的線，再次表明使用者偏好分色光。圖27A至圖27C之曲線圖亦證明了分色光具有類似於4000 K光的視覺亮度位準，表明提高的舒適度並非由於分色光與4000 K光相比的較高M/P比，而是由於光的分色。
已經參考所揭示之發明的實施例。每個實例已說明本發明技術的方式提供，而非對本發明技術的限制。實際上，儘管已經相對於本發明之特定實施例詳細描述了本說明書，但應理解，熟習此項技術者在理解前述內容之後，可以容易地想到對本發明之更改、變化及等效者。例如，作為一個實施例之部分示出或描述的特徵可以與另一實施例一起使用以產生又一實施例。因此，本標的物意欲涵蓋隨附申請專利範圍及其等效者之範疇內的所有此類修改及變化。在不脫離本發明之範疇的情況下，熟習此項技術者可以對本發明進行此等及其他修改及變化，本發明之範疇在隨附申請專利範圍中更具體地闡述。此外，一般熟習此項技術者應理解，前述描述僅為實例，並不意欲限制本發明。
100:照明設備 110:第一區域 120:第二區域 130:第三區域 300:曲線圖 310:曲線 320:曲線 330:曲線 340:黑視加權函數 350:色彩空間色度圖 360:曲線 400:白光LED光譜 500:曲線圖 600:曲線圖 610:色移距離 620:M/P比 650:曲線圖 700:曲線圖 701:曲線 702:曲線 703:曲線 704:曲線 705:曲線 706:曲線 707:曲線 708:曲線 730:曲線圖 731:曲線 732:曲線 760:曲線圖 761:曲線 762:曲線 763:曲線 810:光 820:光 900:示意圖 905:觀測者 910:照明設備 920:天空色彩 930:太陽色彩 940:梯度區域 950:色彩恆定性 960:較佳色彩選擇 970:預期觀看 980:牆壁 1000:曲線圖 1010:曲線 1020:曲線 1030:曲線 1040:曲線 1050:曲線 1060:曲線 1100:曲線圖 1120:曲線 1130:曲線 1140:曲線 1150:曲線 1160:曲線 1170:曲線 1210:光譜 1220:光譜 1300:照明設備 1310:第一光引擎/LED板 1312:基板 1315:區域 1320:第二光引擎/LED板 1322:基板 1325:區域 1335:第三區域 1340:光學散射器 1500:照明設備 1510:第一光引擎 1513:箭頭 1514:箭頭 1520:第二光引擎 1523:箭頭 1524:箭頭 1540:散射器 1560:端蓋 1600:照明設備 1610:第一光引擎/第一LED板 1612:基板 1620:第二光引擎 1640:散射器 1650:反射元件/反射器 1700:照明設備 1710:第一光引擎 1712:基板 1720:第二光引擎 1740:散射器 1760:通孔 1800:照明設備 1801:照明設備/燈泡 1810:第一光引擎 1820:第二光引擎 1840:光學散射器 1850:反射元件 1860:孔 1900:照明設備 1910:第一光引擎 1916:輔助第一光引擎 1920:第二光引擎 1926:輔助第二光引擎 1940:光學散射器 1970:塔架 1980:底部光引擎 2000:照明設備 2010:第一光引擎 2012:基板 2018:光導 2020:第二光引擎 2028:光導 2040:光學散射器 2080:第三光引擎 2088:光導 2100:印刷電路LED板 2110:第一電路 2120:第二電路 2130:第三電路 2140:控制器 2150:連接件 2200:生物光譜 2210:曲線 2220:曲線 2400:曲線圖 2405:線 2410:場景 2420:場景 2430:場景 2440:場景 2500:曲線圖 2505:線 2520:點 2540:點 L1:第一光譜/光/光輸出/第一區域/上光譜/上行光 L1b:光/側光 L2:第二光譜/光/光輸出/第二區域/下光譜/下行光 L2b:光/側光 L3:混合物/混合光/混合光分佈 L3a:色溫 L3b:色溫 L3c:色溫 LN:光譜 M:反射器或鏡面
圖1係根據一些實施例之分色燈的透視圖。
圖2係根據一些實施例之色彩可接受性相對色溫的圖。
圖3A至圖3B係此項技術中已知的配色函數的圖表及CIE 1931色彩空間色度圖。
圖4示出了此項技術中已知的傳統白光LED光譜。
圖5係根據一些實施例之由於添加藍光而導致的色點偏移的曲線圖。
圖6A至圖6B係根據一些實施例之有關色移及黑視含量相對波長的曲線圖。
圖7A至圖7C係示出針對不同色溫可以產生之理論最大黑視光量的曲線圖。
圖8A至圖8B係分別示出了此項技術中已知的水平及豎直照度的圖。
圖9係示出根據一些實施例之分色之空間態樣的示意圖。
圖10係此項技術已知的炫光回應相對波長的曲線圖。
圖11係根據一些實施例之描述黑視光及炫光效應相對波長的曲線圖。
圖12係根據一些實施例之覆蓋在黑視光對炫光比上的實例照明光譜。
圖13係根據一些實施例之豎直照明設備的橫截面圖。
圖14係根據一些實施例之用於照明設備之光譜的色度座標的圖。
圖15A至圖15B分別係根據一些實施例之水平照明設備的透視圖及橫截面圖。
圖16係根據一些實施例之另一照明設備的橫截面圖。
圖17係根據一些實施例之又一照明設備的橫截面圖。
圖18A至圖18C提供了根據一些實施例之經組態為燈泡之照明設備的透視圖及橫截面圖。
圖19係根據一些實施例之具有多個光引擎之照明設備的橫截面圖。
圖20係根據一些實施例之具有光導之照明設備的橫截面圖。
圖21係根據一些實施例之LED板的示意圖。
圖22係根據一些實施例之在照明設備中使用之LED的實例光譜。
圖23A至圖23D係根據一些實施例之在光瞳法測試中使用之照明場景的圖。
圖24係根據一些實施例之光瞳大小相對視覺照度的曲線圖。
圖25係根據一些實施例之光瞳大小相對黑視照度的曲線圖。
圖26A至圖26C係根據一些實施例之與非分色光相比的分色光之使用者偏好相對黑視照度的曲線圖。
圖27A至圖27C係根據一些實施例之與非分色光相比的分色光之使用者偏好相對明視照度的曲線圖。
1300:照明設備
1310:第一光引擎/LED板
1312:基板
1315:區域
1320:第二光引擎/LED板
1322:基板
1325:區域
1335:第三區域
1340:光學散射器
L1:第一光譜/光/光輸出/第一區域/上光譜/上行光
L2:第二光譜/光/光輸出/第二區域/下光譜/下行光
L3:混合物/混合光/混合光分佈

Claims (24)

  1. 一種照明設備，其包含：一第一光引擎，其產生具有大於或等於17,000 K之一第一相關色溫(CCT)的一第一光譜；一第二光引擎，其產生具有小於或等於6500 K之一第二CCT的一第二光譜；及一外殼，其圍繞該第一光引擎及該第二光引擎，該外殼具有一光學散射器，其中該光學散射器定位於該外殼的一第一區域、一第二區域及一第三區域上方；其中：該第一區域及該第二區域由該第三區域間隔開；該第一光譜主要自該外殼的該第一區域發射；該第二光譜主要自該外殼的該第二區域發射；該第一光譜及該第二光譜的一混合物自該外殼的該第三區域發射；在該照明設備的一安裝定向上，一使用者的一主要觀看區在該第三區域附近或下方；且由該照明設備發射且由該使用者接收到的一總黑視對明視比(M/P比)大於1.0。
  2. 如請求項1之照明設備，其中在該照明設備的該安裝定向上，該第一區域相對於地面在該第二區域的豎直上方。
  3. 如請求項1之照明設備，其中在該照明設備的該安裝定向上，該第一光譜相對於地面向上發射，該混合物在一水平方向上發射，且該第二光譜相對於該地面向下發射。
  4. 如請求項1之照明設備，其中： 該第一光引擎發射在450nm至480nm之一第一波長範圍內的一第一藍色發射峰；且該第二光引擎發射在480nm至500nm之一第二波長範圍內的一第二藍色發射峰。
  5. 如請求項1之照明設備，其中該第二CCT為4000 K至5000 K。
  6. 如請求項1之照明設備，其中該第一光譜具有大於或等於1.7的一M/P比。
  7. 如請求項1之照明設備，其中自該第三區域發射的該混合物具有一第三CCT分佈，該第三CCT分佈包含自該第一CCT至該第二CCT的一梯度。
  8. 如請求項1之照明設備，其中該第一光引擎的一第一發光二極體(LED)及該第二光引擎的一第二LED彼此面對且在該照明設備的相對端附近。
  9. 如請求項1之照明設備，其中該光學散射器係為覆蓋該第一區域、該第二區域及該第三區域的一連續片件。
  10. 如請求項1之照明設備，其中：該光學散射器包含一半透明材料；且該第一光譜及該第二光譜中之至少一者自該光學散射器的一內表面部分地反射。
  11. 一種照明設備，其包含：一第一光引擎，其產生具有大於或等於3500 K之一第一相關色溫(CCT)的一第一光譜； 一第二光引擎，其產生具有小於或等於6500K之一第二CCT的一第二光譜，其中該第二CCT小於該第一CCT，且該第一CCT與該第二CCT之間的一差值為至少10,000 K；及一外殼，其圍繞該第一光引擎及該第二光引擎，該外殼具有一光學散射器，其中該光學散射器定位於該外殼的一第一區域、一第二區域及一第三區域上方；其中：該第一區域及該第二區域由該第三區域間隔開；該第一光譜主要自該外殼的該第一區域發射；該第二光譜主要自該外殼的該第二區域發射；該第一光譜及該第二光譜的一混合物自該外殼的該第三區域發射；在該照明設備的一安裝定向上，一使用者的一主要觀看區在該第三區域附近或下方；且由該照明設備發射且由該使用者接收到的一總黑視對明視比(M/P比)大於1.0。
  12. 如請求項11之照明設備，其進一步包含與該第一光引擎及該第二光引擎通信的一控制器，其中該控制器根據一天中的時間來實施一調光分佈，其中該調光分佈包括一日出場景、一日間場景、日間多雲場景、一日落場景及一夜間場景。
  13. 如請求項11之照明設備，其中：該照明設備經進一步組態為產生一日出場景；在該日出場景期間，來自該照明設備的一總光輸出的強度隨時間而增加；且 如由該使用者在該使用者所在位置接收的該總光輸出的一OPN5/OPN4之比係與該總光輸出的該強度成反比，其中該OPN5/OPN4之比為一刺激該使用者中的OPN5的380nm至410nm的紫光對刺激該使用者中的OPN4的480nm至500nm的黑視光之比。
  14. 如請求項11之照明設備，其中：該照明設備經進一步組態為產生一日落場景；在該日落場景期間，來自該照明設備的一總光輸出的強度隨時間而降低；且如由該使用者在該使用者所在位置接收的該總光輸出的一OPN5/OPN4之比係與該總光輸出的該強度成反比，其中該OPN5/OPN4之比為一刺激該使用者中的OPN5的380nm至410nm的紫光對刺激該使用者中的OPN4的480nm至500nm的黑視光之比。
  15. 如請求項11之照明設備，其中：該照明設備經進一步組態為產生一夜間場景；且在該夜間場景期間，如由該使用者在該使用者所在位置接收到的來自該照明設備之一整合光譜具有1800 K至2500 K的一夜間CCT，其中一夜間藍色發射峰介於430nm至450nm之間。
  16. 如請求項11之照明設備，其中：該照明設備經進一步組態為產生一日間場景；且在該日間場景期間，該第一光引擎的該第一CCT大於6500 K，且具有介於450nm至480nm之間的一第一藍色發射峰，且該第二光引擎的該第二CCT小於6500 K。
  17. 如請求項16之照明設備，其中在該日間場景期間，來自該照明設備的一整合光譜的該總M/P比係大於1，如由該使用者在該使用者所在位置接收到的。
  18. 如請求項16之照明設備，其中如由該使用者在該使用者所在位置所接收的在該日間場景期間來自該照明設備的一整合光譜具有大於5000 K的一日間CCT。
  19. 如請求項11之照明設備，其中：該照明設備經進一步組態為產生一日間多雲場景；且在該日間多雲場景期間，該第一CCT及該第二CCT皆在4000 K至6500 K之間。
  20. 一種照明設備，其包含：一第一光引擎，其在一第一區中產生具有一第一色彩的一第一光譜，該第一色彩係由使用10度配色函數之一CIE 1931色彩空間色度圖中的色度座標(x,y)之(0.11,0.1)、(0.16,0.004)、(0.255,0.33)、(0.32,0.325)定界，該第一色彩具有一第一相關色溫(CCT)；一第二光引擎，其在一第二區中產生具有一第二色彩的一第二光譜，該第二色彩係由使用10度配色函數之該CIE 1931色彩空間色度圖中的色度座標(0.55,0.44)、(0.691,0.311)、(0.417,0.45)、(0.35,0.35)定界，該第二色彩具有一第二CCT，其中該第一CCT與該第二CCT之間的一差值為至少10,000 K；及一外殼，其圍繞該第一光引擎及該第二光引擎，該外殼具有一光學散射器，其中該光學散射器定位於該外殼的一第一區域、一第二區域及一第三區域上方；其中： 該第一區域及該第二區域由該第三區域間隔開；該第一光譜主要自該外殼的該第一區域發射；該第二光譜主要自該外殼的該第二區域發射；該第一光譜及該第二光譜的一混合物自該外殼的該第三區域發射；在該照明設備的一安裝定向上，一使用者的一主要觀看區在該第三區域附近或下方；且由該照明設備發射且由該使用者接收到的一總黑視對明視比(M/P比)大於1.0。
  21. 如請求項20之照明設備，其中在該照明設備的該安裝定向上，該第一區域相對於地面在該第二區域的豎直上方。
  22. 如請求項20之照明設備，其中：該第一光引擎發射在450nm至480nm之一第一波長範圍內的一第一藍色發射峰；且該第二光引擎發射在480nm至500nm之一第二波長範圍內的一第二藍色發射峰。
  23. 如請求項20之照明設備，其中自該第三區域發射的該混合物具有一第三CCT分佈，該第三CCT分佈包含自該第一CCT至該第二CCT的一梯度。
  24. 如請求項20之照明設備，其中該光學散射器係覆蓋該第一區域、該第二區域及該第三區域的一連續片件。
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