本發(fā)明涉及健康照明領域，尤其是涉及一種結(jié)合led照明及熱輻射照明的方法。
背景技術：
近年來，圍繞人眼的“非視覺功能（non-visualeffectsoflight)”的研究日益深入，藍光危害已遠超出“視覺功能”的范圍。當前形勢是：在“視覺功能”方面，我國近十年的“近視防治”可以講是完敗，這可能意味著方向錯誤；在“非視覺功能”方面，夜間光線中的藍光通過影響“褪黑素”及“皮質(zhì)醇”等人體最基本激素分泌而導致“性早熟”、“乳腺癌”“糖尿病”“肥胖癥”的現(xiàn)象正引起廣泛重視；光的這種影響也是通過眼睛，但看不見，所以稱為非視覺，其影響的峰值在藍光462nm位置，2016年cie、iso、ama（美國醫(yī)學會)均就此發(fā)出警告和建議。本發(fā)明人也曾率先發(fā)問：養(yǎng)雞養(yǎng)豬要用光來給動物催情、催熟，那自從白熾燈發(fā)明來，人類自身這100多年呢。為此，提出了夜間光線控制四準則，即“光譜向燭光（靠攏)，亮度向月光，時間均勻無頻閃，不干擾內(nèi)源節(jié)奏，空間均勻無眩光”。這些觀點在sslchina2016北京國際會議上得到了很多人的高度評價。
以led照明為主的半導體照明已進入千家萬戶，去年我國led照明的產(chǎn)值是4000億人民幣。led照明雖然節(jié)能，但相比不節(jié)能的白熾燈，led燈不是全光譜，完全缺少深紅光（深紅光指波長大于700nm紅光，或干脆指led通常缺少的長波紅光），及紅外光，因此，led照明對人類健康可能產(chǎn)生的影響要認真檢討并密切關注。
人類最適應的照明方式還是火光（如燭光)，其光譜是熱輻射連續(xù)譜。由于其藍光含量少，無論涉及傳統(tǒng)的“視覺功能”，還是涉及最近發(fā)現(xiàn)（2002年確定機理）的“非視覺功能”，燭光都是最健康的。可惜，人類不可能再回歸燭光照明。白熾燈即鎢絲燈泡或碳絲燈泡（碳絲技術已有長足進步)，由于其光譜也是熱輻射連續(xù)譜，故是目前市面上光譜最健康的人工照明燈具；其短波方向藍光含量少，故對人類激素干擾少；其長波方向豐富的深紅光及紅外譜正是led燈及熒光管燈所缺乏的，于人類健康不可或缺。例如紅外光作用有:緩解皮膚超敏反應,延緩皮膚衰老；保護神經(jīng)元，止痛；改善心衰患者心肺功能；再例如紅光作用有：治療帕金斯癥，骨質(zhì)疏松，糖尿病足,延緩皮膚衰老；保護神經(jīng)元，止痛；改善心衰患者心肺功能。由于深紅光及紅外光譜因為對“視覺功能”貢獻不大，故從節(jié)能角度來講，白熾燈照明效率不高，所以各國前幾年已下文“禁止生產(chǎn)白熾燈”。只是近來對“光”的認識發(fā)生了重大變化，國家默許白熾燈可繼續(xù)用于重要特殊照明場合，如臺燈。從電費來講，一個25w臺燈每晚使用3小時耗電電費是5分錢，故用于臺燈，是否節(jié)能無關緊要。本發(fā)明所述特殊燈具是指長時間照射人類、尤其是青少年的燈具。街頭led路燈，由于人們只是偶爾路過，故允許節(jié)能第一，健康第二。
經(jīng)測試，在交流供電時，白熾燈會有約±20%的幅值頻閃，這是白熾燈燈具最大的缺陷。在中國，由于交流的頻率是50hz，比美國60hz低，所以，頻閃對國人的影響更大。顯然，直流供電就可解決此問題，目前市面上也有低壓直流供電的、使用單個白熾燈的臺燈，但尚沒有310v的高壓直流供電的白熾燈照明燈具產(chǎn)品（電源是220v交流經(jīng)全波整流后再加電容濾波就是310v的高壓直流電源，額定電壓是220v的燈泡無法長時間承受310v的高壓，會很快燒斷絲)。由于近十年來，尤其是福島核事故來，得益于半導體照明電源技術的進步及日本技術的引進，我國高壓高容量電解電容取得了長足的進步,這為本發(fā)明所需的高壓直流供電技術提供了現(xiàn)實的支持；本發(fā)明人先前提出了由兩個220v白熾燈泡串聯(lián)共同承擔310v的高壓，這樣不僅能降低燈具的色溫，還能延長燈泡的壽命。當然，本發(fā)明人也提出了生產(chǎn)310v額定電壓燈泡的設想。
本發(fā)明正是基于上述技術背景進行的，即在led照明中加上傳統(tǒng)的白熾燈照明以彌補led照明的不足，并保證白熾燈無頻閃。這樣既節(jié)能，又維系全光譜，因此，本發(fā)明既能為我國半導體照明拓寬思路，又能增進國人健康。
其中白熾燈視場合選玻璃燈珠或傳統(tǒng)燈泡。由于共用led直流電源或使用全波整流濾波高壓直流電源（310v）供電，故無頻閃，從而解決了鎢絲燈泡的頻閃問題；led照明則使用低色溫設計以減少藍光危害，即同時保證視覺健康及非視覺健康。led照明負責節(jié)能并提供合適照度，白熾燈則負責提供人體必需的深紅光及紅外光，從而解決當前l(fā)ed照明中缺少深紅及紅外光的問題。因此，本發(fā)明能同時兼顧節(jié)能照明及健康照明兩個方面，為半導體照明提供了一個新思路，于中華民族健康繁衍或有深遠意義。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種結(jié)合led照明及熱輻射照明的方法，包括當前的led照明及傳統(tǒng)的白熾燈照明，其特征是：照明場合同時采用led照明和熱輻射照明，led照明的led及熱輻射照明的發(fā)熱體均直流供電；led照明負責提供照明所需的照度，熱輻射照明則主要提供深紅光及紅外光，以彌補led照明的光譜缺項；熱輻射對照度的貢獻范圍為0.5%-99.5%，led對照度的貢獻范圍為99.5%-0.5%。
具體步驟為：
第一步：選擇led照明，所述led燈具的色溫應低于4500k，顯色指數(shù)95以上；
第二步：當照明面積大，計劃選擇使用白熾燈泡時，則跳到第三步；當照明面積較小，計劃使用小白熾燈珠時，則跳到第四步；
第三步：當采用白熾燈泡時，先制作直流供電無頻閃的白熾燈泡電源，其方法是將交流額定值為220v市電進行整流濾波；采用全波整流，整流后的電壓峰值額定是310v，濾波電容的耐壓值要大于310v，優(yōu)選450v，對每個25w的白熾燈泡，配電容值大于47微法的電容進行濾波，若燈泡功率加倍，則電容值也應加倍；經(jīng)電容濾波后，便得到電壓為310v的高壓直流電源，再配合白熾燈的熱慣性，便絕無頻閃；所謂白熾燈的熱慣性，指白熾燈撤去供電后，白熾燈燈絲不會立即冷下來，還能短瞬發(fā)光；為了獲得更多深紅及紅外光并延長燈泡壽命，白熾燈泡燈絲應工作在小于2800k的較低色溫下；要達到此目的，每個燈泡的實際工作電壓小于其額定電壓就成，然后跳到第五步；
第四步：采用白熾燈珠時，白熾燈珠和led共同使用直流電源，燈珠燈絲工作在小于2800k的色溫下以延長燈珠壽命并提供更多深紅及紅外光，要達到此目的，每個燈珠的實際工作電壓小于其額定電壓就成；
第五步：白熾燈泡、白熾燈珠的個數(shù)至少按每平米0.1w計算，即至少保證了通常點蠟燭時，人們所得到的深紅光及紅外光；當然，在達到照明場所所需照度之前，此值越大越好，但由于白熾燈的光效不高，故白熾燈個數(shù)增加時，節(jié)能效果變差；
第六步：led照明負責提供照明場所所需的照度，熱輻射照明則主要提供深紅光及紅外光，以彌補led照明的光譜缺項；熱輻射對照度的貢獻范圍為0.5%-99.5%，led對照度的貢獻范圍為99.5%-0.5%，熱輻射對照度的貢獻越大，光品質(zhì)越好，光健康越好，但越不節(jié)能，并需更增大電照設計容量及空調(diào)冷卻設計功率。
經(jīng)過以上步驟，便解決了完全用led照明時，深紅光及紅外光為零的問題，這樣就達到了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的創(chuàng)新點是：在當前l(fā)ed照明中增加了傳統(tǒng)的白熾燈照明，并明確了各自的比例，能保證人類照明既節(jié)能又健康，解決了當前l(fā)ed照明全無深紅及紅外光的問題，從而可望為led健康照明提供一套新的方法。
附圖說明
圖1教室的led照明+白熾燈照明。
圖2用兩個額定電壓為220v的燈泡串聯(lián)起來共同承擔直流310v的接線圖。
圖3將led照明與白熾燈照明集成到一個吸頂燈中。
圖4小白熾燈珠和led照明共用一個直流電源示意圖。
在圖1-4中：1—日光燈管形式的led燈，2—額定電壓為310v的白熾燈，3—學生，4-教師，5—led燈絲燈，6—吸頂燈外罩,7—交流變直流310v電源模塊，8—額定電壓為220v的白熾燈，9—低壓直流電源，10—led燈珠，11—低壓白熾燈小燈珠。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明的基本思路就是根據(jù)人眼的“非視覺功能”最新理論，降低led照明的色溫，以盡可能減少藍光危害，同時用白熾燈來補充led照明所缺少的紅外光及深紅光。立足于現(xiàn)有白熾燈泡的額定工作電壓，提供目前工程上就可操作的實施例。
實施例1：為教室提供一種結(jié)合led照明及熱輻射照明的方法（如圖1）
第一步：選擇led照明，本發(fā)明明確led燈具的色溫應低于4500k，顯色指數(shù)95以上；在本實施例中，led照明燈具是日光燈管形式的led燈1，選擇其色溫低于4500k，優(yōu)選值為2800k-3000k，顯色指數(shù)大于95，越接近100，越好，但此時日光燈管形式的led燈1的發(fā)光效率可能略有降低。
第二步：安裝直流供電無頻閃的額定電壓為310v的白熾燈2，其方法是將交流額定值為220v市電進行整流濾波，采用全波整流，整流后的電壓峰值額定是310v，濾波電容的耐壓值要大于310v，優(yōu)選450v，對每個25w的燈泡，配電容值大于47微法的電容進行濾波，若燈泡功率加倍，則電容值也應加倍；
第三步：額定電壓為310v的白熾燈2的個數(shù)至少按每平米0.1w計算，顯然此值越大越好，但由于白熾燈的光效不高，故鎢絲燈泡個數(shù)增加時，節(jié)能效果不好，此時還應參照學生3及教師4的集中程度來定，一個100平方米的教室，優(yōu)選值應安裝四個25w的燈泡，此時每平米的白熾燈消耗是1w，4個燈泡的電費每3小時約0.2元。
第四步：日光燈管形式的led燈1負責提供教室所需的照度，熱輻射照明燈具，即額定電壓為310v的白熾燈2主要提供深紅光及紅外光，以彌補日光燈管形式的led燈1的光譜缺項；熱輻射照明燈具，即額定電壓為310v的白熾燈2對教室對照度的貢獻越大，則教室光品質(zhì)越好，光健康也越好（藍光含量越少），但越不節(jié)能，并需更大電照容量及空調(diào)冷卻功率。此時選擇原則是：關掉教室內(nèi)全部日光燈管形式的led燈1后，額定電壓為310v的白熾燈2對教室照度的貢獻至少應達到百年前點油燈時的亮度，如此，則深紅及紅外光便達到了人類進化所習慣的基本劑量，而要達到這一劑量明顯不需消耗過多的能源。
經(jīng)過以上步驟，在教室就能至少保證通常點蠟燭時，人們所得到的深紅光及紅外光，從而解決了完全用led照明時，深紅光及紅外光為零的問題，從而達到了本發(fā)明的目的。
實施例2：考慮到額定電壓為310v的白熾燈2目前還需要定做，本實施例提供一種利用現(xiàn)有技術就能實現(xiàn)工程上可操作的辦法。（如圖2）
本實施例的其它步驟均同實施例1，不同的是，本實施例用兩個額定電壓為220v的白熾燈8串聯(lián)起來共同承擔310v的直流電壓，此直流電壓是220v交流電全波整流濾波后得到的電壓；
在實施例1中對310v的白熾燈2沒有明確其色溫；當色溫為2800k時，若工作電壓是220v，這是傳統(tǒng)鎢絲燈泡的額定工作條件；當色溫為2800k時，若工作電壓是310v，這是310v的白熾燈2的額定工作條件；顯然，310v的白熾燈2的色溫可在低于2900k下任意設計，但色溫高，燈泡壽命變短，藍光相對變多，深紅及紅外相對變少；因此，簡單來講，在本實施例，就是310v的白熾燈2采用了燈絲直徑和220v的白熾燈8一樣，但燈絲長度已是220v的白熾燈8的雙倍；如此設計，相當310v的白熾燈2的燈絲工作溫度低于2800k，目的是能獲得更接近燭光的光譜，且燈絲壽命成倍延長。
實施例3：將led照明及熱輻射照明集成到一套燈具中的方法舉例。如圖3.就是將一個310v的白熾燈2和若干個led燈絲燈5共同裝到吸頂燈外罩6中；通常在吸頂燈中，led燈絲燈5的外形會換成環(huán)形led燈以節(jié)省空間和有利于散熱。
實施例4：在小面積照明場所，也即使用一個15w的310v的白熾燈2還嫌白熾燈功率偏多或在小燈具中，嫌310v的白熾燈2占空間，不利散熱的情形下，則選用圖4方案；
低壓直流電源9，負責同時向led燈珠10及低壓白熾燈小燈珠11供電，led燈珠10采用先串聯(lián)后并聯(lián)的通常做法，數(shù)目根據(jù)燈具總照度需求來選擇；白熾燈小燈珠11也采用串聯(lián)形式，舉例來講，設低壓直流電源9是24v，白熾燈小燈珠11選3w的額定工作電壓為6.3v的燈珠；為延長白熾燈小燈珠11的壽命，并降低其色溫，白熾燈小燈珠11的串聯(lián)個數(shù)應大于24/6.3,即4個，優(yōu)選6個。
本實施例其它步驟類似實施例1.
應當說明的是，上述實施例只是對本發(fā)明的說明而不是對本發(fā)明的限制，任何不超過本發(fā)明實質(zhì)精神范圍內(nèi)的非實質(zhì)性替換或修改的發(fā)明創(chuàng)造均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
聯(lián)系客服
