一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立方法与流程

本发明涉及照明，尤其涉及一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立方法。

背景技术：

1、随着工作与生活方式的转变，人们在室内度过的时间逐渐增长，这使得室内环境对人体健康的影响越来越大。在室内诸多环境因素当中，光环境是不可忽视的因素之一。光环境不仅影响了人眼视觉感知(视敏度、空间视觉等)，也表现出显著的非视觉效应(影响生理节律、心理状态)。不当的光环境会严重影响视觉舒适度，还会影响人眼视功能和生理节律。研究光源对人眼视觉与非视觉健康的影响至关重要。

2、目前主流的照明光源主要是led光源，这种光源通常采用蓝光芯片激发黄光荧光粉产生出最终光环境。描述光源光品质的参数主要有照度、均匀性、亮度、色温、显色指数、眩光、光谱功率分布(spd)等参数。

3、目前已有较为成熟的标准体系规范室内照明的各项指标，包括适宜于阅读与书写等视觉作业的照度、均匀性、亮度、色温、显色指数、眩光等参数。然而，并没有标准对光源spd的特征做过规范，这与光谱的复杂性有关。因此影响健康的波段包括哪些，如何调节波段在光谱中的比重实现用眼健康的方法研究较少。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立方法，能够提升健康光谱的研发的可操作性，改善用户的健康状况，从而提高用户生活质量。本发明可用于照明、显示、医疗康复相关的任何领域，具有极高的实用性。

2、根据本发明的一个方面，提供一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立方法，包括：

3、提供一发光光谱，统计包括黄绿光波段在内的波段在该发光光谱中的原始所占比重；所述包括黄绿光波段在内的波段包括：410-450nm、455-460nm、470-485nm、490-505nm、515-575nm、585-605nm、610-635nm；

4、通过多元拟合方程，分别建立包括黄绿光波段在内的波段的原始所占比重，与该发光光谱辐射人眼时睫状肌调节力变化的相关方程，和，与该发光光谱辐射人眼时褪黑素含量变化的相关方程；

5、建立约束条件，通过遍历法，在两相关方程中选出同时保证δacc值最小和δc值最大的波段比重范围，得到适宜于健康的波段比重范围；

6、通过所得的波段比重范围调整发光光谱中对应的波段占比。

7、在上述技术方案中，发明人发现，光源的光谱主要可以分为蓝光、黄绿光、红光这三个波段。对于蓝光而言，短波长蓝光(445nm以下的蓝光)在长期高强度照明下会对视网膜引起损伤，且460nm附近的蓝光会较强地抑制褪黑素分泌。红光波长在可见光范围内相对较长，具有热效应和穿透性，常用于医疗或保暖等特殊领域。相对于蓝光与红光而言，研究者们对黄绿光的了解比较缺乏。不同波段组合而形成的光谱，会因各波段的比重不同而呈现出复杂的光谱spd。光谱对视觉与非视觉健康的作用，会因不同波段比重的变化而呈现出差异。影响健康的波段包括哪些，其比重的变化如何影响健康，这些问题尚未阐明。本发明的出发点是，可见光波段当中，有些波段对健康的影响是正向的，有些波段的影响是负向的，但是前人并未研究如何将正向与负向波段划分开。为了解决这一问题，本发明研究了多种样本光谱，这些光谱当中，有些是常规光谱，有些是富含535-580nm黄绿光的光谱。在研究当中，发现其他波段也有影响比较明显的波段。进一步的，发明人发现红光波段(605-635nm)对褪黑素分泌有促进作用红光波段本身对健康影响非常显著。发明人在多次研究中发现，所提出的7个波段本身对健康有显著影响。在我们前期的细胞实验当中，分别单独使用这些波段照射离体细胞，发现这些波段单独照射也起着重要作用。为此提出根据上述六个波段建立健康光谱模型的方法。

8、在一些实施例中，所述睫状肌调节力变化为所述发光光谱辐射人眼45分钟前后视功能变化程度：

9、

10、式中，δacc为睫状肌调节力变化程度；acc0为所述发光光谱辐射人眼前人眼初始睫状肌调节力；acc45为所述发光光谱辐射人眼45分钟后人眼睫状肌调节力；

11、所述褪黑素含量变化为所述发光光谱辐射人眼60分钟后当晚19:00与23:00的生理节律变化程度：

12、

13、式中，δc为褪黑素含量变化，c19为所述发光光谱辐射人眼60分钟后当晚19:00的褪黑素含量，c23为所述发光光谱辐射人眼60分钟后当晚23:00的褪黑素含量。

14、在上述技术方案中，光谱对视觉健康的影响是通过使用该光谱45分钟前后视功能变化程度来描述的，而光谱对非视觉健康的影响是通过使用该光谱60分钟后当晚19:00与23:00的生理节律变化程度来描述的。可以看出，δacc越小，acc减少得越少，说明光谱对视觉健康的影响越好，因此光谱越适宜于视觉健康；δc越大，褪黑素在19:00-23:00时间段上升越多，说明光谱对非视觉健康的影响越好，因此光谱越适宜于非视觉健康。于是，为了使光谱适宜于人体视觉与非视觉健康，应当尽量减小δacc的值，增大δc的值。通过上述两个参数的介入可以很好的用于后续的光谱波段比重计算。

15、在一些实施例中，所述约束条件如下：

16、p1+p2+p3+…+pn<1  (1)

17、p1、p2、p3、…、pn＝(0.01，0.02，0.03，…，0.99)  (2)

18、min(δacc)&max(δc)  (3)式中，p1、p2、p3、…、pn表示光谱中包括黄绿光波段在内的波段所占比重；δacc为睫状肌调节力变化程度；δc为褪黑素含量变化。

19、在上述技术方案中，设定pi的大小以及取值的范围是为了简化后续的计算，进一步地，如上所述为了使光谱适宜于人体视觉与非视觉健康，应当尽量减小δacc的值，增大δc的值。因此在计算过程中同样加入相应的约束条件。进一步的，如果约束条件只有p1+p2+p3+…+p7<1，那么遍历法确实有无数个解。但是本发明约束条件当中已将连续值做了离散化处理，就是p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7取值都在集合(0.01，0.02，0.03，…，0.99)当中，这样求解就不再是无数个了。

20、在一些实施例中，所述包括黄绿光波段在内的波段包括：410-450nm、455-460nm、470-485nm、490-505nm、515-575nm、585-605nm、610-635nm。

21、在上述技术方案中，本发明人团队前期开展的大样本量人因实验，分别研究了多种样本光谱对人体视觉与非视觉健康的影响。将380-780nm可见光范围进行离散化处理，可以处理为380nm、381nm、382nm、…、780nm，共401个波长。对于所研究的这多个光谱，每个光谱的401个波长都有其对应的光强度值。将每个光谱的401个光强度值看作描述这个光谱的401个变量。对多种样本光谱的变量进行主因子分析，提取主因子，并找出了主因子相关性超过0.9的光谱重点波段，一共有7个重点波段：410-450nm、455-460nm、470-485nm、490-505nm、515-575nm、585-605nm、610-635nm。实验证明，上述七个波段对人眼的影响较为显著。

22、在一些实施例中，提供一发光元器件，该发光元器件的发光光谱包括如下波段光谱：410-450nm、455-460nm、470-485nm、490-505nm、515-575nm、585-605nm、610-635nm；

23、计算该光谱当下光强比重与δacc、δc之间的线性拟合系数ki和li：

24、δacc＝k1p1+k2p2+k3p3+…+k7p7  (1)

25、δc＝l1p1+l2p2+l3p3+…+l7p7  (2)

26、式中，δacc表示所述发光光谱辐射人眼45分钟前后睫状肌调节力变化；δc表示所述发光光谱辐射人眼60分钟后当晚19:00与23:00的褪黑素含量变化；p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7表示当前光谱中410-450nm、455-460nm、470-485nm、490-505nm、515-575nm、585-605nm、610-635nm各波段所占比重；

27、建立约束条件：

28、p1+p2+p3+…+p7<1  (3)

29、p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7＝(0.01，0.02，0.03，…，0.99)  (4)

30、min(δacc)&max(δc)  (5)

31、将线性拟合系数ki和li代入式(1)和式(2)，通过遍历法及约束条件，求解公式(1)和(2)选出同时保证δacc值最小和δc值最大的波段比重pi。

32、在上述技术方案中，将光谱特征与健康影响之间建立定量关系，而且提供了所提取的各重点波段，通过上述计算步骤，可对不同发光元器件的发光光谱进行适应性的调整，进而使不同制备方法得到的发光元器件经过调整后辐射出的光谱对人眼具有正面的影响，完善了健康光谱研发的理论框架，大大提升了健康光谱的研发的可操作性，改善用户的健康状况，从而提高用户生活质量。

33、根据本发明的另一个方面，提供一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立装置，基于上述的一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立方法；包括依序连接的光谱模块、拟合模块、寻优模块以及调整模块；

34、光谱模块，用于提供一发光光谱，统计包括黄绿光波段在内的波段在该发光光谱中的原始所占比重；

35、拟合模块：通过多元拟合方程，分别建立包括黄绿光波段在内的波段的原始所占比重，与该发光光谱辐射人眼时睫状肌调节力变化的相关方程，和，与该发光光谱辐射人眼时褪黑素含量变化的相关方程；

36、寻优模块，用于建立约束条件，通过遍历法，在两相关方程中选出同时保证δacc值最小和δc值最大的波段比重范围，得到适宜于健康的波段比重范围；

37、调整模块，用于通过所得的波段比重范围调整发光光谱中对应的波段占比。

38、在上述技术方案中，光源的光谱主要可以分为蓝光、黄绿光、红光这三个波段。对于蓝光而言，短波长蓝光(445nm以下的蓝光)在长期高强度照明下会对视网膜引起损伤，且460nm附近的蓝光会较强地抑制褪黑素分泌。红光波长在可见光范围内相对较长，具有热效应和穿透性，常用于医疗或保暖等特殊领域。相对于蓝光与红光而言，研究者们对黄绿光的了解比较缺乏。不同波段组合而形成的光谱，会因各波段的比重不同而呈现出复杂的光谱spd。光谱对视觉与非视觉健康的作用，会因不同波段比重的变化而呈现出差异。影响健康的波段包括哪些，其比重的变化如何影响健康，这些问题尚未阐明。本发明的出发点是，可见光波段当中，有些波段对健康的影响是正向的，有些波段的影响是负向的，但是前人并未研究如何将正向与负向波段划分开。为了解决这一问题，本发明研究了多种样本光谱，这些光谱当中，有些是常规光谱，有些是富含535-580nm黄绿光的光谱。在研究当中，发现其他波段也有影响比较明显的波段。进一步的，发明人发现红光波段(605-635nm)对褪黑素分泌有促进作用红光波段本身对健康影响非常显著。发明人在多次研究中发现，所提出的7个波段本身对健康有显著影响。在我们前期的细胞实验当中，分别单独使用这些波段照射离体细胞，发现这些波段单独照射也起着重要作用。为此提出根据上述六个波段建立健康光谱模型的方法。

39、根据本发明的又一个方面，提供一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立设备，包括：

40、至少一个处理器；以及，

41、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

42、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述的一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立方法。

43、在上述技术方案中，为了更好的运行和处理该方法，将上述方法存储至存储器，并利用处理器来执行存储的方法。需要注意的是，每个步骤的原理和效果已在上文描述，此处不再展开说明。

44、根据本发明的再一个方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立方法。

45、在上述技术方案中，为了更好的运行和使用该方法，将上述方法存储至计算机可读存储介质，并利用处理器来实现上述方法。需要注意的是，每个步骤的原理和效果已在上文描述，此处不再展开说明。

46、根据本发明的又一个方面，提供一种包括黄绿光的健康光谱模型，该光谱的波段包括：410-450nm、455-460nm、470-485nm、490-505nm、515-575nm、585-605nm、610-635nm，且各波段的光强比重依序为p1<5.5、p2>3.5、p3<6.0、p4<3.7、p5>20.0、p6<8.5、p7>20.0。

47、在上述技术方案中，基于上述的一种包括黄绿光的健康光谱模型的建立方法，用遍历法列出满足以上两个条件的所有重点波段组合，逐个计算其对应的δacc与δc值，选出同时保证δacc值最小和δc值最大的波段比重范围，最终得到适宜于健康的重点波段比重范围如上。

48、根据本发明的再一个方面，提供一种发光元器件，该发光元器件的发光光谱包括上述的一种富含黄光的健康光谱。