減少生理性神經(jīng)壓縮的照明系統(tǒng)及相關(guān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于提供減少生理性神經(jīng)壓縮的光的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光源發(fā)射的光的總量，或輻射通量，從未被觀察者完全感知，導(dǎo)致所發(fā)射的光的實 際亮度和被感知的亮度之間存在差異。被感知的亮度的減少是由多個因素造成的。首先， 人眼具有不同程度的敏感性，這取決于被感知的光的波長。然而，被感知的亮度減少的另一 個原因是一種被稱為生理性神經(jīng)壓縮（physioneural compression)的生物現(xiàn)象。
[0003] 觀察者的眼睛包括數(shù)千個感光細(xì)胞，感光細(xì)胞包括棒細(xì)胞和錐細(xì)胞。此外，錐細(xì)胞 有三種類型，即長錐細(xì)胞、中錐細(xì)胞和短錐細(xì)胞。每種類型的錐細(xì)胞對不同范圍的波長的光 更敏感。長錐細(xì)胞的峰值響應(yīng)大約在564-580納米，中錐細(xì)胞大約在534-545納米，短錐細(xì) 胞大約在420-440納米。生理性神經(jīng)壓縮在光照射到錐細(xì)胞，且包括兩個或更多波長的光 在兩個或更多類型的錐細(xì)胞中產(chǎn)生反應(yīng)時發(fā)生。生理性神經(jīng)壓縮發(fā)生時，與錐細(xì)胞相通信 的神經(jīng)細(xì)胞被迫將視覺信息整合成一個信號，傳送到大腦的視覺皮層，大腦繼而進(jìn)一步解 釋視覺信息，使觀察者有一個連貫的視覺信息的理解。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞每次從超過一種類型的 錐細(xì)胞解釋信息，它就減少了對視覺信息的總和的感知亮度的接收。
[0004] 例如，若長錐細(xì)胞提供具有一個單位的正常亮度的視覺信息，同時短錐細(xì)胞也提 供具有一個單位的正常亮度的視覺信息，則神經(jīng)細(xì)胞將少于一個單位亮度的視覺信息傳送 到視覺皮層。這就是目前的照明設(shè)備的操作方式?；诖?，有必要提供一種照明設(shè)備來避 免生理性神經(jīng)壓縮，從而增加光亮度。
[0005] 本背景信息披露了申請人認(rèn)為可能與本發(fā)明有關(guān)聯(lián)的信息。不應(yīng)該認(rèn)為上述內(nèi)容 構(gòu)成本申請的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的實施例涉及減少生理性神經(jīng)壓縮的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括第一 光源，可操作地發(fā)射在第一波長范圍內(nèi)的光，第一波長對應(yīng)第一顏色；第二光源，可操作地 發(fā)射在第二波長范圍內(nèi)的光，第二波長對應(yīng)第二顏色。該系統(tǒng)還可包括控制器，功能性地與 每個第一光源和第二光源相連。第一顏色可以是第二顏色的互補色。此外，控制器可用于 輪流操作第一光源和第二光源之一。另外，控制器可用于在小于觀察者的視覺皮層的響應(yīng) 時間而大于觀察者的生理性神經(jīng)細(xì)胞的響應(yīng)時間的工作周期內(nèi)輪流操作每個第一和第二 光源。生理性神經(jīng)細(xì)胞可能是任何以任何方式相關(guān)或有利于感知、傳輸或轉(zhuǎn)換感光細(xì)胞物 質(zhì)和大腦視覺皮層之間的視覺信息生理元素。此外，光源的發(fā)射順序可被改變，以改變光的 可感知亮度。
[0007] 本發(fā)明的另一個實施例涉及一種用于產(chǎn)生能減少生理性神經(jīng)壓縮的光的系統(tǒng)，包 括：第一光源，用于發(fā)射在長錐細(xì)胞中產(chǎn)生響應(yīng)的光；第二光源，用于發(fā)射在中錐細(xì)胞中產(chǎn) 生響應(yīng)的光；和第三光源，用于發(fā)射在短錐細(xì)胞中產(chǎn)生響應(yīng)的光。該系統(tǒng)還可包括控制器， 功能性地與每個第一光源、第二光源和第三光源相連。控制器可用于在小于觀察者的視覺 皮層的響應(yīng)時間而大于觀察者的生理性神經(jīng)細(xì)胞的響應(yīng)時間的工作周期內(nèi)輪流操作第一 光源、第二光源和第三光源中的至少兩個光源。
[0008] 本發(fā)明的另一個實施例公開了一種利用照明系統(tǒng)產(chǎn)生能減少生理性神經(jīng)壓縮的 光的方法，該照明系統(tǒng)包括第一光源，用于發(fā)射在長錐細(xì)胞中產(chǎn)生響應(yīng)的光；第二光源，用 于發(fā)射在中錐細(xì)胞中產(chǎn)生響應(yīng)的光；第三光源，用于發(fā)射在短錐細(xì)胞中產(chǎn)生響應(yīng)的光；及 控制器，功能性地與每個第一光源、第二光源和第三光源相連。該方法包括以下步驟：在第 一時段操作第一光源、第二光源和第三光源之一；繼而在第二時段操作第一光源、第二光源 和第三光源中與第一時段操作的光源呈互補色的一個光源。第一時段和第二時段所經(jīng)過的 時間的總和小于視覺皮層的響應(yīng)時間。此外，每個第一時段和第二時段所經(jīng)過的時間大于 生理性神經(jīng)細(xì)胞的響應(yīng)時間。
【附圖說明】
[0009] 圖1示出了人類的錐細(xì)胞的正常響應(yīng)光譜；
[0010] 圖2為本發(fā)明的一個實施例的立體圖；
[0011] 圖3示出了傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的亮度與可感知亮度；
[0012] 圖4為圖2所示的燈泡的立體分解圖；
[0013] 圖5示出了本發(fā)明的一個實施例的可操作時段范圍；
[0014] 圖7為本發(fā)明的一個實施例的發(fā)射降低生理性神經(jīng)壓縮的光的方法的流程圖；
[0015] 圖8為圖7所示實施例的進(jìn)一步包括延遲時段的發(fā)光方法的流程圖；
[0016] 圖9為本發(fā)明的另一個實施例的發(fā)射降低生理性神經(jīng)壓縮的光的方法的流程圖； 和
[0017] 圖10為圖9所示實施例的進(jìn)一步包括延遲時段的發(fā)光方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實 施例。但是，本發(fā)明可許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提 供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于指代相同的元素。
[0019] 盡管已描述了所披露的主題事項的實施例示例，然而本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員很容易理 解可代替地使用實現(xiàn)所披露主題事項的許多其它方法。在前面的描述中已記載了所披露主 題事項的多個方面。為了便于說明，給出具體的數(shù)目、系統(tǒng)和配置以提供對主題事項的透徹 理解。然而，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可從實踐本公開明確主題事項得益而無需具體細(xì)節(jié)。在其 它情形下，將公知的特征、組件或模塊省去、簡化、組合或分割以不混淆所披露的主題事項。
[0020] 貫穿本說明和權(quán)利要求，用語"包括"、"包含"等應(yīng)以包含性的意義來解釋而不是 排他性或窮盡性的意義，即，其含義為"包括，但不限于"。在本詳細(xì)描述部分中，使用單數(shù)或 復(fù)數(shù)的用語也分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。此外，在用于本申請中時，用語"在此"、"以上"、"以下" 及類似意義的用語指的是作為整體的本申請而不是本申請任何特定部分。
[0021] 此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，涉及照明系統(tǒng)，如"照射器"、"光源"、"燈泡"和其 他類似的術(shù)語是用于方便讀者參考附圖。產(chǎn)生光的任何系統(tǒng)均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0022] 本發(fā)明的一個實施例，如圖片和相關(guān)文字所示，提供了一種通過發(fā)射能減少觀察 者的生理性神經(jīng)細(xì)胞的生理性神經(jīng)壓縮的光以降低亮度的照明系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)通過輪流 發(fā)射具有對應(yīng)于感光細(xì)胞響應(yīng)的波長范圍的光來減少生理性神經(jīng)壓縮。具體地，該照明系 統(tǒng)可輪流發(fā)射具有對應(yīng)錐細(xì)胞，例如長錐細(xì)胞、中錐細(xì)胞和短錐細(xì)胞的響應(yīng)波長范圍的波 長的光。在某些實施例中，該照明系統(tǒng)可用于發(fā)射具有對應(yīng)其他感光細(xì)胞，如視桿細(xì)胞，以 及其他涉及感光的生理元素，包括黑視蛋白的響應(yīng)波長范圍的波長的光。此外，某些特例可 具有四種類型的錐細(xì)胞，因此具有四色的視覺。該照明系統(tǒng)可配置為在一個波長范圍內(nèi)發(fā) 射光，在該波長范圍內(nèi)任何上述生理元件以及任何未來發(fā)現(xiàn)的生理元件均能響應(yīng)。此外，該 照明系統(tǒng)可在小于視覺皮層的響應(yīng)時間而大于生理性神經(jīng)細(xì)胞的響應(yīng)時間的波長范圍的 工作周期內(nèi)發(fā)射光。
[0023] 參考圖1，圖1示出了光的波長的近似感光度圖。圖中可見，S錐細(xì)胞，或短錐細(xì) 胞，具有約420納米的感光峰值，對應(yīng)于藍(lán)色光。M錐細(xì)胞，或中錐細(xì)胞，具有約534納米的 感光峰值，對應(yīng)于綠色光。L錐細(xì)胞，或長錐細(xì)胞，具有約564納米的感光峰值，對應(yīng)于紅色 光。如前所述，生理性神經(jīng)壓縮在觀察者眼睛視網(wǎng)膜的生理性神經(jīng)細(xì)胞（PCs)的兩種或兩 種以上類型的錐細(xì)胞反應(yīng)和吸收光時發(fā)生。當(dāng)PC從兩種或兩種以上類型的錐細(xì)胞接收光 信息的時候，PC同時解釋錐細(xì)胞的視覺信息以確定感知的顏色，并壓縮每個單獨類型的錐 細(xì)胞感知的光的亮度。亮度壓縮使PC將視覺信息的感知顏色和感知亮度傳遞到大腦視覺 皮層，可感知亮度小于每種類型的錐細(xì)胞個體的可感知亮度總和。
[0024] 如圖3所示，多色燈的感知亮度，同時包括主要是由兩種或兩種以上的錐細(xì)胞吸 收的波長的光，可近似地由線310的方程表示為：
[0025] B = L ? 6，
[0026] 相對地，本發(fā)明的照明系統(tǒng)的可感知亮度可近似地由線320的方程表示為：
[0027]
[0028] 線320的可感知亮度表現(xiàn)了本發(fā)明的照明系統(tǒng)如何利用顯著較低的亮度達(dá)到與 線310所示的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相同的可感知亮度，這將降低照明系統(tǒng)的發(fā)光元件的功耗。此 外，這種可感知亮度的增強允許照明系統(tǒng)包括較少的發(fā)光元件，減少制造這樣的照明系統(tǒng) 的材料成本。另外，在系統(tǒng)中，發(fā)光元件的效率降低了溫度的增加，根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng) 比傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)發(fā)熱更少，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的電效率。此外，降低照明系統(tǒng)的發(fā)光元件 的溫度，可延長發(fā)光元件的使用壽命。
[0029] 基于此，根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)可包括一個或多個用于發(fā)光的光源，通常被配置 為只被單一類型的錐細(xì)胞吸，收而不被其他類型的錐細(xì)胞吸收，或被其他類型的錐細(xì)胞僅 在非常低的速率吸收。此外，照明系統(tǒng)可配置為發(fā)射瞬時光，包括與單一類型的錐細(xì)胞相關(guān) 聯(lián)的吸收范圍內(nèi)的光的波長范圍內(nèi)的光。照明系統(tǒng)還可配置為發(fā)射瞬時光序列，其中每一 個瞬時光在該序列中對應(yīng)于一個單一類型的錐細(xì)胞的吸收范圍內(nèi)的波長范圍，但錐細(xì)胞的 類型與瞬時光的之間的變化相關(guān)。此外，瞬時光的持續(xù)時間可被PC感知，即持續(xù)時間大于 PC的響應(yīng)時間。另外，瞬間的光的持續(xù)時間可不被視覺皮層感知，從而在視覺皮層中混合連 續(xù)的瞬時光序列的顏色。這是說，持續(xù)時間小于視覺皮層的響應(yīng)時間。
[0030] 參考圖2，圖