一种仿超视区自然视环境教室照明系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种仿超视区自然视环境教室照明系统及其控制方法，包括：总控制系统，多光谱阵矩灯组以及光探测器；其中，所述多光谱阵矩灯组包括七种可见光与A紫外光灯源组合成的全光谱灯阵，用于产生及调控模拟自然光谱；所述光探测器将所探区域照度传递给总控制系统，所述总控制系统用于实现照度的调控以及实现光谱节律的调控。本发明专利技术是一种仿超视区自然视环境的系统，其以智能技术调控模拟超视区的自然照度、光谱、节律变化的照明及黑板、自然光视远的教室视环境系统，形成抑制近视发生的眼球发育窗口关键期(青春期)的健康视环境的教室。

A Classroom Lighting System and Its Control Method for Imitating the Natural Visual Environment of Over-vision Area

The invention discloses a classroom illumination system and its control method which imitates the natural visual environment of over-the-horizon, including a general control system, a multi-spectral matrix lamp group and a light detector, wherein the multi-spectral matrix lamp group comprises seven full-spectrum lamp arrays composed of visible light and A-ultraviolet light source for generating and regulating simulated nature. The photodetector transmits the illuminance of the explored area to the master control system, which is used to realize the regulation of illumination and the regulation of spectral rhythm. The present invention is a system imitating the natural visual environment of hyperopia. It uses intelligent technology to regulate and control the classroom visual environment system simulating the natural illumination, spectrum and rhythm changes of hyperopia and blackboard and natural visual distance, thus forming a classroom with healthy visual environment in the critical period (puberty) of the eye development window that inhibits myopia.

【技术实现步骤摘要】
一种仿超视区自然视环境教室照明系统及其控制方法
本专利技术涉及视环境调节
，特别涉及一种仿超视区自然视环境教室照明系统及其控制方法。
技术介绍
流行病学调查表明，全世界近视的发生率仍在逐年上升，有资料显示目前全世界已有14亿人患近视，预计至2020年将增长至25亿，中国大陆近视人群比例达47％，与美国、日本、新加坡及中国港台地区同属全球近视率最高区域。近期美国、新加坡、澳大利亚、中国等多地区的流行病学调查研究发现，患有近视的儿童较正视眼儿童户外活动时间短，还发现每天2至3小时的室外活动并接触自然光可以提升眼部的多巴胺水平，产生阻止眼球拉长的效果，证实了室内外视环境的不同与近视发生的相关性。许多横断面研究报道了不同种族、不同地域、不同年龄青少年近视患病情况，发现城市青少年近视患病率明显高于农村，更发现牧区近视最少；我们对伊犁哈萨克族视力调查发现，牧区哈萨克视力明显好于其它区域的哈萨克；国际调查也发现游牧的马赛人(Maasa)极少见有近视，大部分裸眼视力超过2.5，且很多超过4.0；2015年8月2日，中央电视台“挑战不可能”节目组接待了Masai部落丹尼尔兄弟，他们在长城上从800米远认出人形，通过严格评判视力应超过6.0；2015年12月3日蒙古国“鹰眼”巴特夫妇PK丹尼尔兄弟，分辨千米之外的形体及数百米外的车牌，视力应超过7.0；2016年12月27日我国内蒙巴林右旗的青格乐与南迪兄弟俩挑战巴特尔夫妇，从350米处飞过来的无人机上辨认E字母方向，视力应超过8.0；如果把裸眼视力超过2.5称为超视力，而他们的生活区域则为超视力高发区(简称超视区)，其共同点都是内陆草原的牧区；如果视环境与近视发生之间存在必然联系，这些地方也应该算是相对“最健康的视环境”区域了。我们认为，地球生物体的光感觉系统是根据自然光照的光谱及节律变化长期进化形成的。人工光源的出现，极大的改变了人类所处的自然光照环境及固有的正常昼夜生物节律。2006年我们通过动物实验证实，日光灯长时照射(光照明/暗为18h/6h)对大鼠视功能有一定影响。同期我们还对新疆伊犁哈萨克族人进行调查，结果显示城市哈萨克族人裸眼视力18％(50眼)视力1.0以上，而牧区人群59％(319眼)视力在1.0以上，牧区哈萨克族与城市哈萨克族光照环境时间、屈光正视状态有显著性差异，两者具有相关性。2012年我们研究中发现，除光照节律改变外，人工光源与自然光的光谱有较大差异，2014年我们实验观察了在自然白光LED光环境(实验采用瑞佳鸿自然白光LED，色温：4000-4500k，发光原理：蓝光LED发光二极管激发黄色荧光粉产生白光)、全光谱光环境(实验采用SOLUX卤素灯，色温：4700k)、自然光环境中幼兔眼轴发育、血清多巴胺及视网膜多巴胺含量变化等。结果发现：在相同光照时间下，自然白光LED光环境中幼兔眼轴较全光谱光环境及自然光环境幼兔眼轴明显延长，差异具有显著性(P＜0.05)，说明不同光谱的光环境会对眼球发育造成影响。在全光谱灯环境中，延长光照组兔眼轴较自然节律全光谱组有增长，且差异有统计学意义(P＜0.05)，说明光照节律对眼轴的延长有一定程度的影响。我们认为，目前人类已无法回归返璞归真的原始光环境，但可以通过模拟自然光环境(光谱变化、光照节律)，来抑制眼的近视化。人工光源光谱对健康的影响逐渐被认识，也出现了全光谱卤素灯以及“太阳光谱型LED护眼平板灯”灯，国际调查也发现Maasa人裸眼视力很多超过4.0，中央电视台也报道了Masai部落丹尼尔兄弟严格评判视力超过6.0，蒙古国巴特夫妇视力超过7.0，而我国巴林右旗的青格乐、南迪兄弟视力超过8.0。这些超常视力的共同点都是来自内陆草原。2006年我们通过对新疆伊犁哈萨克族人进行调查，发现伊犁城市和牧区哈萨克人饮食及民族习惯相同，小学教育课程、作业相同，城市哈萨克族人由于人工光源活动时间延长，71％(105例)人工光源照射超过6小时。牧区人群主要依自然界昼夜交替活动，87％(242例)人工光源照射仅为1-2小时。结果显示城市哈萨克族人裸眼视力18％(50眼)视力1.0以上，而牧区人群59％(319眼)视力在1.0以上，牧区哈萨克族与城市哈萨克族光照环境时间、屈光正视状态有显著性差异，两者具有相关性。2009年我们承担国家自然科学基金课题，应用日光灯照明(光照明/暗为18h/6h)与自然光对照，发现光照组大鼠与对照组比较表现为眼视觉电生理振幅降低，Max-Ra,b波振幅显著下降，下降幅度分别为：54.26％、65.35％，Cone-Ra,b波振幅下降，幅度分别为35.76％、38.46％，OpsOS值、30HzFlickerN1-P1振幅下降。人工光照(日光灯，光照明/暗为18h/6h)对大鼠眼压的影响，表现为光照组眼压峰值提前，峰值出现于夜间23:30左右，而对照组峰值出现于夜间03:00左右，差异有统计学意义(P<0.05)。人工光源延时照射对大鼠视网膜影响表现为视网膜功能下降，视网膜细胞超微结构改变。视网膜生物钟基因Cry2受光照因素影响表达发生变化，而且适应周围环境照明变化。2012年我们承担国家自然科学基金课题：将1月龄的幼兔分为光照组(人工光源照射，每天18小时)，对照组(每天自然光照射)。实验进行四个月，观察兔眼轴、眼压、视网膜褪黑素及视网膜钟基因水平。结果显示：光照组、对照组兔的眼轴长度分别为16.65±0.35mm，15.74±0.54mm，其中，光照组和对照组组间比较有统计学差异(P<0.05)；光照组眼压昼夜波动紊乱，无明显的峰谷；光照组视网膜褪黑素表达低于对照组，差异有统计学意义(p<0.05)；模型组Cry-2表达高于对照组表达(P<0.05)。2014年我们承担国家自然科学基金课题观察了在自然白光LED光环境(实验采用瑞佳鸿自然白光LED，色温：4000-4500k，发光原理：蓝光LED发光二极管激发黄色荧光粉产生白光)、人工全光谱光环境(实验采用SOLUX卤素灯，色温：4700k)、自然光环境中幼兔眼轴发育、血清多巴胺及视网膜多巴胺含量变化等。实验所用自然白光LED灯光谱主要集中在360-700nm，峰值波长在450nm、550nm附近，全光谱灯光谱范围较宽，为380nm-760nm，峰值波长约在600nm附近，其光谱范围接近自然光光谱范围。结果发现：在相同光照时间下，自然白光LED光环境中幼兔眼轴较全光谱光环境及自然光环境幼兔眼轴明显延长，差异具有显著性(P＜0.05)，在自然白光LED光环境中生长的幼兔较全光谱光环境及自然光环境下生长的幼兔眼视网膜结构发生改变，视网膜及血清多巴胺分泌减少。全光谱卤素灯光环境中幼兔眼轴长度及视网膜多巴胺含量较自然光环境无明显统计学差异，说明不同于自然光光谱的光环境会对眼球发育造成影响。在全光谱灯环境中，延长光照组兔眼轴较自然节律全光谱组有增长，且差异有统计学意义(P＜0.05)，说明光照时间延长对眼轴的延长有一定程度的影响。目前，我国教室照明基本淘汰了白炽灯，教室照明主要依赖日光灯与自然白LED灯。自然光光谱范围在380-760nm，峰值波长在490nm附近，且不同地区、晨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿超视区自然视环境教室照明系统，其特征在于，包括：自然光视远教室系统，其中，所述自然光视远教室系统包括总控制系统，多光谱阵矩灯组以及光探测器；其中，所述多光谱阵矩灯组与所述总控制系统相连并设置于教室内，包括七种可见光与A紫外光灯源组合成的全光谱灯阵，用于产生及调控模拟自然光谱；所述光探测器与所述总控制系统相连并设置于教室内以及教室外，将所探区域照度传递给总控制系统，所述总控制系统包括照度调节模块及光谱节律调控模块，所述照度调节模块用于启动、控制所述多光谱阵矩灯组实现照度的调控，所述光谱节律调控模块用于控制所述多光谱阵矩灯组实现光谱节律的调控。

【技术特征摘要】
1.一种仿超视区自然视环境教室照明系统，其特征在于，包括：自然光视远教室系统，其中，所述自然光视远教室系统包括总控制系统，多光谱阵矩灯组以及光探测器；其中，所述多光谱阵矩灯组与所述总控制系统相连并设置于教室内，包括七种可见光与A紫外光灯源组合成的全光谱灯阵，用于产生及调控模拟自然光谱；所述光探测器与所述总控制系统相连并设置于教室内以及教室外，将所探区域照度传递给总控制系统，所述总控制系统包括照度调节模块及光谱节律调控模块，所述照度调节模块用于启动、控制所述多光谱阵矩灯组实现照度的调控，所述光谱节律调控模块用于控制所述多光谱阵矩灯组实现光谱节律的调控。2.根据权利要求1所述的仿超视区自然视环境教室照明系统，其特征在于：所述多光谱阵矩灯组包括课桌区多光谱阵矩灯组及黑板区多光谱阵矩灯组，其中，所述课桌区多光谱阵矩灯组包括9～12组；黑板区多光谱阵矩灯组包括至少2组。3.根据权利要求1所述的仿超视区自然视环境教室照明系统，其特征在于：所述光探测器包括课桌区光探测器、黑板区光探测器以及室外自然光区光探测器，其中，所述课桌区光探测器为9～12只，黑板区光探测器为至少2只，室外光探测器为至少1只。4.根据权利要求1所述的仿超视区自然视环境教室照明系统，其特征在于：所述总控制系统还包括电源、保险开关及整流装置，其中，所述整流装置将交流电变为直流电，使电源频闪降至最低。5.根据权利要求1所述的仿超视区自然视环境教室照明系统，其特征在于：还包括远视距黑板系统，所述远视距黑板系统包括第一板书用黑板、第一凹型放大反光镜、第二板书用黑板及第二凹型放大反光镜；所述第一板书用黑板正上方设置有智能照度调控探头，所述第一板书用黑板前方设置有第一板书用黑板摄像头；所述第一凹型放大反光镜正上方设置有智能调控投影仪、所述第一凹型放大反光镜前方设置有第一投影屏幕；所述第二板书用黑板和所述第二凹型放大反光镜的前方设置有第二黑板增距反光镜。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王育良，
申请(专利权)人：江苏大显科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32