具有昼夜节律效果的显示照明系统技术方案

用于显示数字内容的显示系统。显示系统具有一个或多个LED基的照明通道，其适应于在第一操作模式下产生引起昼夜节律的蓝光输出且在第二操作模式下产生引起较少昼夜节律的蓝光输出。引起昼夜节律的蓝光具有第一刺激昼夜节律能量特征，第一刺激昼夜节律能量特征与第一操作模式下产生的光的相关联的第一光谱功率分布有关，并且引起较少昼夜节律的蓝光输出具有第二刺激昼夜节律能量特征，第二刺激昼夜节律能量特征与第二操作模式下产生的光的相关联的第二光谱功率分布有关。用本文描述的显示系统来产生数字显示内容的公开方法。该方法能在第一操作模式下产生引起昼夜节律的蓝光输出且在第二操作模式下产生引起较少昼夜节律的蓝光输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有昼夜节律效果的显示照明系统相关申请的交叉引用本申请要求以下申请的优先权:2018年1月11日提交的美国临时申请号为62/616,401的申请；2018年1月11日提交的美国临时申请号为62/616,404的申请；2018年1月11日提交的美国临时申请号为62/616,414的申请；2018年1月11日提交的美国临时申请号为62/616,423的申请；2018年2月23日提交的美国临时申请号为62/634,798的申请；2018年7月30日提交的美国临时申请号为62/712,182的申请；2018年7月30日提交的美国临时申请号为62/712,191的申请；2018年11月8日提交的美国临时专利申请号为62/757,672的申请；2018年11月8日提交的美国临时专利申请号为62/757,664的申请；2018年11月9日提交的美国临时专利申请号为62/758,411的申请；以及2018年3月2日提交的国际专利申请号为PCT/US2018/020787的申请；2018年3月2日提交的PCT/US2018/020790的申请；2018年3月2日提交的PCT/US2018/020792申请；2018年3月2日提交的PCT/US2018/020793申请；2019年1月11日提交的PCT/US2019/013356申请；以及在2019年1月11日提交的PCT/US2019/013359申请，其全部内容通过引用合并于此，如同本文完整阐述一样。
本专利技术在数字显示器装置领域中。特别地，本专利技术涉及提供在数字显示系统中使用的照明系统的装置和方法，该数字显示系统可以提供可控的生物效果。
技术介绍
本领域已知多种多样的发光装置，包括例如白炽灯泡、荧光灯和诸如发光二极管(“LED”)的半导体发光装置。用于数字内容的显示器可依赖于产生单独的颜色点的像素阵列。由于白色光源(可以是LED基)，显示器可以是背光式的，然后在像素水平进行过滤以产生如期望的彩色像素。可替代地，不以白光的背光照明和下游过滤为基础的显示器可以包括在在每个彩色像素处直接发光的像素水平的LED。有多种方法可用来描述从发光装置发出的光，一种常用的方法是1931CIE(国际照明委员会)色度图。1931CIE色度图根据两个CIE参数x和y绘制出人类的色彩感知。光谱颜色围绕轮廓空间的边缘分布，该轮廓空间包括人眼感知到的所有色相。边界线表示光谱颜色的最大饱和度，内部部分表示包括白光的不饱和颜色。该图还描绘了具有相关色温的普朗克轨迹，也称为黑体轨迹(BBL)，相关色温表现出色度坐标(即颜色点)，色度坐标相当于不同温度下来自黑体的辐射。因此，在BBL上或附近产生光的光源可以根据它们的相关色温(CCT)来描述。这些光源用通常利用1,800K到10,000K之间的CCT值的普通光源，为人类观察者出产令人愉悦的“白光”。将显色指数(CRI)描述为正在由光源产生的光的颜色的活跃的指示。实际上，CRI是当用相对于参考光源(通常是黑体辐射体或日光光谱)的特定的灯照明时，物体表面颜色变化的相对度量。用于特定光源的CRI值越高，光源就越好地呈现用于照明的各种对象的颜色。可以通过本领域已知的标准度量来表征显色性能。可以基于用于99个颜色评估样本(“CES”)的光源的色彩还原来计算保真度指数(Rf)和色域指数(Rg)。99个CES提供了统一的色彩空间覆盖范围，旨在成为光谱灵敏度中性色调(neutral)，并提供相当于各种真实对象的颜色样本。Rf值的范围从0到100且表示保真度，光源用保真度呈现与参考光源相比的颜色。实际上，Rf是当用相对于参考光源(通常是黑体辐射体或日光光谱)的特定的灯照明时，物体表面颜色变化的相对度量。用于特定光源的Rf值越高，光源就越好地呈现用于照明的各种对象的颜色。色域指数Rg评估与参考光源相比的光源使99个CES饱和或不饱和的程度。相对于常见的白炽灯或荧光灯，LED有可能展现出非常高的功率效率。大多数LED是基本上单色的光源，其似乎发出具有单种颜色的光。因此，大多数LED发出的光的光谱功率分布围绕“峰值”波长紧密地居中，“峰值”波长是LED的光谱功率分布或“发射光谱”达到如同由光探测器检测到的最大值的单个波长。LED通常具有约10nm至30nm的半峰全宽波长范围，相对于人眼可见的光的宽的范围(约380nm至800nm)而言相对较窄。为使用LED来产生白光，已经提供了包括两个或多个LED的照明系统，每个LED发出不同颜色的光。不同的颜色组合以产生白光的期望的强度和/或颜色。例如，通过同时给红色、绿色和蓝色LED通电，所产生的组合的光可能显示为白色或接近白色，这取决于例如源头的红色、绿色和蓝色LED的相对强度、峰值波长和光谱功率分布。由于远离LED的峰值波长的区域中的光谱功率分布存在差距，所以红色、绿色和蓝色LED的聚合发射通常为普通的照明应用提供较差的显色性。通过利用一种或多种发光材料(例如荧光体)，还可将由一个或多个LED发射的某些光转换为一种或多种其他颜色的光来产生白光。未由一种或多种发光材料转换的LED发出的光与由一种或多种发光材料发出的其他颜色的光的组合可以产生白色或接近白色的光。已经提供了可以发射具有在范围内不同CCT值的白光的LED灯。这样的灯利用两个或多个具有或不具有发光材料的LED，用增大或减小的各自的驱动电流来增大或减小各个LED发出的光的数量。通过可控地改变灯中各种LED的功率，可以将发出的全部的光调谐到不同的CCT值。可以提供足够的显色值和效率的CCT值的范围受到LED的选择的限制。白色的人造照明装置发出的光的光谱轮廓可以影响昼夜节律的生理机能、机敏性和认知能力水平。明亮的人造光可用于多种治疗应用，例如治疗季节性情感障碍(SAD)、某些睡眠问题、抑郁、时差、帕金森患者的睡眠障碍、与倒班工作关联的健康影响以及人的生物钟的重置。人工照明装置可能会改变自然过程、干扰褪黑激素的产生或破坏昼夜节律节律。通过扰乱可能依赖于昼夜自然循环的生物过程，蓝光与其他有色光相比可能更倾向于影响活生物体。在傍晚和晚上暴露在蓝光下可能对人的健康有害。在较低波长内的某些蓝光或品蓝色光可能会对人眼和皮肤造成危害，例如对视网膜造成损害。提供能够在同时实现高效率、高光通量、良好的显色性和可接受的颜色稳定性的同时，横跨一系列CCT值的白光的LED灯仍然面临着巨大的挑战。提供能够提供期望的照明性能，同时允许控制昼夜节律的能量性能的照明装置，这也是一个挑战。
技术实现思路
在一些方面，本专利技术提供用于显示数字内容的显示系统，其中该显示系统包括一个或多个LED基的照明通道，其适应于在第一操作模式下产生引起昼夜节律的蓝光输出且在第二操作模式下产生引起较少昼夜节律的蓝光输出。引起昼夜节律的蓝光具有第一昼夜节律能量特征，该第一昼夜节律能量特征与第一操作模式下产生的光的相关联的第一光谱功率分布有关，且引起较少昼夜节律的蓝光可以具有第二昼夜节律能量特征，该第二昼夜节律能量特征与第二操作模式下产生的光的相关联的第二光谱功率分布有关。在某些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于显示数字内容的显示系统，其中显示系统包括：/n一个或多个LED基的照明通道，其适应于在第一操作模式下产生引起昼夜节律的蓝光输出且在第二操作模式下产生引起较少昼夜节律的蓝光输出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180111 US 62/616,401;20180111 US 62/616,404;20181.一种用于显示数字内容的显示系统，其中显示系统包括：
一个或多个LED基的照明通道，其适应于在第一操作模式下产生引起昼夜节律的蓝光输出且在第二操作模式下产生引起较少昼夜节律的蓝光输出。


2.根据权利要求1所述的显示系统，其中引起昼夜节律的蓝光具有第一刺激昼夜节律能量特征，第一刺激昼夜节律能量特征与第一操作模式下产生的光的相关联的第一光谱功率分布有关。


3.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中引起较少昼夜节律的蓝光输出具有第二刺激昼夜节律能量特征，第二刺激昼夜节律能量特征与第二操作模式下产生的光的相关联的第二光谱功率分布有关。


4.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中一个或多个LED基的照明通道在显示系统的像素阵列中提供单独的像素。


5.根据权利要求5所述的显示系统，其中将单独的像素设置为微型LED像素或OLED像素。


6.根据权利要求4和5中任一项所述的显示系统，其中在第一操作模式和第二操作模式中使用不同类型的像素的不同组合。


7.根据权利要求6所述的显示系统，其中在第一操作模式下使用第一类型的像素，而在第二操作模式下不使用第一类型的像素。


8.根据权利要求1至3中任一项所述的显示系统，其中LED基的照明通道为显示系统中的背光系统提供一个或多个白光源。


9.根据权利要求8所述的显示系统，其中将一个或多个白光源设置为包括LED和相关联的发光介质的白光通道，发光介质在1931CIE色度图的普朗克轨迹的±7DUV内的白色颜色点处产生组合的白光。


10.根据任何权利要求8所述的显示系统，其中显示系统包括两个或更多个白色照明通道，其中在第一操作模式下使用的第一白色照明通道和在第二操作模式下使用的第二白色照明通道。


11.根据任何权利要求8所述的显示系统，其中将用于背光系统的一个或多个白光源设置为多个照明通道的组合。


12.根据权利要求11所述的显示系统，其中，多个照明通道中的每个包括LED和相关联的发光介质，所述发光介质在颜色点处产生组合的光，其中多个照明通道的组合在1931CIE色度图的普朗克轨迹的±7DUV内的白色颜色点处产生组合的白光。


13.根据权利要求12所述的显示系统，其中在第一操作模式和第二操作模式下使用不同类型的多个照明通道的不同组合。


14.一种使用权利要求1至13中任一项的显示系统产生数字显示内容的方法。


15.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法进一步包括在第一操作模式下产生引起昼夜节律的蓝光输出且在第二操作模式下产生引起较少昼夜节律的蓝光输出。


16.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法进一步包括基于外部信息操作或控制显示系统。


17.根据权利要求16所述的方法，其中所述外部信息包括季节性照明环境、天气、气候、集体情绪指标、社交网络数据的分析和类似物的一种或多种。


18.根据权利要求17所述的方法，其中所述外部信息包括一个或多个集体情绪指标，所述集体情绪指标从包含股票市场数据、新闻提要和情绪指数的组中选择。


19.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法进一步包括控制所述显示系统以反映或影响在所述显示系统附近的一个或多个用户的情绪。


20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括基于数据来控制所述显示系统，所述数据从所述显示系统附近的照明装置环境中的传感器获取。


21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括基于来自一个或多个传感器的数据来控制所述显示系统，所述传感器反映关于所述显示系统附近的一个或多个用户的信息。


22.根据权利要求21所述的方法，其中一个或多个传感器包括生理传感器、由一个或多个用户使用的各种设备上的传感器和环境传感器中的一个或多个。


23.根据权利要求21所述的方法，其中一个或多个传感器配置为感测温度、压力、环境照明条件、局部照明条件、照明光谱特征、湿度、紫外光、声音、颗粒、污染物、气体、辐射、物体或物品的位置、运动中的一种或多种。


24.根据权利要求22所述的方法，其中生理传感器包括结合在臂章、腕带、胸带、眼镜或衣服中的一个或多个可穿戴设备。


25.根据权利要求22所述的方法，其中生理传感器配置为感测人的温度、血压、心率、氧饱和度、活动类型、活动水平、皮肤电反应、呼吸频率、胆固醇水平(包括HDL、LDL和甘油三酸酯)、激素或肾上腺水平(例如皮质醇、甲状腺、肾上腺素、褪黑激素等)、组胺水平、免疫系统特征、血液酒精水平、药物含量、大量和微量营养素、心情、情绪状态、警觉和睡意中的一个或多个。


26.一种根据权利要求1至13中任一项所述的显示系统，其中：
引起昼夜节律的蓝光具有第一刺激昼夜节律能量特征，所述第一刺激昼夜节律能量特征与在第一操作模式下产生的光的相关联的第一光谱功率分布有关；
引起较少昼夜节律的蓝光输出具有第二刺激昼夜节律能量特征，所述第二刺激昼夜节律能量特征与在第二操作模式下产生的光的相关联的第二光谱功率分布有关；和
第一刺激昼夜节律能量特征和第二刺激昼夜节律能量特征分别是在第一波长值和第二波长值之间的相关联的第一光谱功率分布和第二光谱功率分布中的光谱功率的百分比，在其中形成大于第一波长值并且小于或等于第二波长值的特定波长范围。


27.根据权利要求26所述的显示系统，其中分别与第一和第二光谱功率分布中320nm<...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·V·佩特鲁利，P·K·皮卡德，
申请(专利权)人：生态照明公司，
类型：发明
国别省市：美国;US