技术领域
[0001] 本
发明涉及一种影响
脊椎动物的体温调节的方法以及用于此目的的照明控制设备。本发明还涉及一种
气候控制系统。
背景技术
[0002] 已经知道照明是用于控制室内环境的一个重要因素。光会促进感知、可以产生令人愉悦的氛围以及对我们的
生物钟提供强
力的刺激，从而支持健康的活动－睡眠循环。
[0003] 人类的昼夜生理（24小时）节奏伴随有人体的体核温度（core body temperature）（CBT）的24小时的几乎呈
正弦波形状的变化。CBT变化的峰峰值通常是大约0.7摄氏度。CBT最小值通常出现在夜间，大约在自然苏醒之前的1－2小时。夜间的黑暗与荷尔蒙褪黑
激素的分泌峰值相关联。褪黑激素加强与黑暗有关的行为，这对人类来说就意味着睡眠。
睡眠与较低温度相关联，而活动则与较高温度相关联。远端
皮肤（手、脚）与近端皮肤（大腿、腹部）之间的温度差可以促进睡眠的发生。对于快速睡眠发生来说至关重要的是，身体可以通过利用远端皮肤区段释放热量以便从体核向环境耗
散热量，从而允许体核温度下降。这表明体温调节可以被用作控制个体的睡意的一种措施。暴露于夜间光会抑制夜间褪黑激素分泌从而影响体温调节，这是因为褪黑激素峰值通常与CBT的最小值相关联。通过影响褪黑激素
水平以及对生物节律进行
相移，光对于体温调节具有间接影响。
[0004] 较不为人所知的是，光对于人体内的体温调节还有直接影响。暴露于明亮光会降低体核温度，即使在锻炼期间也是如此。
光源的
色温越高，这一效果就越强，但是在高水平下这一效果可能会出现饱和。暴露于明亮光的CBT降低效果可能会在暴露结束之后持续几小时。在日间暴露于明亮光超过几小时似乎会降低CBT
阈值，高于该阈值会发生皮肤血管舒张和前臂出汗。
[0005] 在日间暴露于明亮光之后，对象在寒冷的下午或傍晚感觉没有那么冷。这些发现表明，由于在日间暴露于明亮光的影响，导致体核温度的设定点降低。降低的CBT设定点对于皮肤血流量也有影响。在寒冷环境中，表皮血流量必须增大以促进热损耗，从而可以把CBT保持在更低水平。
[0006] 不仅已经知道光强度会起到体温调节的作用，而且光的色温也可以被用于体温调节。当比较3000、5000和7500K照明时，紧接在热水浴（40℃）之后的直肠温度在3000K的浴室照明下的增高最多，并且在浴后保持所述较高值。这证实了以下观察：更高色温的光导致CBT的更低设定点。当个体正在沐浴时，其表皮血流量必须较低，从而使得由于来自沐浴的热吸收而导致的CBT增高是最小的。当CBT设定点降低时，表皮血流量进一步减小，以尝试最小化体核的加热。但是在离开热水之后，个体的表皮血流量快速增多。这就允许个体排除过多的热量，从而允许CBT降低到其设定点。较低的CBT设定点将在浴后增加表皮血流量，并且将减小个体在离开水之后的皮肤温度下降。
[0007] 总而言之，可以说照明的强度和色温对暴露于所述照明的脊椎动物的体温调节具有直接影响。科研结果表明，体核温度的设定点随着强度和色温的提高而降低。
[0008] 公开号为WO 2008/120127的国际
专利申请总体上公开了一种用于模仿及控制自然日光的交互系统和用户
接口，这例如是通过响应于操纵输入设备在一整天当中或其他时间段内改变人工光的属性而实现的，其中所述输入设备比如是旋钮、滑动器、指示器以及/或者具有指示标的拨盘。更具体来说，被转让给本发明的受让人的WO 2008/120127公开了一种交互式照明控制系统，其包括适于耦合到处理器的用户接口。所述处理器还耦合到
存储器，其被配置成接收来自用户接口的用户输入并且根据（接收自用户接口的）用户输入控制至少一个光源，以及/或者执行存储在所述存储器中的预定程序或光脚本。所述光脚本包括用以控制各个光源以便根据一个或多个因素（比如日间时、年中日期、季节、天气等等）提供预定的静态和/或动态改变的照明的指令，这是通过改变由各个光源提供的光属性而实现的，所述光属性比如有强度（即调光功能）、
颜色、
色调、
饱和度、方向等等。因此，WO2008/120127的系统便于进行自然日光模仿，并且没有解决前面所讨论的与体温调节有关的问题。
发明内容
[0009] 本发明的一个目的是提供一种用于影响脊椎动物的体温调节的方法和照明控制设备。
[0010] 该目的是通过由独立
权利要求限定的本发明实现的。优选
实施例由
从属权利要求限定。
[0011] 根据本发明的第一方面，提供一种影响脊椎动物的体温调节的方法，所述方法包括以下步骤：基于预定标准，从多组光颜色当中选择特定的一组。光颜色已经基于特定颜色的主导
波长而被归类到各组中，其中每一组颜色被设置成按照特定方式影响脊椎动物的体温调节。此外，所述方法还包括以下步骤：生成控制
信号以便根据所选颜色组控制从至少一个光源发出的光的主导波长；以及将所生成的
控制信号发送到（多个）光源以使得所述（多个）光源发出具有所选颜色组的光，从而基于所述预定标准影响暴露于由所述（多个）光源发出的具有所选颜色组的光的脊椎动物的体温调节。
[0012] 根据本发明的第二方面，提供一种用于影响脊椎动物的体温调节的照明控制设备，所述设备包括处理器和发送器。所述处理器被设置成基于预定标准从多组光颜色当中选择特定的一组。光颜色已经基于对应颜色的主导波长而被归类到各组中，其中每一组颜色被设置成按照特定方式影响脊椎动物的体温调节。所述处理器还被设置成生成控制信号，以便根据所选颜色组控制从至少一个光源发出的光的主导波长。所述发送器被设置成将所生成的控制信号发送到（多个）光源以使得所述（多个）光源发出具有所选颜色组的光，从而基于所述预定标准影响暴露于由所述（多个）光源发出的具有所选颜色组的光的脊椎动物的体温调节。
[0013] 根据本发明的第三方面，提供一种气候控制系统，其被设置成可以连接到本发明的照明控制设备。所述系统包括气候控制设备，其被设置成对由所述照明控制设备的处理器生成的控制信号做出响应，其中根据预定标准来适配由所述气候控制设备释放的
流体的特性。
[0014] 本发明的基本想法是基于颜色的主导波长将光的颜色归类到各组中。给出周围温度升高的感觉的颜色是在所谓的色相环上处在红色与黄色之间的颜色（例如红色、橙色、黄橙色、纯黄色）；就主导波长λd而言，即576nm<λd<700nm的颜色。给出周围温度较低的感觉的颜色是在色相环上处在绿色与蓝色之间的颜色（例如绿色、蓝绿色、蓝色）；就主导波长λd而言，即460nm<λd<520nm的颜色。因此，每一个颜色组被设置成按照特定方式影响个体对周围温度的感知，或者实际影响个体的生理体温调节。也就是说，不仅可以影响对于周围温度的感知，而且还可以影响个体的内部生理过程，这是因为可以影响个体的体核温度。颜色的色调可以被视作一个感知属性，而主导波长则是其物理类比。
[0015] 在将各种颜色归类到不同组中之后，可以基于预定标准选择特定的一组颜色，其中一条标准是个体应当把周围温度感知为高于其实际情况，而另一条标准则可以是个体应当把周围温度感知为低于其实际情况。随后，生成控制信号，以便根据所选颜色组控制从至少一个光源发出的光的主导波长。最后，将所生成的控制信号发送到将被控制的（多个）光源，从而基于所述预定标准影响正暴露于所述（多个）光源的个体的体温调节。
[0016] 本发明的有利之处在于，采用有色照明来改变个体对周围温度的感知，从而对于供热和
空调系统实现节能。通过使用照明控制设备来改变光的颜色而得到一种灵活的解决方案，这是因为所述设备很容易促进改变到被感知为比实际室温更温暖或更凉爽的环境。显而易见的是，对于涂料
墙壁之类的传统解决方案无法同样容易地实现这一点。本发明可以有利地被用于照明墙壁和/或
天花板、支柱等等，或者产生发光的墙壁、
天花板、地板等等。可以例如根据日间时或主观体验（比如个体感觉到热或冷）来调节光的强度和/或颜色。
[0017] 此外，根据本发明的一个实施例，为了更好地获得提高的或降低的感知周围温度，所述颜色需要具有足够的饱和度水平。这些水平通常由本领域技术人员已知的CIE1931
色度图定义。此外，还通过参考白点的选择来决定特定色调的饱和度水平。将颜色系统中的白点选在6500K（日光）处将是通常的选择，其同时适合于温暖和凉爽的颜色。这也可以被用于室内空间中的周围白色照明。因此，在把光的颜色归类到各组中时，有利地还把颜色饱和度纳入考虑，并且由CIE1931色度图所定义的属性可以构成用于把光的颜色归类到各组中的
基础。但是还可以通过调节周围白色光的色温来增强“温暖”或“凉爽”色调的体验。
[0018] 在一个替换实施例中，可以通过调节参考白点的色温来增强所感知到的颜色或色调的“温暖度”。通过使用低于3000K的白点色温可以增强温暖度，这是在于将“温暖的”白色与温暖的色调相组合。
[0019] 在本发明的另一个实施例中，所述照明控制设备被设置成可以连接到为该照明控制设备提供周围温度的度量的
温度计，因此所述周围温度构成用于控制光的所述预定标准。在一个实例中，在夏日当中测得室温为25℃，并且将其反馈给所述设备。作为一种替换方案（或补充方案），通过降低温度，可以选择“凉爽的”光颜色，例如蓝色。因此暴露于所述光源的个体将把周围温度感知为被降低。
[0020] 此外，本发明的一个很大的优点在于可以减少诸如空调器之类的气候和/或供热控制系统的
能量消耗，这是因为当人类暴露于特定颜色的光时会将周围温度感知为更高或更低。因此，通过把个体暴露于具有“温暖”颜色的光，例如红色或黄色，则有可能降低周围温度并且仍然令所述个体将周围温度感知为与实际降低周围温度之前的情况相同。通过把个体暴露于具有“凉爽”颜色的光，个体将把周围温度感知为更凉爽，从而降低了对于空调系统的需求。因此对于供热和气候系统有可能实现显著的节能。
[0021] 此外还提供了一种气候控制系统，其可以连接到前面描述的本发明的照明控制设备并且还包括用于进行智能气候控制的气候控制设备。因此，本发明的照明控制设备与HVAC（供热、通
风与空调）设备相组合还被称作气候控制设备。在本发明的气候控制系统中，HVAC设备的输出对用于控制（多个）光源的所述预定标准做出响应。举例来说，假设朝向色标的红色－黄色区域调节照明系统的（多个）光源的颜色，则可以降低气候控制系统的输出温度，这是因为光的“更温暖的”颜色将导致对于个体而言的更高的感知周围温度。还可以替换地响应于光的受控属性来调节除了温度之外的气候控制系统的其他参数，比如湿度、气流、纯度等等。因此，所述气候控制设备被设置成对由照明控制设备的处理器生成的控制信号做出响应，其中根据用于控制光的预定标准来适配由气候控制设备释放的流体特性。
[0022] 大多数可以买到的HVAC系统在节能方面是最优的，并且执行起来相当好。但是其主要
缺陷在于被设计成响应于诸如温度和/或湿度之类的纯物理参数而操作。其弱点在于没有采用人类对光的感知以变得在节能方面更加高效。对于所述特定的气候控制系统，在控制HVAC设备输出时将人类对光的感知纳入考虑，从而允许实现更高的能量效率。
[0023] 所使用的光源可以是LED光源、白炽光源、卤素光源、
荧光光源或金属卤素光源当中的任一种。将要影响其体温调节的个体可以被暴露于多于一个光源。
[0024] 本发明的应用领域很多。举例来说：在办公室或会议室中，通过分别在墙壁或天花板上或者在独立式或悬挂式装饰照明器上使用凉爽和温暖的颜色来降低空调或供热方面的能量成本；
本发明可以应用在有新鲜或冷却产品存在的超市中。在冬天时，可以使用更低的周围温度，同时使用温暖的颜色令顾客保持舒适。这样做的有利之处在于，可以更长时间保鲜产品，特别是没有被冷却的水果和蔬菜。此外，这样还会导致预定用于为超市
建筑物供热的能量消耗减少。此外，与
冰箱和冰柜中的冷却有关的能量消耗可以减少，这是因为周围温度被降低；
本发明可以应用在有其他产品存在的超市中。在夏天时，可以使用更高的周围温度，同时使用凉爽的颜色令顾客保持舒适。这样做的有利之处在于，可以减少与使用空调来冷却建筑物有关的能量消耗；
根据前面给出的节能原理，本发明可以应用在酒店房间、家庭、养老院、病房、学校等处。
[0025] 应当提到的是，本发明涉及在权利要求书中记载的各项特征的所有可能组合。当研究所附的权利要求书和下面的描述时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员会认识到，可以组合本发明的不同特征以产生除了下面所描述的之外的其他实施例。
附图说明
[0026] 下面将参照其中示出了本发明的一个或更多实施例的附图来更加详细地描述本发明的上述和其他方面。
[0027] 图1示出了已知的CIE1931色度图。
[0028] 图2示出了根据本发明的一个实施例的照明控制设备。
[0029] 图3示出了根据本发明的另一个实施例的照明控制设备。
[0030] 图4示出了根据本发明的一个实施例的气候控制系统，所述气候控制系统使用了图2和3中所示的照明控制设备。
具体实施方式
[0031] 图1示出了公知的CIE1931色度图。该图代表对于个体可见的所有色度。所述色度近似通过舌状区域1中所示的已标记区段来表示。舌状区域1的曲边2对应于波长以纳米标示的单色光。舌状区域1下部的直边3在单色光中没有对应存在。饱和度较低的颜色出现在图1的内部，其中区段10代表中心处的白色。图1中所示的其他区段包括对应于粉色的区段12、对应于绿色的区段14、对应于蓝色的区段18、对应于红色的区段25和对应于黄色的区段29，以及对应于其间的颜色的多个其他区段。在本发明的一个实施例中，利用CIE1931色度图的属性将光的颜色归类到各组中。给出周围温度升高的感觉的颜色是在所谓的色相环上处在红色（即区段25）与黄色（即区段29）之间的颜色（例如红色、橙色、黄橙色、纯黄色）；就主导波长λd而言，即576nm<λd<700nm的颜色。给出周围温度较低的感觉的颜色是在色相环上处在绿色（即区段14）与蓝色（即区段18）之间的颜色（例如绿色、蓝绿色、蓝色）；就主导波长λd而言，即460nm<λd<520nm的颜色。
[0032] 此外，根据本发明的一个实施例，为了更好地获得提高的或降低的感知周围温度，所述颜色需要具有足够的饱和度水平。这些水平通常由图1中所示的CIE1931色度图定义。此外，还通过参考白点的选择来决定特定色调的饱和度水平。将颜色系统中的白点选在6500K（日光）处将是通常的选择，其同时适合于温暖和凉爽的颜色。这也可以被用于存在于室内空间中的周围白色照明。因此，在把光的颜色归类到各组中时，有利地还把颜色饱和度纳入考虑。但是还可以通过调节周围白色光的色温来增强“温暖”或“凉爽”色调的体验。因此，图1的色度图被用来定义每一个颜色区段的饱和度水平范围，对于该范围所述颜色可以被归类为“红色”、“橙色”、“蓝色”等等。此外还应当提到的是，对应于特定色调的饱和度水平还由参考白点的选择决定：为了确保沿着穿过该白点和CIE1931色度空间的边界上的饱和色调的一条线的“温暖的”颜色，参考白点的色温应当优选地是6500K（日光）或更低；并且
为了确保沿着穿过该白点和CIE1931色度空间的边界上的饱和色调的一条线的“凉爽的”颜色，参考白点的色温应当优选地是6500K（日光）或更高。
[0033] 将颜色图中的白点选在6500K（日光）处将是通常的选择，其同时适合于温暖和凉爽的颜色。该白点也可以被用于存在于其中应用本发明的照明控制设备的室内空间中的周围白色照明。
[0034] 图2示出了根据本发明的照明控制设备100的一个实施例。个体102暴露于来自发出具有一定特性的光的多个光源101的光。取决于将要实现的效果，从所述多个光颜色组当中选择特定的一组。所归类的各组可以被存储在合并于控制设备100中的存储器103内。可替换地，所述各组可以被远程存储，并且所述设备通过因特网或无线连接获取所选的一组。假设预定标准是个体应当把周围温度感知为凉爽，则可以选择包括波长为大约470nm的发蓝颜色的一组。随后，由处理器104生成控制信号，以便根据所选的（发蓝的）该组控制从光源101发出的光的波长。所述控制信号由合并于照明控制设备中的发送器105通过引线106发送，从而使得光源发出其颜色与所选波长相符的光，从而在所期望的方向上影响所暴露的个体102的体温调节。
[0035] 在一个特定实施例中，个体可以自己例如通过连接到照明控制设备10的小
键盘（未示出）向所述设备提供反映诸如“我感觉冷”之类的感受的主观标准。
[0036] 图3示出了根据本发明的一个实施例的照明控制设备200。温度计206与照明控制设备200进行通信，以便为所述设备提供周围温度的测量值。所述温度计可以是安装在暴露于光源201的房间的墙壁上的传统温度计，或者替换地可以通过附着到个体202上的
传感器的形式来具体实现，其用于测量周围温度并且用于将测量值无线发送到照明控制设备。同样地，根据预定标准，从多组当中选择一组颜色。举例来说，对于17－19℃的周围温度，所述标准可以是个体应当把温度感知为显著地更加温暖，从而需要选择其主导波长为例如670nm的一种颜色（红色），而对于19－21℃的周围温度，所述标准可以是个体应当把温度感知为略微更加凉爽，从而需要选择其主导波长为例如590nm的一种颜色（橙色）。对于21－23℃的周围温度，所述标准可以是个体应当把温度感知为中性，从而需要选择其主导波长为例如550nm的一种颜色（发黄的绿色）或者可能将光关断。另一方面，对于23－25℃的周围温度，所述标准可以是个体应当把温度感知为略微更加凉爽，从而需要选择其波长为例如510nm的一种颜色（绿色），而对于25－27℃的周围温度，所述标准可以是个体应当把温度感知为显著地更加凉爽，从而需要选择其波长为例如460nm的一种颜色（蓝色）。
[0037] 因此，处理器204根据将要实现的标准来选择颜色组，并且生成控制信号以便根据所选颜色组来控制从光源201发出的光的波长。所述控制信号由合并于照明控制设备中的发送器205无线发送，从而使得光源发出其颜色与所选波长相符的光，从而按照适当的方式影响所暴露的个体202的体温调节。图3的传感器206例如可以被实施为腕套，其可能与诸如脉率计之类的锻炼设备相组合。取代使用发送器，照明控制设备200可以包括收发器，其能够接收来自温度传感器206的适当信号以及向光源201发送控制信号。
[0038] 图4示出了根据本发明的一个实施例的气候控制系统，所述气候控制系统可以连接到图2和3中所示的照明控制设备。在图4所示的气候控制系统中，图2和3中所示的照明控制设备与气候控制设备相组合。照明控制设备300与发出具有一定特性的光的多个光源301进行通信，个体302暴露于所述光源。取决于将要实现的效果，从存储器303选择多个光颜色组当中的特定的一组。假设预定标准是个体应当把周围温度感知为温暖，则可以选择包括波长为大约575nm的黄色的一组。随后，由处理器304生成控制信号，以便根据所选的（黄色的）该组控制从光源301发出的光的波长。所述控制信号由发送器305无线发送，从而使得光源发出其颜色与所选波长相符的光，从而在所期望的方向上影响所暴露的个体302的体温调节。在该具体实例中，光源301将发出黄色光，从而使得个体302将周围温度感知为更加温暖。
[0039] 关于这方面，发送器305将控制信号无线传送到气候控制设备307，以便降低所释放空气的热量。如果气候控制设备307被包括在照明控制设备300中，则一般不通过无线接口传送控制信号，这是因为在这种情况下气候控制设备307通常与照明控制设备300被包括在相同的外罩中。因此，当选择个体暴露于其中的“温暖的”颜色时，个体将周围温度感知为是恒定的，尽管由气候控制设备释放的热量的温度被降低。因此可以实现节能。
[0040] 气候控制设备可以包括用户接口，用户可以通过所述用户接口编程所期望的气候参数，例如所期望的20℃设定温度。此外，气候控制设备还可以包括控制
算法，其将控制与用户所设定的温度的偏差，这是通过在变暖时自动降低所释放的空气的设定温度或者在利用空调冷却时升高所释放的空气的设定温度而实现的，并且同时通过令
控制器调节由光源发出的光的颜色来补偿所述偏差。
[0041] 所示出的照明控制设备和气候控制设备通常包括一个或更多
微处理器或者具有计算能力的某种其他设备，例如专用集成
电路（ASIC）、现场可编程
门阵列（FPGA）、复杂
可编程逻辑器件（CPLD）等等，以便控制光源属性和气候控制设备输出，同时执行存储在诸如RAM、闪存或
硬盘之类的适当存储区域内的适当的可下载
软件。为了使得相互通信成为可能，提供了无线
通信接口。
[0042] 本领域技术人员将认识到。本发明绝不限于前面所描述的优选实施例。相反，在所附权利要求书的范围内可以有许多
修改和变型。举例来说，照明控制设备可以按照许多不同方式来实施，比如实施为独立式照明设备、实施在个人帽子中、实施在车用遮阳板中、实施在一副眼镜中、实施在PC监视器的
框架中或者实施在一般照明系统中等等。另一种实现方式可以是基于照明控制设备与作为
液晶显示器的一部分的
背光的组合。
