可抑制眼轴过度增长的无红外光光源及其实现方法和灯具

1.本发明属于光生物效应及光学照明技术领域，具体而言，涉及一种可抑制眼轴过度增长的无红外光光源及其实现方法和灯具。


背景技术：

2.根据2020年6月份国家卫生健康委员会发布的《中国眼健康白皮书》，我国儿童青少年总体发生率达到53.6％，大学生近视率达到90％以上。近视的高发在公共卫生问题领域已经引起社会和国家的极大的关注，原因有以下三点：1、我国近视的发病率在过去50-60年间快速增加，高中毕业后的青年有80-90％患有近视，其中10-20％是高度近视。2、高度近视的人群易产生其他严重的眼睛疾病并有持续增加的风险，例如视网膜脱落、青光眼等，严重时将会导致失明，并且这种风险是不能被光学矫正所降低的。
3.目前已有大量的实验表明，儿童及青少年每天在户外光照三个小时以上可有效降低近视发生率。这种降低近视发生的效果与户外活动的类型无关，只与光照时间的长短有关。研究人员认为太阳光对近视的发展有抑制作用，但学习压力的增大很难让儿童和青少年保持平均每天三个小时以上的户外活动时间。另外，室外太阳光直射下的照度可达到十几万勒克斯，不可用于室内照明。同时，科学实验已证明，单色红光照明可抑制猕猴眼轴长度的发展，但是单色红光并不适合作为日常照明使用。因此，开发能够有效抑制近视发生的室内照明光源就显得尤其重要。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种可抑制眼轴过度增长的无红外光光源及其实现方法和灯具，以降低近视的发生率。
5.本发明的技术方案：一种可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，所述光源的发光光谱为360nm-780nm的无红外光连续光谱。
6.进一步地，所述无红外光连续光谱在光谱功率最大值归一化后，其分布范围在下述曲线a与曲线b之间，其中曲线a、曲线b由下表所列的坐标点依次连线而成，其中x轴为波长，y轴为经过归一化后的相对光谱功率：
[0007][0008]
进一步地，所述无红外光连续光谱在光谱功率最大值归一化后，其分布范围在下述曲线c与曲线d之间，其中曲线c、曲线d由下表所列的坐标点依次连线而成，其中x轴为波长，y轴为经过归一化后的相对光谱功率：
[0009][0010]
进一步地，所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源的实现方法，通过以下任意一种方式实现：
[0011]
(1)采用可发出不同波长光线的led芯片或者芯片组合进行发光，形成所述无红外光光源；
[0012]
(2)采用至少一种波长的芯片或者芯片组合激发荧光粉进行发光，形成所述无红外光光源；
[0013]
(3)采用可透过波长为360nm-780nm的匀光装置或透光装置，形成所述无红外光光源。
[0014]
其中，所述方法(1)中的芯片组合包括：第一芯片模组产生至少一个峰值波长在360nm-400nm之间、第二芯片模组产生至少一个峰值波长在401nm-480nm之间、第三芯片模组产生至少一个峰值波长在481nm-550nm之间、第四芯片模组产生至少一个峰值波长在551nm-600nm之间、第五芯片模组产生至少一个峰值波长在601nm-680nm之间、第六芯片模组产生至少一个峰值波长在681nm-780nm之间。
[0015]
所述方法(2)中的荧光粉包括但不限于近紫外荧光粉、青色荧光粉、绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉、深红色荧光粉。
[0016]
进一步地，基于上述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，本发明还提供了一种灯具，包括如上所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，该光源发出波长360nm-780nm的无红外光连续光谱的光线。所述灯具包括但不限于台灯、直下式平板灯、条形灯、射灯、球泡灯、吸顶灯、壁灯、吊灯、移动式灯具、轨道式灯具、嵌入式灯具、显示屏。
[0017]
本发明具有以下显著特点：通过对比自然光源和大量的室内光源光谱后，根据人类视觉发育的特征合成了上述无红外光光谱的光源，并经过严格的猕猴实验，证明它能显著地减少青少年猕猴眼轴的过度增长。由于眼轴的过度增长是诱发青少年近视发生发展的重要原因，所以采用该光谱生产的光源和灯具作为室内常规照明，能有效抑制儿童和青少年眼轴的过度增长，从而降低青少年近视的发生。另外，该光源及其制作的灯具的光谱中去除了人眼不敏感的长波红光780-800nm的部分，可以有效提高光源的发光效率。
附图说明
[0018]
图1是本发明实施例所述光源的光谱功率分布示意图之一。
[0019]
图2是本发明实施例6与对照led对猕猴眼轴增加量的比较图。
具体实施方式
[0020]
以下通过实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再做进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0021]
若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，所述“第一”、“第二”限定的技术特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。此外，所述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。各实施例之间的技术方案可以相互结合，但必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础。
[0022]
本发明的实施例选取猕猴作为研究对象主要有以下原因：第一、ying qiao-grider等人的研究发现猕猴与人类眼睛在功能、结构上以及发育的过程都非常相似。考虑到猕猴和人类的年龄跨度，torczynski认为猕猴1岁相当于人类的3-4岁。对于视觉敏感度和差异敏感度的相对速率，boothe等人认为在发育成熟速度猕猴比人快4倍。因此，使用猕猴作为研究对象能在更短的时间内的帮助我们了解人类屈光的发育变化过程，这是近视研究的重要基础。如果结合对环境因素，如对光源光谱的研究，则是解决青少年近视问题的一个非常有效的途径。第二、与人类一样，猕猴是三元色视觉物种。而另一种近视研究中常用的实验动物——树鼩，由于缺乏opn1mw和opn1mw2的中波长感光蛋白的关键基因，树鼩只能看到两种颜色，是二元色视觉物种。鸡和豚鼠也是近视研究的常用动物，但在基因上与人类相差过大，从它们得到的研究结果很难外推到人上，有时甚至出现相反的结果。所以，猕猴作为公认的研究近视的最佳实验动物，以它们为实验对象得到的实验结果外推到人上是有保障的。
[0023]
本发明实施例所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，采用了一种新型的连续光谱，其波长范围为360nm-780nm。如图1所示，该新型连续光谱的特点在于：将该光谱的光谱功率(y轴)在最大值归一化后，其相对光谱功率范围在曲线a与曲线b之间，两条曲线的坐标见下表所列，其中x轴为波长(nm)，y轴为相对光谱功率。
[0024][0025]
另一实施例中，所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，采用的连续光谱波长范围为360nm-780nm。优选范围在于：将该光谱的光谱功率(y轴)在最大值归一化后，其相对光谱功率范围在曲线c与曲线d之间，两条曲线的坐标见下表所列，其中x轴为波长(nm)，y轴为相对光谱功率。
[0026][0027]
经过测试，以上述连续光谱为光源生产的照明灯具，发出的紫外光的比例低，完全符合国家标准gb/t 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全性》的安全范围。采用该光谱生产的光源和灯具作为室内常规照明，能有效减缓眼睛正视化发育中眼轴的过度增长，从而起到预防近视或减缓近视发展程度的作用。
[0028]
如下表所列，为本发明实施例1-11的光谱对照表，其中x轴为波长(nm)，y轴为相对光谱功率。
[0029][0030]
本发明实施例所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，可以通过以下方法实现：
[0031]
方法(1)、为了能够发出上述连续光谱的光源，可采用发出不同波长光线的led芯片或者led芯片组合进行发光，可选择gainn，sapphire，gap，algainp，gaas等芯片组合排布。
[0032]
其中，不同类型的led芯片或者led芯片组合的数量取决于所模拟的光谱曲线的精度。所述多个led芯片排布中第一芯片模组产生至少一个峰值波长在360nm-400nm之间、第二芯片模组产生至少一个峰值波长在401nm-480nm之间、第三芯片模组产生至少一个峰值波长在481nm-550nm之间、第四芯片模组产生至少一个峰值波长在551nm-600nm之间、第五芯片模组产生至少一个峰值波长在601nm-680nm之间、第六芯片模组产生至少一个峰值波长在681nm-780nm之间。
[0033]
方法(2)、为了发出以上连续光谱的光源，也可以通过能发出一种或者几种特定波长的芯片激发荧光粉的方式进行发光，从而制造发出该新型光谱的照明光源。其中荧光粉包括但不限于近紫外荧光粉、青色荧光粉、绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉、深红色荧光粉。上述荧光粉的组合可实现360-780nm的光谱曲线，其中不同类型的led芯片和荧光粉组合的数量取决于所模拟的光谱曲线的精度。
[0034]
方法(3)、为了发出以上连续光谱的光源，还可以选择使用能够透过该新型光谱的匀光装置，作为光线导入的过滤装置，以此用其他光源来获得该新型特殊光谱，进而制造光源。
[0035]
进一步地，基于上述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，本发明还提供了一种灯具，包括如上所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，该光源发出波长360nm-780nm的连续光谱的光线。所述灯具包括但不限于台灯、直下式平板灯、条形灯、射灯、球泡灯、吸顶灯、壁灯、吊灯、移动式灯具、轨道式灯具、嵌入式灯具、显示屏等。
[0036]
具体试验例：
[0037]
我们采用上述实施例6制作成照明灯具，以猕猴作为实验对象，通过下述的试验来
验证本发明抑制眼轴过度增长的效果。
[0038]
该实验用猕猴进行，在照度500lux相同的背景条件下，对两岁左右的猕猴在黑暗环境中进行照明，对比猕猴的眼轴发育情况。实验分为两组，第一组为实验组，采用本发明实施例6制作的灯具；第二组为对照组，选用的是一种市面上常用的标称色温为5000k的led照明灯具。经过六个月时间的光照实验，得到了两组猕猴的眼轴发育数据。如图2所示，数据表明：相较于对照组，实验组使用实施例6制作的灯具可以明显减缓猕猴眼轴的增长(p《0.05)。
[0039]
通过对比自然光源和大量的室内光源光谱后，根据人类视觉发育的特征合成了上述新型光谱，经过严格的猕猴实验，证明它能显著地减少青少年猕猴眼轴的过度增长。由于眼轴的过度增长是诱发青少年近视发生发展的重要原因，所以采用该光谱生产的光源和灯具作为室内常规照明，可以有效降低青少年近视的发生。另外，该光源及其制作的灯具的光谱中去除了人眼不敏感的长波红光780-800nm的部分，可以有效提高光源的发光效率。
[0040]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，其特征在于，所述光源的发光光谱为360nm-780nm的无红外光连续光谱。2.根据权利要求1所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，其特征在于，所述无红外光连续光谱在光谱功率最大值归一化后，其分布范围在下述曲线a与曲线b之间，其中曲线a、曲线b由下表所列的坐标点依次连线而成，其中x轴为波长，y轴为经过归一化后的相对光谱功率：3.根据权利要求1所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，其特征在于，所述无红外光连续光谱在光谱功率最大值归一化后，其分布范围在下述曲线c与曲线d之间，其中曲线c、曲线d由下表所列的坐标点依次连线而成，其中x轴为波长，y轴为经过归一化后的相对光谱功率：4.一种可抑制眼轴过度增长的无红外光光源的实现方法，其特征在于，所述方法通过以下任意一种方式实现：(1)采用可发出不同波长光线的led芯片或者芯片组合进行发光，形成所述无红外光光源；(2)采用至少一种波长的芯片或者芯片组合激发荧光粉进行发光，形成所述无红外光光源；(3)采用可透过波长为360nm-780nm的匀光装置或透光装置，形成所述无红外光光源。5.根据权利要求4所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源的实现方法，其特征在于，所述方法(1)中的芯片组合包括：第一芯片模组产生至少一个峰值波长在360nm-400nm之间、第二芯片模组产生至少一个峰值波长在401nm-480nm之间、第三芯片模组产生至少一个峰值波长在481nm-550nm之间、第四芯片模组产生至少一个峰值波长在551nm-600nm之间、第五芯片模组产生至少一个峰值波长在601nm-680nm之间、第六芯片模组产生至少一个峰值波长在681nm-780nm之间。6.根据权利要求4所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源的实现方法，其特征在于，所述方法(2)中的荧光粉包括但不限于近紫外荧光粉、青色荧光粉、绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉、深红色荧光粉。7.一种灯具，其特征在于，包括如权利要求1至3中任一项所述可抑制眼轴过度增长的无红外光光源，该光源发出波长360nm-780nm的无红外光连续光谱的光线。
8.根据权利要求7所述的灯具，其特征在于，所述灯具包括但不限于台灯、直下式平板灯、条形灯、射灯、球泡灯、吸顶灯、壁灯、吊灯、移动式灯具、轨道式灯具、嵌入式灯具、显示屏。

技术总结
本发明公开了一种可抑制眼轴过度增长的无红外光光源及其实现方法和灯具，其所述光源的发光光谱为360nm-780nm的无红外光连续光谱。本发明通过对比自然光源和大量的室内光源光谱后，根据人类视觉发育的特征合成了上述无红外光光谱的光源，能够显著地减少眼轴的过度增长，采用该光谱生产的光源和灯具作为室内常规照明，能有效抑制儿童和青少年眼轴的过度增长，从而降低青少年近视的发生。另外，该光源及其制作的灯具的光谱中去除了人眼不敏感的长波红光的部分，可以有效提高光源的发光效率。可以有效提高光源的发光效率。可以有效提高光源的发光效率。


技术研发人员：胡新天 胡英周
受保护的技术使用者：中国科学院昆明动物研究所
技术研发日：2022.08.15
技术公布日：2023/7/11