适配用于昼间鸟和人类的光谱灵敏度的光源的制作方法

专利名称：适配用于昼间鸟和人类的光谱灵敏度的光源的制作方法
技术领域：
各种实施方案总体上涉及包括带有基于目标鸟和人类的光吸收响应来适配的光谱能量的光源的方法和设备。
背景技术：
照明在一些应用例如牲畜生产中会是重要的考虑因素。例如，白炽光或荧光可以接通和断开以便为室内生活的禽鸟模拟日夜。已提议所谓的“长日照”照明实践促进来自奶牛的增加的每日牛奶产量。一些研究还建议例如可以由照明强度、颜色或时间表影响家禽发育行为。例如，红外照明可以促进鸡的攻击性，而过于黑暗可能导致害怕。通常，“家禽”可以指为肉或蛋饲养的驯化群鸟。家禽的典型实例可以包括鸡、火鸡、鸭、鹅、鸸鹋、鸵鸟或猎鸟。在一些情况下，家禽在禽舍中饲养。实例禽舍可以是40英尺宽和600英尺长，带有i^一英尺高的天花板。对于所谓的“肉食鸡”，为它们的肉而饲养的童子鸡，一项研究发现间歇照明的时间表导致相对于连续照明环境减少的脂肪积贮和改善的饲料转化效率。(见于Rahmi，G.等人类的“间歇照明时间表对肉食鸡表现的影响(The Effect of Intermittent Lighting Schedule on Broiler Performance)，，，Int' I.J.Poultry Sci 4 (6):396-398 (2005)。)各种类型的照明已在牲畜生产设施中采用。已使用的牲畜照明系统包括白炽灯、荧光灯和新近的LED (发光二极管)。通常，动物的光感觉包括可以响应与光能相关联的光子的感光细胞。光感受器可以位于视网膜中。感光细胞可以是视杆细胞或视锥细胞型。一些视锥细胞可能比视杆细胞对光较不灵敏，但视锥细胞可以允许对彩色进行感知。
发明概述各种设备和相关联方法包括一种光源，该光源在与昼间鸟的光谱灵敏度中的局部最大值基本上相关的波长提供光。在一个展示性实例中，光源可以主要在不由昼间鸟眼中的至少一类视锥细胞中的彩色油滴和/或视色素基本上吸收的波段中输出光。在一些实施方案中，光源可以包括发光二极管(LED)光源。不例性光源可以输出光谱分量以便在多个波长用亮度的局部最大值对昼间鸟进行照射，这些波长基本上对应于昼间鸟的光谱灵敏度视觉响应特征中的局部最大值。
各种设备和相关联方法可以进一步包括使用光源以作为电气输入激励电平的函数的基本上不同的速率调整两组波长的亮度，同时维持由人类感知的基本上白色的外观。在一个展示性实例中，当输入激励减小时，光源可以呈现人类光谱灵敏度特征，以便在色调轻微移位的情况下保持基本上白色。当输入激励减小时，光源可以同时呈现可以由昼间鸟的光谱灵敏度特征感知的显著移位色温。各种实施方案可以实现一个或多个优点。例如，一些实施方案可以通过模拟修整成鸟类自然生理学的所选择波长来改善鸟的福利和/或终生发育。一些实现方式可以进一步包括由可以在照明区中工作的人类感知的充足照明。在家禽照明应用中，例如，LED光源可以在基本上高的激励驱动，以便在鸟发育的早期阶段促进健康生长，并随着鸟的生活逐渐暗淡并色移以便促进所选择的行为。在一些实例中，例如，鸟可以感知可能是雏鸡所希望的红色的迅速减少和绿色或蓝色按比例的少量减少。在一些实例中，例如，鸟可以感知可能是种鸟生产希望的蓝色的迅速减少和绿色或红色按比例的少量减少。可以通过选择波长以 便减少在鸟不吸收或对鸟无用的波长供应的能量，来增强能量效率。例如，各种实施方案可以有利容许可以将压力最小化或模拟太阳的自然过渡的平稳的、时控的接通/断开和增加的亮度调整。各种实施方案的详情在以下附图和描述中阐述。其他特征以及优点将从描述以及附图并从权利要求明显。
附图简要说明图I示出了在用于昼间鸟的设施中的示例性照明装置。图2A示出了用于人类的和用于鸡的作为波长的函数的光谱灵敏度的示例性图表。图2B展示了在一些昼间鸟感光细胞中发现的四类油滴的光谱吸收率的示例性图表。图3-5分别描绘了示例性白炽灯、荧光灯和发光二极管(LED)光源的光谱含量。图6描绘了被适配为在与鸡的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能的示例性复合光源的特征。图7描绘了光源形成复合光源的示例性实现方式，该复合光源被适配为在与昼间鸟的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能。图8示出了用于从各种光源实施复合光源的示例性架构。图9描绘了被适配为基本上匹配昼间鸟的光谱灵敏度特征的至少多个部分的示例性光源器件。

图10是提供复合光源的示例性方法的流程图，该复合光源被适配为在与昼间鸟的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能。图11示出了示例性调节电路的示意图，该电路用于带有选择性电流分配的LED照明引擎，以便在光谱输出基本上匹配昼间鸟的约三个光谱灵敏度峰值并对人类视觉基本上呈现白色的情况下，在AC输入激励低于预定电平时绕过一群LED。图12示出了可以由参见图11 (a，b)所描述的照明引擎提供的人类和鸡光谱灵敏度的相对图表。图13展示了在输入电压激励的范围内来自RUN和BYPASSLED的光输出及其组合总输出的示例性图表。在各附图中的相似参考符号表示相似元素。
展示性实施方案的详细说明图I示出了在用于昼间鸟的农业设施中的示例性照明装置。在该实例中，图I描绘了其中照明可以在与家禽的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能的示例性家禽设施。各种实施方案可以通过主要在不由家禽眼中的至少一类视锥细胞中的彩色油滴和/或视色素基本上吸收的波段中提供能量有利实现改善的能量节省。在图I中所描绘的实例中，设施100包括断路器面板105、控制器110、配电系统115和数个LED灯组件120。一对导线125从市电传输系统提供单相AC电(例如，在50_60Hz的120-240 VAC)到该设施。当进入设施100时，AC电通过断路器面板105路由到控制器110。可以操作控制器110 (例如，在编程处理器的控制下或手动输入)从而提供AC激励的受控减少，以便经配电系统115传输到LED灯组件。LED灯组件120位于设施100内以便人 工照明居住在牲畜区中的牲畜。所描绘的LED灯组件120从来自设施的配电系统115的升高部分的电绳悬挂。在一些实现方式中，LED灯组件120可以作为固定物安装到设施100内的基础结构或支撑物上。例如，LED灯组件120可以位于设施内一个或多个高度，以便提供高隔间和/或低隔间照明。如将进一步参见图7-10所描述，照明系统可以包括带有用合适波长选择性转换处理的中间光输出信号的一个或多个类型的光源，以便主要在可以由鸟的视锥细胞的彩色油滴和着色滤光器所传输的波长中提供带有能量的光输出信号。控制器110可以可控地衰减供应到LED灯组件120的AC激励电压和/或电流。例如并且不是限制，控制器110可以充当带有例如前缘和/或后缘相位切割、脉宽调制或调幅的相控调光器。例如，至少参考由Z. Grajcar于2009年10月28日提交的标题为“用于高功率因数和低谐波失真LED照明的架构(Architecture for High Power Factor andLow Harmonic Distortion LED Lighting)” 的美国临时专利申请序列号 61/255,491 的图I进一步详细描述了用于调制AC激励的示例性途径，该申请的全部内容通过引用结合在此。控制可以是例如手动的或自动控制的，以便提供光暗循环(带有由LED灯电路引擎的实例的操作提供的相对应色移)的所希望的定时和持续时间。例如，至少参考由Z. Grajcar于2009年10月29日提交的标题为“用于牲畜发育的LED照明(LED Lighting for LivestockDevelopment)”的美国临时专利申请序列号61/255，855的图I和6C进一步详细描述了包括用于牲畜发育的色移的照明系统的实例，该申请的全部内容通过引用结合在此。在各种实例中，控制器110可以包括相控模块以便控制基本上阻塞AC激励波形的哪一个部分供应到照明引擎，其中较少阻塞可以对应于提高的激励电平。在其他实施方案中，可以单独地或组合地使用一种或多种其他技术来调制AC激励。例如，脉宽调制单独地或与相控组合地可以用来在基本上高于基本AC激励频率的调制频率下调制AC激励。在一些实例中，AC激励信号的调制可以包括其中基本上没有激励被施加到照明弓I擎的去能模式。因此，一些实现方式可以包括与激励调制控制(例如，相控模块130)组合的断开开关(例如，固态或机械继电器)。断开开关可以串联排列，以便中断AC激励到照明引擎的供电连接。断开开关可以包括在从市电源接收AC输入并分配AC激励到灯组件120的断路器面板105上。在一些实例中，断开开关可以在断路器面板105中的节点之外的不同节点排列。一些实例可以包括排列成对自动输入信号(例如，来自可编程控制器)和/或放入预定位置(例如，移动到行进位置的末端、推入以便啮合开关等)的用户输入元件做出响应的断开开关。在一些实现方式中，设施可以用来使牲畜例如家禽、火鸡、鹅、猪、牛、马、山羊等生长。例如并且不是限制，照明装置可以用来促进昼间鸟，例如火鸡、鸭、鹦鹉或包括例如种鸡、烤鸡或蛋鸡的鸡的发育。图2A示出了在曲线205中用于鸡的和在曲线210中用于人类的作为波长的函数的光谱灵敏度的示例性图表200。人类的光谱灵敏度的示例性表示，曲线210近似呈现为带有在约555nm (绿色)的单峰值灵敏度的钟形曲线。通常如在此指代，光谱灵敏度可以理解为提供特别视觉响应的能量或功率的相互测量。在所描绘的附图中，曲线205提供呈现带有在380nm和780nm之间的波长中明显的峰值的鸡的光谱灵敏度的示例性表示。在该实例中，第一峰值在约380nm发生，第二峰值 在约490nm发生,第三峰值在约560nm发生,并且第四峰值在约630nm发生。这些实例是展示性的并且不是限制。当然，光谱灵敏度的振幅和波长以及每个峰值可以在鸟的物种之间、在物种内的个体之间变化，并随时间推移为个体鸟变化。例如，通过将个体昼间鸟的振幅和波长的光谱响应性随时间推移移位，可以响应于暴露于一组照明条件(例如，亮度和/或光谱含量)而对其进行适配。在一些情况下，视觉着色可以调整其稠度。在一些情况下，特别类型的光感受器的密度和/或分布可以随时间推移而改变，这可以随时间推移影响个体鸟的光谱灵敏度的改变。根据在图2A中的示例性图表，鸡和人类对绿色(例如，约560nm)具有相似的灵敏度。鸡对绿-蓝-紫外(例如，在约500nm)和橘-红(例如，高于约600nm到约720nm)具有
基本上较高的灵敏度。经由展示性解释，可以参见图2B进一步理解一些昼间鸟的四色视觉光谱灵敏度。图2B展示了在一些昼间鸟的感光细胞中发现的四类油滴的光谱吸收的示例性图表250。不同于一些其他动物，一些鸟具有带有过滤入射光的彩色的(例如，着色的)油滴的感光视锥细胞。研究表明这些油滴是在视色素和入射光之间分布在一些鸟视锥细胞中的高折射球形细胞器。例如，在入射光进入鸡的眼睛的视锥细胞时，彩色油滴可以在光到达视色素之前光谱地滤光。彩色油滴和视色素的组合光谱滤光效应可以基本上衰减入射光的某些波长或一个波段。一些鸟类具有展现不同波长选择响应的四类视锥细胞。这些吸收特征使入射光将衰减到的程度表示为入射光的波长的函数。在个体视锥细胞中，由于带有该四个所描绘的吸收特征之一的油滴，带有基本上在该特征的“带宽”之外的波长的光可以在不衰减的情况下基本上传输到视锥细胞中的视色素。经由作为有用解释并且不旨在作为限制的进一步背景，鸡的眼睛可以包括与提供明视觉的视锥细胞相关联的四种光敏色素。相反，人眼视锥细胞仅有三种色素。尽管人类是有三种色素的三色视觉的，但一些昼间鸟例如鸡可以是有四种色素的四色视觉的。据信特别鸟对特别波长的灵敏度部分地是使该特别波长通过的视锥细胞数目的函数。特别类型的视锥细胞的密度和分布可以因此影响鸟对在任何给定波长的光的振幅的范围的相对应灵敏度。
在一些实例中，选择性波长转换器(SWC)可以在光程中包括量子点。例如，在作为薄膜应用到模具或透镜时，量子点材料可以吸收在一个波长(例如，冷蓝色)的光中的一些，并重发射在基本上不同的波长(例如，暖红色)的光。因此，可以通过使用量子点选择第一波长的窄带光源连同波长选择性转换，来追求最优光谱输出。光源和转换媒介的合适选择可以在每个都对应于鸟光谱灵敏度峰值的一个或多个波长有利地产生带有能量的光谱输出。量子点的实例可从马萨诸塞的QDVision商购。昼间鸟包括例如据信具有任何脊椎动物的最复杂视网膜之一的各种鸡形目(可以包括火鸡、松鸡、鸡、鹌鹑和雉鸡的鸟类的目)鸟种。 昼间(例如，在白天活动)鸟类的视网膜可以包括单级中波长灵敏(MWS )视杆细胞，以及带有对光谱不同区域的最大灵敏度的四级单视锥细胞。单视锥细胞可以包括在其内段的远末端的油滴。油滴是在视色素和入射光之间位于光感受器中的高折射球形细胞器。在 单视锥细胞类型的仅一种中，油滴含有在入射光到达外段中的视色素之前将其光谱地滤光的短波长吸收类胡萝卜素。着色油滴充当长通截止滤光器，并将视锥细胞的有效灵敏度峰值移位到比在外段中所含有的视色素的通带的长波长部分更长的波长。它们还将视锥细胞的光谱灵敏度函数变窄。除眼中的视网膜光感受器之外，一些物种具有可以有助于总光谱灵敏度的其他光感受器。例如，一些物种(例如，鸡)具有当鸟笔直站立时在通常朝向天空的方向上定向的背部光感受器。例如，照明系统可以用来自上方的方向性(例如，光束图案)照明来特定地瞄准背部光感受器。图3-5分别描绘了示例性白炽灯、荧光灯和发光二极管(LED)光源的光谱含量。这些光源的输出光谱在相对光谱灵敏度特征上个别重叠，如参见图2A所描述。图3描绘了白炽光谱300的图表。曲线305反映了从General Electric可商购的60瓦DOUBLE LIFE. TM.白炽灯泡的实验测量光谱特征。图4描绘了白炽灯光谱400的图表。曲线405反映了从新泽西州的飞利浦照明公司可商购的23瓦SLS-23荧光灯泡的实验测量光谱特征。图5描绘了白炽光谱的图表。曲线505反映了从台湾的亿光电子有限公司可商购的A21/GT46H-P01/TR型高功率IW LED的排列的实验测量光谱特征。图6描绘了被适配为在与鸡的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能的示例性复合光源的特征。图表600为以下曲线表示相对亮度作为波长(nm)的函数家禽相对眼响应曲线605、示例性复合光源610、表示家禽从复合光源感知到什么的曲线615。参见图7-8描述了可以产生所描绘的光源光谱输出610的示例性实现方式。在一个展示性实例中，曲线615表示由鸡感知的对复合光源光谱的示例性特征视觉响应615。视觉响应特征是在每个波长对光源的光谱灵敏度，以及在相对应波长的鸡的灵敏度的函数。特别地,所描绘的光源特征曲线610nm在约480nm具有亮度的峰值。与该峰值相关联的通带(例如，在约460-500nm之间)表示基本上在约500nm周围的鸡光谱灵敏度的第二峰值的带宽内的能量，该带宽具有可以认为至少包括在约450-520nm之间的近似带宽。相似地，复合光源包括基本上位于分别在约560nm和约630nm的鸡的光谱灵敏度峰值的带宽内的峰值。
此外，复合光源在与鸡的光谱灵敏度局部最小值基本上对应的波长展现相对低的能含量或亮度的局部最小值。在所描绘实例中，可见复合光源在相对应灵敏度最小值(例如，在该实例中约410nm、510nm、605nm或高于约680nm)具有基本上最小的或局部的亮度最小值。图7描绘了光源形成复合光源的多种示例性实现方式，该复合光源被适配为在与昼间鸟的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能。每个实现方式可以从包括但不必需限于参见图3-5所描述的光源的一个或多个类型的光源的组合形成。一些复合光源可以进一步包括金属齒化物、高压钠、或其他高亮度放电光源。复合光源可以由单个类型光源单独地或与一个或多个光源组合地形成，以便获得被适配为在与所指定的昼间鸟的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能的复合光源。图7a_7d描绘了两个或更多个光源A-L形成复合光源的多个示例性网络。在一些实例中，光源A-L中的每一个可以每个都个体地包括一个网络，该网络包括一种单一类型 的光源(例如，至少一个荧光灯泡、一个或多个LED的网络、白炽灯泡阵列)的一个或多个元 件。每个网络都可以包括具有所选择波长输出光谱的光源，以便实现基本上匹配昼间鸟的光谱灵敏度特征的至少多个部分的所指定的复合输出。一些示例性网络可以包括以串联、并联和/或包括两个或更多个并联支路的串并联组合排列的相同类型的两个或更多个元件。在图7a中，例如，相同的激励电流流过光源A、B 二者，并且激励可以是AC或DC。在图7b中，例如，光源J和K-L是可以用不同的电压和/或电流独立激励的独立支路，并且到任一支路的激励可以是AC或DC。图8示出了用于从各种光源实施复合光源的示例性架构。在图8a中，宽带光源供应有待由选择性波长转换器(SWC)处理的光信号。SWC使用多种设备或技术来处理来自宽带光源的光信号，以便将在一个或多个所选择波长的能量含量移位到不同波长。通过光源和SWC的合适选择，可以创造复合光源以便在基本上匹配昼间鸟的光谱特征的波长输出光。在一些实施方案中，选择性波长转换器(SWC)可以在光程中包括量子点，如参见图2B所描述。在一些其他实施方案中，SWC可以包括响应于在不同波长的刺激在一个波长发射光的类磷光体材料。在一些实例中，复合光源可以使用例如串联排列的数个白炽灯泡作为基本上宽带的光源。量子点和/或磷光体的薄膜可以在LED输出的光程中提供，以便例如将一些能量从红色光谱移位到该光谱的绿色或蓝色部分。所产生的复合光源输出可以基本上匹配昼间鸟的光谱灵敏度响应特征的至少三个峰值和至少两个局部最小值(例如，基本上位于该至少三个峰值和该至少两个局部最小值的通带内)。图Sb描绘了由三个独立单色光源形成的示例性复合光源。例如，绿色、红色和蓝色LED的网络可以在网络中排列地(例如，根据图7a-7d中的任何一个)输出基本上匹配鸡的灵敏度光谱特征的组合光信号。图Sc描绘了由一个白色光源和两个独立单色光源连同SWC形成的示例性复合光源。例如，冷白色LED的网络可以用作“白色”光源，并且红色和/或蓝色LED可以用作两个单色光源。SWC可以将至少一些能量移位，以便提供基本上落入鸟光谱灵敏度特征的峰值的至少2个峰值的通带内的复合光源亮度的峰值。图9描绘了被适配为基本上匹配昼间鸟的光谱灵敏度特征的至少多个部分的示例性光源器件。在该图中，发光体基底输出通常从发光体的顶面向上指向的第一组波长。发光体可以包括光源(例如，一个或多个LED、荧光灯元件、白炽灯元件)的一个或更多单元。第一组波长经过作为薄膜或层在光程中提供的SWC。SWC可以在如以上所描述的各种实施方案中实施，包括量子点、磷光体或其组合。由SWC发射的光的光谱含量在已关于由发光体发射的光谱含量移位的波长具有至少一些能量。在该实例中的光程进一步包括一个透镜，该透镜可以或可以不包括另一 SWC元件以进一步修整复合光源的光谱含量，以便更准确地匹配鸟的光谱灵敏度特征。图10是提供复合光源的示例性方法的流程图，该复合光源被适配为在与昼间鸟的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能。方法1000可以由根据从数据存储中检索的一组指令执行操作的处理器实施。该方法的步骤中的一些或全部可以由包括在至少一 台计算机(例如桌面计算机、膝上计算机、服务器或便携电子设备)中的至少一个处理器实施。当在步骤1005开始时，方法1000包括将指数(η)初始化到一的步骤1010。然后，在步骤1015，处理器基于目标鸟的油滴吸收和视觉着色的光谱为指数选择波长，在该波长具有在灵敏度中的局部峰值。在一些实施方案中，昼间鸟的特别物种的油滴吸收信息和关于通过视色素的光谱传输的信息可以作为记录存储在数据存储中。如果在步骤1020具有灵敏度的更多峰值以鉴别，则指数增加并且波长选择步骤1015重复。当已鉴别完全部峰值时，在步骤1030存储峰值的最大数(nmax)，并且指数重设成一。然后，处理器在步骤1035执行操作以便选择光源在指数的波长供应照明。如果在步骤1040需要选择性波长转换以便将光源波长频谱与在指数处的所选择波长匹配，则处理器在步骤1045执行操作以便选择适合将所选择光源转换成指数的所选择波长的选择性波长转换器(SWC)。例如，SWC可以是单独的或与量子点的薄膜组合的磷光体。如果在步骤1050指数没有达到nmax，则指数在步骤1055增加并且光源选择步骤1035重复。当全部所选择峰值已与光源和任何所需要SWC相关联时，该方法在步骤1060终止。图11示出了示例性调节电路的示意图，该电路用于带有选择性电流分配的LED照明引擎，以便在光谱输出基本上匹配昼间鸟的约三个光谱灵敏度峰值并对人类视觉基本上呈现白色的情况下，在AC输入激励低于预定电平时绕过一群LED。特别地，LED输出的组合可以提供基本上匹配所选择昼间鸟的光谱灵敏度的光谱能量。在一些实施方案中，LED输出光谱可以由与选择性波长转换器(SWC)组合的LED (或LED的组合)提供，例如，至少参考由Z. Grajcar于2010年3月17日提交的标题为“被适配为用于昼间鸟的光谱灵敏度的光源(Light Sources Adapted to Spectral Sensitivity of Diurnal Avians)，，的美国临时专利申请序列号61/314，617的图8-10描述了其实例，该申请的全部内容通过引用结合在此。图11 (a)描绘了在此称为LED的“RUN”群的在节点A、C之间的第一群中的40个白色和12个红色LED，以及在此称为LED的“BYPASS”群的在节点C、B之间的第二群中的12个蓝色LED。图11 (b)描绘了在“RUN”群中的48个白色和6个蓝色LED，以及在“BYPASS”群中的20个红色LED。如所描绘，示例性照明引擎包括由AC (例如，基本正弦的)电压源Vl激励的电路。来自电压源Vl的AC激励由二极管D1-D4整流。在节点A，整流器的正输出端供应整流电流到作为从节点A到节点C的两个并联串的网络被连接的一组LED，LED1-LED54 (RUN LED)。在节点C，电流可以在通过第二组LED的第一路径和通过电流分配电路的第二路径之间分流。第一路径从节点C流过第二组LED，LED55-LED74 (BYPASS LED)到节点B，并然后在串联电阻Rl和R2上流过。在一些实施方案中，从电压源Vl抽取的峰值电压可以基本上取决于串联电阻Rl和R2。第二路径从节点C流过包括Q1、Q2、R3和R4的选择性电流分配电路。在一些实例 中，在中间激励电平从电压源Vl抽取的电流可以基本上取决于选择性电流分配电路。在一些实施方案中，可以修改图11 (a，b)的示意图以便在不同的串联和/或并联网络中排列LED。例如，在图11 Ca)中的RUN群可以包括LED红色和/或白色LED的三个或更多个支路。在另一实例中，在图11 (b)中的RUN群可以在自身与所描绘并联网络串联的串联和/或并联网络实例中包括一个或多个蓝色和/或白色LED。在另一实施方案中，LED的BYPASS群可以包括额外的LED以便修整光谱输出，例如数个白色(例如，冷白色)LED光源。LED1-LED74的RUN和BYPASS群可以在单个模块例如混合电路模块或组件中。在一些实例中，LED，LED I-LED 74可以排列为个体或分立封装和/或在LED群中排列。在一些实例中，个体LED可以输出全部相同的色谱。在其他实例中，LED中的一个或多个可以输出与其余LED基本上不同的颜色。各种实施方案可以利用便宜的低CRI (显色指数)LED。LED的数目是示例性的，并且不意味着限制。例如，对于在120VAC激励上的操作，红色或蓝色 LED 的数目可以是 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、20、24、或至少30个或更多个，或可以根据例如明亮度、光谱含量、在电路中的其他LED、电路排列(例如，2个或更多个并联支路)和/或LED正向电压进一步调整。可以使用所描绘排列增加白色LED的数目，以便包括从约18到约38个白色LED，例如在约21到27个LED之间。可以根据所选择LED的正向压降和从电压源Vl供应的所施加激励振幅来设计LED的数目。在节点A、C之间第一组中LED的数目可以减少以便实现改善的功率因数。例如，在节点A、C之间LED可以有利地并联放置，以便根据两组LED的相对占空比基本上平衡该两组LED的负载。在一些实现方式中，每当从电压源Vl抽取输入电流时，电流可以流过RUNLED群，同时基本上仅高于来自电压源Vl的阈值电压激励的电流可以流过BYPASS LED群。可以根据其彩色输出来选择合适的LED，以便根据例如参见图12所描述的示例性光谱创造组合光谱输出。例如并且不是限制，合适的LED的代表性实例可以包括从台湾的亿光电子有限公司可商购的EHP-A21/UB01H-P01/TR或EHP-A21/GT46H-P01/TR型；从韩国的三星 LED 有限公司可商购的 SLHNNWW629T00S0S373 或 SPMRED3215A0AEFCSC 型。可以通过将能量从一个波长转换成不同波长，例如使用选择性波长转换(SWC)技术，来修整LED中的一个或多个的光谱输出。进一步详细参考美国序列号61/314，617的图8-9来描述使用磷光体或量子点的SWC技术的实例。
图12示出了可以由参见图11 (a，b)所描述的照明引擎提供的人类和鸡光谱灵敏度的相对图表。用虚线示出了人类(例如，钟形曲线形图表)和鸡(在400-680nm之间的3个峰值)光谱灵敏度，进一步详细参考美国序列号61/314，617的图12A讨论了其实例。图12 (a)描绘了在第一亮度级的示例性照明引擎的示例性亮度图表1210，为展示目的在这里可以认为该第一亮度级是100%全亮度。同样描绘鸡和人类对这种光源的视觉响应。可以由在全亮度操作的图11 (a，b)的电路中的任意一个产生照明引擎输出。在该展示性实例中，人类视觉响应通常匹配人类光谱灵敏度特征的钟形曲线的形状和带宽。鸡的视觉响应延伸到高于和低于人类特征的“通带”的波长。鸡视觉响应在鸡光谱灵敏度和LED光源具有它们的局部最大值的波长周围达到峰值(例如，在480nm、560nm和600nm 周围)。图12 (b)表示在第一降低亮度级的包括图11 (a)的电路的照明引擎的示例性亮度图表，为展示目的在这里可以认为该第一降低亮度级是40%全亮度。还标绘了鸡和人类对这种光源的视觉响应。可以由在约40%亮度(例如，降低的输入激励电压电平)操作的图
11(a)的电路产生照明引擎输出。图12 (b)展示了 LED光源亮度具有与图12 (a)不同的光谱分布。特别地，与在BYPASS LED群中的蓝色LED相关联的蓝色(例如，低于470nm的波长)比与在图1(a)的RUN群中的红色LED相关联的红色(例如，高于约620nm的波长)的亮度更基本上衰减。不同的衰减速率可以由选择性分配电路的调节操作引起。响应于图12 (b)的光源光谱分布，人类视觉响应通常匹配人类光谱灵敏度特征的钟形曲线的形状和带宽。同样，常人可以感知光较暗，但仍有适度良好显色的白光出现。可以认为人类感知基本上是带有轻度微红色的白色。鸡对光源的视觉响应包括大部分蓝色的基本上减少的感知，同时维持基本上的绿色和红色，虽然与图12 Ca)比较亮度至少部分地减少。作为展示性实例，该微红色可以在作为带有红色含量的适度明亮的照明由鸡感知时，将以其他方式在蓝色光谱中供应的能量有利地保存，根据一些研究，该照明可以促进繁殖活动。同样，图11 (a)的电路可以有利地作为例如为种鸡定制的高效照明系统。虽然鸡感知朝向红色光谱并离开蓝色的基本色移，但图11 (a)的电路的实施方案可以进一步有利作为灯以便容许人类在宽变暗范围内用良好的显色观察。图12 (C)表示在第一降低亮度级的包括图11 (b)的电路的照明引擎的示例性亮度图表，为展示目的在这里可以认为该第一降低亮度级是40%全亮度。还标绘了鸡1215和人类1225对光源1210的视觉响应。可以由在约40%亮度(例如，降低的输入激励电压电平)操作的图11 (b)的电路产生照明引擎输出。图12 (C)展示了 LED光源亮度具有与图12 (a)不同的光谱分布。特别地，与在BYPASS LED群中的红色LED相关联的红色比与在图11 (b)的RUN群中的蓝色和/或冷白色LED相关联的蓝色的亮度更基本上衰减。不同的衰减速率可以由选择性分配电路的调节操作引起。响应于图12 (C)的光源光谱分布，人类视觉响应通常匹配人类光谱灵敏度特征的钟形曲线的形状和带宽。同样，典型的人类可以感知光较暗，但仍有适度良好显色的白光出现。可以认为人类感知基本上是带有轻度浅蓝色的白色(例如，由于在该实例中在480nm周围的小峰值)。鸡对光源的视觉响应包括大部分红色的基本上减少的感知，同时维持基本上的绿色和蓝色，虽然与图12 Ca)比较亮度较低。作为展示性实例，该浅蓝色可以在作为带有蓝-绿色含量的适度明亮的照明由鸡感知时，将以其他方式在红色光谱中供应的能量有利地保存，根据一些研究，该照明可以促进生长和非攻击性行为。同样，图11 (b)的电路可以有利地作为例如为烤鸡定制的高效照明系统。虽然鸡感知朝向蓝色光谱并离开红色的基本色移，但图11 (b)的电路的实施方案可以进一步有利作为光源以便容许人类在宽变暗范围内用良好的显色观察。图13 (a，b)展示了在输入电压激励的范围内来自RUN 1305和BYPASS 1310 LED的光输出及其组合总输出1315的示例性图表1300。图13(a)是实例LED灯的以流明为单位的示例性光输出的图表，该实例LED灯带有 基本上相似于图11 (a，b)的电路中的任意一个的电路。当AC r.m.s.电压增加到约45伏时，LED的RUN群开始传导显著的前向电流并输出光。来自RUN LED的电流在LED的BYPASS群周围转向，直到AC输入激励进一步增加到约90伏。当电压继续增加时，来自BYPASS LED的光添加到来自RUN LED的光，导致总的光输出超过仅来自RUN LED的光输出。图13 (b)按照标准化光输出和额定输入激励的百分比描绘了图13 Ca)的图表。在所描绘的实例中，总通量展现了在BYPASS电路开始传导电流并输出光的点的拐点。尽管已参考附图描述了各种实施方案，但其他实施方案是可能的。例如，复合光源的一些实施方案可以在与昼间鸟的光谱灵敏度的最大灵敏度基本上对应的波长产生最大光亮度。在一些实例中，这可以有利地增强与视觉响应感知和电能输入消耗相关联的效率。在一些进一步的实施方案中，复合光源可以在与昼间鸟的光谱灵敏度的第二最高灵敏度基本上对应的波长产生第二最高光亮度。在一些实例中，这可以有利地进一步增强与视觉响应感知和电能输入消耗相关联的效率。在一些实现方式中，例如，相似于图I的设施100的设施可以用来使牲畜例如猪、牛、马、山羊、昼间鸟(例如，鸡、火鸡)等生长。例如并且不是限制，照明可以用来促进鸡例如种鸡、烤鸡或蛋鸡的发育。在各种实施方案中，照明可以源于一个或多个LED灯，这些LED灯中的每一个都可以输出是从控制器供应的AC激励电平的函数的色温。对于不同种类的牲畜而言，色移可以是不同的以便为每个种类最优化曝光。例如，种鸡可能需要一些时期的红外光以便促进性活动。可以基于公开的研究结果或经验数据发展最优光谱分布，并且可以通过LED群的类型、数目和颜色的合适选择、带有旁路电路的LED照明引擎架构、以及变暗控制配置来提供合适光谱分布。一项研究发现在人眼的视锥细胞中的三种视色素可以具有例如在约419、531和558nm的局部灵敏度最大值(Dartnall等人，1983)。该研究进一步表示在鸡的眼睛中的四种视色素可以具有例如在约415、455、508和571nm的局部灵敏度最大值。各种光谱成分可以在不同的发育阶段对鸟类有利。例如，研究表明在蓝色或绿色光下的烤鸡可以变得比暴露于红色或白色光的相似烤鸡显著更重。(Rozenboim等人，2004)一些研究表明绿光可以使肌肉生长加速(Halevy等人，1998)并可以在早龄期刺激生长，而蓝色可以刺激较老的鸟生长(Rozenboim等人，999，2004)。一些研究已发现幼烤鸡具有对明亮光的强烈偏好(Davis等人，1997)。在一些实施方案中，可以控制材料选择和加工从而操纵LED色温和其他LED输出参数(例如，亮度、方向)以便提供将产生所希望的复合光谱输出的LED。与旁路电路的合适应用和阈值确定组合的提供所希望色温的LED的合适选择可以在输入激励范围内有利地容许色温变化的修整。可以响应于来自模拟或数字部件的信号来控制一些实现方式，这些部件可以是分立的、集成的、或每一个的组合。一些实施方案可以包括编程的和/或可编程的器件(例如，PLA、PLD、ASIC、微控制器、微处理器、数字信号处理器(DSP)，并可以包括提供单或多级数字数据存储能力，并可以是易失性的和/或非易失性的一个或多个数据存储(例如，单元、寄存器、块、页面)。一些控制功能可以在硬件、软件、固件或其任何的组合中实施。计算机程序产品可以含有在由处理器器件执行时导致该处理器执行所指定功能的一组指令。这些功能可以与和处理器可操作通信的受控器件一起执行。可以包括软件的计算机程序产品可以在存储媒质，例如电子的、磁的、或旋转的存储器件上有形地嵌入的数 据存储中存储，并可以是固定的或可移除的(例如，硬盘、软盘、拇指驱动器、CD、DVD)。在一些实现方式中，计算机程序产品可以含有在由处理器执行时导致该处理器调整照明的色温和/或亮度的指令，该照明可以包括LED照明。可以由将每个都具有独特色温和/或光输出特征的一个或多个色温的一个或多个LED与一个或多个非LED光源组合的复合照明设备操纵色温。例如并且不是限制，多色温LED可以与一个或多个荧光灯、白炽灯、卤素灯和/或汞灯光源组合，以便在激励条件的范围内提供所希望的色温特征。根据另一实施方案，可以由其他功率处理电路修改AC输入激励。例如，可以使用调光器模块，其在每个半周期中使用相控在所选择点延迟接通和/或中断电流流动。在一些情况下，谐波改善可以仍有利地实现，即使在由调光器模块使电流失真时。改善的功率因数还可以在整流正弦电压波形由例如调光器模块、可调变压器或变阻器振幅调制的情况下实现。在一些实施方案中，电气输入激励可以基本上是AC、DC (例如，电池、整流器、太阳能供电的)或其组合。在一个实例中，激励电压可以具有基本正弦波形，例如在50或60Hz的在约120VAC的线电压。在一些实例中，激励电压可以是已由调光器电路例如操作以便在每个半周期中在所选择相位延迟接通或中断断开的相控开关处理的基本正弦波形。在一些实例中，调光器可以调制AC正弦电压的振幅(例如，AC到AC转换器)，或调制整流正弦波形的振幅(例如，DC到DC转换器)。在一些实现方式中，例如，可以由变压器分接头的受控开关调制激励电压的振幅。通常，分接头的一些组合可以与数个不同的匝数比相关联。例如，固态或机械继电器可以用来从变压器的初级和/或次级绕组上的数个可用分接头中选择，以便提供最接近所希望的AC激励电压的匝数比。在一些实例中，可以由能够在操作范围内提供AC激励电压的平滑连续调整的可调变压器(例如，自耦变压器)动态调整AC激励振幅。在一些实施方案中，可以由可变速度/电压的电-机发电机(例如，柴油供电的)生成AC激励。例如，可以用受控速度和/或电流参数操作发电机，以便供应所希望的AC激励到基于LED的照明引擎，例如图I的照明引擎。在一些实现方式中，可以使用众所周知的固态和/或电-机方法提供到照明引擎的AC激励，该方法可以组合AC-DC整流、DC-DC转换(例如，降压-升压、升压、降压、回扫)、DC-AC逆变(例如，半桥或全桥、变压器连接的)、和/或直接AC-AC转换。固态开关技术可以使用例如单独或与合适的调制策略(例如，脉冲密度、脉宽、脉冲跳跃、需求等)组合的谐振(例如，准谐振、谐振)、零交叉(例如，零电流、零电压)开关技术。该文档披露了涉及被适配用于昼间鸟的光谱灵敏度的光源的多种技术。相关实例实现方式、技术或设备可以在与本披露具有共同发明人的先前提交的披露中发现。用于以AC激励将光源变暗和色移的技术的实例参考例如由Z. Grajcar于2009年8月14日提交的标题为“用于可调AC LED照明的色温移位控制(Color Temperature ShiftControl for Dimmable AC LED Lighting)” 的美国临时专利申请序列号 61/234，094 的各种附图描述，该申请的全部内容通过引用结合在此。用于将光源色移的改善的功率因数和减少的谐波失真的技术的实例至少参考例 如由Z. Grajcar于2009年8月14日提交的标题为“降低LED负载的谐波失真(Reductionof Harmonic Distortion for LED Loads)” 的美国临时专利申请序列号 61/233，829 的图20A-20C描述，该申请的全部内容通过弓I用结合在此。用于照明系统的照明引擎的进一步实施方案至少参考例如由Z. Grajcar于2009年10月28日提交的标题为“用于高功率因数和低谐波失真LED照明的架构(Architecturefor High Power Factor and Low Harmonic Distortion LED Lighting)，，的美国临时专利申请序列号61/255，491的图l、2、5a_5B、7A_7B、以及10A-10B描述，该申请的全部内容通过引用结合在此。各种实施方案可以包括用于构成从照明设备到激励源的电气连接的一个或多个电气接口。可以在向下照明的一些实施方案中使用的电气接口的实例至少参考例如由Z. Grajcar于2009年10月27日提交的标题为“灯组件(Lamp Assembly)”的美国设计专利申请序列号29/342，578的图1-3或5进一步详细披露，该申请的全部内容通过引用结合在此。代替螺纹螺钉型接口，一些实施方案可以包括一段活动照明型插座以便接收示例性灯的双柱接口。例如，可以使用用于GU 10型灯的双柱电气接口类型。可以在向下照明的一些实施方案中使用的电气接口的实例至少参考例如由Z. Grajcar于2009年10月27日提交的标题为“灯组件(Lamp Assembly)”的美国设计专利申请序列号29/342，575的图1、2、3或5进一步详细披露，该申请的全部内容通过引用结合在此。照明设备的一些实施方案可以与封装和/或热管理硬件集成。可以与在此所描述的实施方案有利地集成的热的或其他的元件的实例参考例如由z. Grajcar于2008年11月19日提交的美国公开申请2009/0185373A1中的图15描述，该申请的全部内容通过引用结合在此。本文档披露了涉及被适配用于昼间鸟和人类的光谱灵敏度的可调LED照明引擎的技术。相关实例实现方式、技术或设备可以在与本披露具有共同发明人的先前提交的披露中发现。设备和方法的各种实例可以涉及用于在与家禽的光谱灵敏度的峰值基本上相关的波长提供光能的照明。这样的设备和方法的实例至少参考例如由z. Grajcar于2010年3月17日提交的标题为“适配用于昼间鸟的光谱灵敏性的光源(Light Sources Adapted toSpectral Sensitivity of Diurnal Avians)” 的美国临时专利申请序列号 61/314，617 的图2A-2B描述，该申请的全部内容通过引用结合在此。各种实施方案涉及用于牲畜的可调照明。这样的设备和方法的实例至少参考例如由Z. Grajcar于2009年10月29日提交的标题为“用于牲畜发育的LED照明(LED Lightingfor Livestock Development)”的美国临时专利申请序列号61/255，855的图3、5A_6C描述，该申请的全部内容通过引用结合在此。用于以AC激励将光源变暗和色移的技术的实例参考例如由Z. Grajcar于2009年8月14日提交的标题为“用于可调AC LED照明的色温移位控制(Color Temperature ShiftControl for Dimmable AC LED Lighting)” 的美国临时专利申请序列号 61/234，094 的各种附图描述，该申请的全部内容通过引用结合在此。用于将光源色移的改善的功率因数和减少的谐波失真的技术的实例至少参考例如由Z. Grajcar于2009年8月14日提交的标题为“降低LED负载的谐波失真(Reductionof Harmonic Distortion for LED Loads)” 的美国临时专利申请序列号 61/233，829 的图·20A-20C描述，该申请的全部内容通过弓I用结合在此。用于照明系统的照明引擎的进一步实施方案至少参考例如由Z. Grajcar于2009年10月28日提交的标题为“用于高功率因数和低谐波失真LED照明的架构(Architecturefor High Power Factor and Low Harmonic Distortion LED Lighting)，，的美国临时专利申请序列号61/255,491的图l、2、5a_5B、7A_7B、以及10A-10B描述，该申请的全部内容通过引用结合在此。各种实施方案可以包括用于构成从照明设备到激励源的电气连接的一个或多个电气接口。可以在向下照明的一些实施方案中使用的电气接口的实例至少参考例如由Z. Grajcar于2009年10月27日提交的标题为“灯组件(Lamp Assembly)”的美国设计专利申请序列号29/342，578的图1-3或5进一步详细披露，该申请的全部内容通过引用结合在此。代替螺纹螺钉型接口，一些实施方案可以包括一段活动照明型插座以便接收示例性灯的双柱接口。例如，可以使用用于GU 10型灯的双柱电气接口类型。可以在向下照明的一些实施方案中使用的电气接口的实例至少参考例如由Z. Grajcar于2009年10月27日提交的标题为“灯组件(Lamp Assembly)”的美国设计专利申请序列号29/342,575的图1、2、3或5进一步详细披露，该申请的全部内容通过引用结合在此。照明设备的一些实施方案可以与封装和/或热管理硬件集成。可以与在此所描述的实施方案有利地集成的热的或其他的元件的实例参考例如由Z. Grajcar于2008年11月19日提交的美国公开申请2009/0185373A1中的图15描述，该申请的全部内容通过引用结合在此。已描述数个实现方式。然而，将理解可以做出各种修改。例如，如果所披露技术的步骤以不同顺序执行，或如果所披露系统的部件以不同方式组合，或如果用其他部件补充该部件，则可以实现有利的结果。因此，其他实现方式在以下权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用人造光源对昼间鸟进行照射的方法，该方法包括 生成具有在380nm (纳米)和780nm之间的一个第一光谱含量的一束第一光； 将该第一光转换成包括一个第二光谱含量的一束第二光，该第二光谱含量在一个波长具有相对亮度中的至少一个局部最大值，该波长在该昼间鸟的一个预定特征视觉光谱响应在其具有一个局部最大值的一个波长的15nm内；以及 将该第二光谱含量供应到用于昼间鸟的一个基本上封闭的栖息处。
2.如权利要求I所述的方法，其中对于在380nm和780nm之间的波长，该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值高于该第二光谱含量的局部最大值的平均相对亮度。
3.如权利要求I所述的方法，其中对于在380nm和780nm之间的波长，该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值在该第二光谱含量的局部最大值的三个最高相对亮度之中。
4.如权利要求I所述的方法，其中对于在380nm和780nm之间的波长，该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值在该第二光谱含量的局部最大值的四个最高相对亮度之中。
5.如权利要求I所述的方法，其中该第一光谱含量包括与该第二光谱含量基本上不同的相对亮度特征。
6.如权利要求I所述的方法，其中该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值在450nm和51Onm之间。
7.如权利要求1所述的方法，其中该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值在590nm和620nm之间。
8.如权利要求I所述的方法，其中该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值低于400nm。
9.如权利要求I所述的方法，其中该第二光谱含量在低于400nm的一个波长具有相对亮度中的至少一个局部最大值，而且该波长在该昼间鸟的一个预定特征视觉光谱响应在其具有一个局部最大值的一个波长的15nm内。
10.如权利要求1所述的方法，其中相对亮度中的该至少一个局部最大值在一个波长，该波长在该昼间鸟的一个预定特征视觉光谱响应在其具有一个局部最大值的一个波长的约IOnm内ο
11.如权利要求I所述的方法，其中该昼间鸟的该预定特征视觉光谱响应的该局部最大值对应于该昼间鸟的眼睛中的油滴的光谱吸收特征。
12.如权利要求I所述的方法，其中将该第一光转换成一束第二光包括响应于包括一个基本蓝色含量的该第一光谱含量，发射带有一个基本红色含量的该第二光谱含量。
13.如权利要求I所述的方法，其中该第二光谱含量进一步包括具有相对亮度中的至少两个局部最大值，每个局部最大值在一个波长，该波长在该昼间鸟的该预定特征视觉光谱响应在其具有不同局部最大值的一个第一和一个第二对应波长的约25nm内。
14.如权利要求9所述的方法，其中对于在380nm和780nm之间的波长，该第二光谱含量的相对亮度中的该至少两个局部最大值在该第二光谱含量的局部最大值的该三个最高相对亮度之中。
15.如权利要求I所述的方法，其中该第二光谱含量进一步包括具有相对亮度中的至少三个局部最大值，每个局部最大值在一个波长，该波长在该昼间鸟的该预定特征视觉光谱响应在其具有不同局部最大值的一个第一和一个第二对应波长的约30nm内。
16.如权利要求11所述的方法，对于在380nm和780nm之间的波长，该第二光谱含量的相对亮度中的该至少三个局部最大值在该第二光谱含量的局部最大值的该四个最高相对亮度之中。
17.一种用于对昼间鸟进行照射的光谱适配的照明设备，该设备包括 一个光源，以便生成具有在380nm (纳米)和780nm之间的一个第一光谱含量的一束第一光; 一个转换器，以便将该第一光转换成包括一个第二光谱含量的一束第二光，该第二光谱含量在一个波长具有相对亮度中的至少一个局部最大值，该波长在该昼间鸟的一个预定特征视觉光谱响应在其具有一个局部最大值的一个波长的15nm内；以及 一个发射器，以便将该第二光谱含量供应到用于昼间鸟的一个基本上封闭的栖息处。
18.如权利要求17所述的设备，其中该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值在450nm和5IOnm之间。
19.如权利要求17所述的设备，其中该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值在590nm和620nm之间。
20.如权利要求17所述的设备，其中该第二光谱含量的相对亮度中的该至少一个局部最大值低于400nm。
全文摘要
各种设备和相关联方法包括一种光源，该光源在与昼间鸟的光谱灵敏度的局部最大值基本上相关的波长提供光。在一个展示性实例中，该光源可以主要在不由昼间鸟的眼睛中的至少一类视锥细胞中的彩色油滴和/或视色素基本上吸收的波段中输出光。在一些实施方案中，该光源可以包括一个发光二极管(LED)光源。示例性光源可以输出光谱分量以便以基本上对应于昼间鸟的光谱灵敏度视觉响应特征中的局部最大值的波长用亮度的局部最大值对昼间鸟进行照射。
文档编号F21S8/00GK102884370SQ201180022574
公开日2013年1月16日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者兹登科·格拉伊察尔 申请人:万斯创新公司