(57)【要約】      （修正有）【課題】職場での注意力、生産性および安全性を持続させるために、高品質の光源をもたらす夜間使用中にヒトの概日神経内分泌機能を保護するための照明システム、方法および装置を提供する。【解決手段】作業環境に適した照明条件が提供され、夜間照光された職場を占める該照明条件の概日神経内分泌系を保護することができる照明システム、方法および装置は、夜勤者の病的概日障害の実質的な減衰をもたらし、概日障害に関係する光の特定の帯を減衰させ従来のＬＥＤとは異なるスペクトルの部分で強度を高め、波長の好ましくない部分がノッチフィルターによって減衰される時でも使用可能な白色光をもたらす。【選択図】図６Ａ
2018198214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置する１人または複数の人に適応された(adapted)、人工的に照光された環境システ
ムであって、
定められた環境空間と、
前記定められた環境空間内に光を出射するように適応された人工光源と、を含み、前記人工光源は、存在するいずれの自然光源も考慮に入れた上で、前記人工的に照光された環境の前記定められた環境空間内に光を出射するように、かつ、光学部品、表面のスペクトル反射率、および／または、前記定められた環境空間における物質の特性といった、前記人工的に照光された環境の前記定められた環境空間内に存在するいずれの環境要素の特徴も考慮に入れた上で、蛍光発光、いずれの寄与する自然光源とも組み合わせた前記人工光源、および／または、環境要素が、前記定められた環境空間の床面高さより約０．６１ｍ（２フィート）〜約２．１３ｍ（７フィート）上の（約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの）可視光範囲で、約５０〜約２０００ルクスの光を出射するように構成され、選択された生物活性波長帯域において出射される光は、任意の方向で測定される時、約１μワット／ｃｍ２の平均放射照度を超えない概日夜モード(Circadian Night Mode)（ＣＮｉｇｈｔモード）を含み、前記選択された生物活性(bioactive)波長帯域は少なくとも約１０ｎｍに及び
、前記選択された生物活性波長帯域は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍの一般的な波長帯域内にある、人工的に照光された環境システム。
【請求項２】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記選択された生物活性波長帯域は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、および、約４６０ｎｍ〜約４７０ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項１に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項３】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記選択された生物活性波長帯域は、任意の方向で測定される時、約０．７μワット／ｃｍ２、約０．５μワット／ｃｍ２、約０．２μワット／ｃｍ２、および、約０．１μワット／ｃｍ２から成るグループから選択された平均放射照度を超えない、請求項１に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項４】
前記ＣＮｉｇｈｔモードの紫色光は、約４００〜約４４０ｎｍ、約４００〜約４３５ｎｍ、約４００〜約４３０ｎｍ、約４００〜約４２５ｎｍ、および、約４００〜約４１５ｎｍから成るグループから選択され、かつ、任意の方向で測定される時、約０．５μワット／ｃｍ２超、約１．０μワット／ｃｍ２超、約１．５μワット／ｃｍ２超、および、約２．０μワット／ｃｍ２超から成るグループから選択された平均放射照度を有する波長帯においてもたらされる、請求項１に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項５】
前記ＣＮｉｇｈｔモードは、前記定められた環境空間の床面高さより約０．６１ｍ（２フィート）〜約２．１３ｍ（７フィート）上の光、および、任意の方向で測定される時、他の可視光波長の放射照度と同様のレベルである、前記選択された生物活性波長帯域における放射照度を有する約５０〜約２０００ルクスの光を出射する概日昼モード（ＣＤａｙモード）と交番する、請求項１に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項６】
前記システムは、所定の概日相または時刻命令に応答して、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードとの間で自動的に移行するように構成され、ＣＤａｙの継続時間および計時、ならびに、ＣＮｉｇｈｔの継続時間および計時は、使用者によってあらかじめ設定可能である、請求項５に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項７】
前記所定の概日相または時刻命令は、季節調節された時間を含む命令、一定のクロック時間を含む命令、および、使用者によって選定された時間を含む命令から成るグループから選択される、請求項６に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項８】
前記システムは、使用者によるほぼリアルタイムの選択に応答して、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードとの間で移行するように構成される、請求項５に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項９】
前記環境は、概日相データ、または、前記人工的に照光された環境システムによって照光されている個人から得られる情報に基づいて構成される、請求項５に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項１０】
前記システムは、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードと間で不意に移行するように構成される、請求項５に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項１１】
前記システムは、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードとの間で段階的に移行するように構成される、請求項５に記載の人工的に照光された環境システム。
【請求項１２】
人工光源を含み、前記人工光源は、可視光範囲（約４００ｎｍから約７００ｎｍ）において光を出射し、選択された生物活性波長帯域において出射された光が前記可視光範囲における前記人工光源から全放射照度の６パーセント（６％）未満を出射する概日夜モード（ＣＮｉｇｈｔモード）を含む、照明システム。
【請求項１３】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記選択された生物活性波長帯域は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、および、約４６０ｎｍ〜約４７０ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記選択された生物活性波長帯域は、前記可視光範囲における前記人工光源からの前記全放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記ＣＮｉｇｈｔモードの紫色光は、約４００〜約４４０ｎｍ、約４００〜約４３５ｎｍ、約４００〜約４３０ｎｍ、約４００〜約４２５ｎｍ、および、約４００〜約４１５ｎｍから成るグループから選択され、かつ、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、約４パーセント（４％）超、約６パーセント（６％）超、および、約１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された平均放射照度を有する波長帯にお
いてもたらされる、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記ＣＮｉｇｈｔモードは、概日昼モード（ＣＤａｙモード）と交番し、前記ＣＤａｙモードの前記選択された生物活性波長帯域は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、約４パーセント（４％）超、約６パーセント（６％）超、および、約１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記システムは、所定の概日相または時刻命令に応答して、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードとの間で自動的に移行するように構成され、ＣＤａｙの継続時間および計時、ならびに、ＣＮｉｇｈｔの継続時間および計時は、使用者によってあらかじめ設定可能である、請求項１６に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記所定の概日相または時刻命令は、季節調節された時間を含む命令、一定のクロック時間を含む命令、および、使用者によって選定された時間を含む命令から成るグループから選択される、請求項１７に記載の照明システム。
【請求項１９】
前記システムは、概日相データ、または、前記人工光源によって照光されている個人から得られる情報に基づいて構成される、請求項１６に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記システムは、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードと間で不意に移行するように構成される、請求項１６に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記システムは、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードとの間で段階的に移行するように構成される、請求項１６に記載の照明システム。
【請求項２２】
前記人工光源は、前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける光のみを出射する、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項２３】
第２の光源は、概日昼モード（ＣＤａｙモード）における光を出射する、請求項２２に記載の照明システム。
【請求項２４】
前記第２の光源は従来の光源を含む、請求項２３に記載の照明システム。
【請求項２５】
前記第２の光源は、１つまたは複数の前から存在する電気器具を含む、請求項２３に記載の照明システム。
【請求項２６】
前記第２の光源は、前記人工光源と平行に設置される、請求項２３に記載の照明システム。
【請求項２７】
前記人工光源は、天井照明装置、壁照明装置、机／テーブルランプ、携帯用ランプ、車両用ランプ、屋外ランプ、電子装置の画面／モニターから成るグループから選択される、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項２８】
前記人工光源はＬＥＤを含む、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項２９】
前記人工光源は非ＬＥＤベース光源である、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項３０】
光源であって、前記光源は、約４００ｎｍ〜約４３０ｎｍの紫色スパイク(violet spike)でスペクトル分布パターンを有する光を放出するように構成される、光源と、
前記光源に連結されるように適応されるノッチフィルターであって、前記ノッチフィルターは、生物活性波長帯がＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンに対応する第１のフィルター処理構成で可視光範囲における前記光源からの全放射照度の約６パーセント（６％）未満を出射するように、前記光源によって放出された光をフィルター処理するように構成される、ノッチフィルターと、を含み、
第２のフィルター未処理構成はＣＤａｙスペクトル分布パターンに対応し、前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の約４パーセント（４％）超を出射する、照明システム。
【請求項３１】
前記ＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンにおける前記生物活性波長帯は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、および、約４６０ｎｍ〜約４７０ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３２】
前記紫色スパイクは、約４００〜約４２５ｎｍ、約４００〜約４１５ｎｍ、および、約４１０〜約４２０ｎｍから成るグループから選択され、かつ、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、約４パーセント（４％）超、約６パーセント（６％）超、および、約１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された平均放射照度を有する波長帯においてもたらされる、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３３】
前記ＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３４】
前記ＣＤａｙスペクトル分布パターンにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、６パーセント（６％）超、および、１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３５】
前記システムは、所定の概日相または時刻命令に応答して、前記ＣＤａｙスペクトル分布パターンと前記ＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンとの間で自動的に移行するように構成され、ＣＤａｙの継続時間および計時、ならびに、ＣＮｉｇｈｔの継続時間および計時は、使用者によってあらかじめ設定可能である、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３６】
前記所定の概日相または時刻命令は、季節調節された時間を含む命令、一定のクロック時間を含む命令、および、使用者によって選定された時間を含む命令から成るグループから選択される、請求項３５に記載の照明システム。
【請求項３７】
前記システムは、概日相データ、または、前記人工光源によって照光されている個人から得られる情報に基づいて構成される、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３８】
前記システムは、前記ＣＤａｙスペクトル分布パターンと前記ＣＮｉｇｈｔスペクトル
分布パターンと間で不意に移行するように構成される、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３９】
前記システムは、前記ＣＤａｙスペクトル分布パターンと前記ＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンとの間で段階的に移行するように構成される、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項４０】
前記人工光源は、前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける光のみを出射する、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項４１】
第２の光源は、概日昼スペクトル分布パターン（ＣＤａｙスペクトル分布パターン）における光を出射する、請求項４０に記載の照明システム。
【請求項４２】
前記第２の光源は従来の光源を含む、請求項４１に記載の照明システム。
【請求項４３】
前記第２の光源は、１つまたは複数の前から存在する電気器具を含む、請求項４１に記載の照明システム。
【請求項４４】
前記第２の光源は、前記人工光源と平行に設置される、請求項４１に記載の照明システム。
【請求項４５】
前記人工光源は、天井照明装置、壁照明装置、机／テーブルランプ、携帯用ランプ、車両用ランプ、屋外ランプ、電子装置の画面／モニターから成るグループから選択される、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項４６】
前記ノッチフィルターは、一般的に固定される前記光源に対して移動可能である、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項４７】
前記光源は、一般的に固定される前記ノッチフィルターに対して移動可能である、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項４８】
前記光源およびノッチフィルターは独立して移動可能である、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項４９】
前記光源は紫色ポンプ式ＬＥＤ＋蛍光チップアレイを含む、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項５０】
前記光源はＧａＮ  ｏｎ  ＧａＮＬＥＤ＋蛍光チップアレイを含む、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項５１】
前記光源はＯＬＥＤを含む、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項５２】
前記ノッチフィルターは二色性フィルターである、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項５３】
前記ノッチフィルターは吸収性フィルターである、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項５４】
光源であって、
複数の離散波長放出ＬＥＤチップを含み、
前記複数のＬＥＤチップは共に、ＣＤａｙモードにおいて、全可視光スペクトルを構成し、前記離散波長放出ＬＥＤチップの１つまたは複数は、生物活性波長帯が、可視光範囲
における前記光源からの全放射照度の６パーセント（６％）未満を出射するように、ＣＮｉｇｈｔモードにおいて選択的に電源が切られる(switched off)ように構成される、光源。
【請求項５５】
前記ＬＥＤチップの１つまたは複数は単色である、請求項５４に記載の光源。
【請求項５６】
前記ＬＥＤチップの１つまたは複数はほぼ単色である、請求項５４に記載の光源。
【請求項５７】
前記全可視光スペクトルは、紫色、青色、緑色、黄色、および、赤色波長の離散波長チップを含む、請求項５４に記載の光源。
【請求項５８】
青色ＬＥＤチップは、前記ＣＮｉｇｈｔモードにおいて選択的に電源が切られるように構成される、請求項５４に記載の光源。
【請求項５９】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、および、約４６０ｎｍ〜約４７０ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項５４に記載の光源。
【請求項６０】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項５４に記載の光源。
【請求項６１】
光源であって、
紫色ＬＥＤチップの第１および第２の別個に制御されるセットを含み、
前記紫色ＬＥＤチップの第１のセットは、ＣＤａｙモードで電源が入れられる(switched on)ように構成され、紫色光を吸収し、かつ、４００〜７００ｎｍ範囲にわたる可視光
スペクトルを放出する蛍光体で被覆され、前記ＬＥＤチップの第２のセットは、ＣＮｉｇｈｔモードで電源が入れられるように構成され、生物活性波長帯において光を限定する異なる蛍光体、または、蛍光体の組み合わせによって被覆されることで、前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの全放射照度の６パーセント（６％）未満を出射し、それによって、昼−夜(day-night)パターン照明は、蛍光体被覆されたＬＥＤの
前記第１のセットと前記第２のセットとの間で切り換えることによって実現されるように適応される、光源。
【請求項６２】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約
４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、および、約４６０ｎｍ〜約４７０ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項６１に記載の光源。
【請求項６３】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項６１に記載の光源。
【請求項６４】
前記紫色ＬＥＤチップ上で使用される被覆材料は、従来の希土類蛍光体ではなく、同様の吸収性および放出性を有するものである、請求項６１に記載の光源。
【請求項６５】
前記紫色ＬＥＤチップ上で使用される前記被覆材料は、コロイド量子ドットを含む、請求項６４に記載の光源。
【請求項６６】
前記紫色ＬＥＤチップ上で使用される前記被覆材料は、アルキルナノ結晶を含む、請求項６４に記載の光源。
【請求項６７】
第１のチャネルおよび第２のチャネルを通して光を放出する複数のＬＥＤチップを含む光源を含み、
前記第１のチャネルは、ＣＮｉｇｈｔモード中に、生物活性波長帯における光透過を限定する蛍光体または蛍光体のセットによって被覆されることで、前記生物活性波長帯は、可視光範囲における前記光源からの全放射照度の６パーセント（６％）未満を出射するようにし、前記第２のチャネルは、ＣＤａｙモード中に電源が入れられるように構成され、蛍光体被覆は施されず、前記ＣＤａｙモードにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲の前記光源からの前記全放射照度の４％超を出射する、照明システム。
【請求項６８】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、および、約４６０ｎｍ〜約４７０ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項６７に記載の光源。
【請求項６９】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項６７に記載の照明システム。
【請求項７０】
前記ＣＤａｙモードにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全放射照度の、６パーセント（６％）超、および、１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項６７に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照による援用
[0001]本出願データシートまたはそのいずれの補正においても特定されるいかなるおよびあらゆる優先権主張も、米国特許法施行規則第１．５７条の下で参照により本明細書に援用される。
【０００２】
[0002]本発明は、照明システムに関し、特に、概日神経内分泌機能を、とりわけ夜間使用中に保護するための発光ダイオード（「ＬＥＤ」）照明システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]北米の労働人口のおよそ２５％が通常の昼間の時間外の労働に従事している。以前の研究によって、夜間労働、殊に、交代制労働は、日勤労働と比較すると、短期間および長期間両方において悪影響を与える可能性があることが示された。短期間では、注意力の低下により、事故の発生率が増加し、かつ、仕事の遂行能力が低下し、一方、長期間では、交代勤務と関連がある病状が、心臓血管疾患、肥満、代謝症候群および２型糖尿病などの代謝異常、胃腸病、ならびに、交代勤務を「ヒトに対して可能性の高い発癌物質」として明言するように２００７年の世界保健機構を導いた、乳癌、前立腺癌および結腸直腸癌を含むいくつかの異なるタイプのがんを含む。
【０００４】
[0004]これらの健康への悪影響は、夜に明るい光への露出による概日リズム障害と強く結び付いている。概日リズムは、広範な生理的機能で観察されるおよそ２４時間パターンであり、該生理的機能は、睡眠／覚醒周期、神経内分泌リズム、食事時間、気分、注意力、細胞増殖、および、さらには、さまざまな組織型の遺伝子発現を含むが、これらに限定されない。これらのリズムは、内因性（体内）概日計時系によって調整される。この内因性（体内）概日計時系は、環境（屋外および屋内）光および暗闇の日周期への露出によって同期化される。この日周期は、眼の網膜における網膜神経節細胞によって検出され、かつ、網膜視床下部神経経路を介して、視床下部の視交叉上核（ＳＣＮ）に位置する主要概日ペースメーカー（「生物時計」）に送られる。夜に明るい光に露出されると、ＳＣＮを非同期化する可能性があるため、その相は改変し、それによって、睡眠−覚醒パターン、および、複数の重要な体の神経内分泌系の障害を引き起こし、結果として生じる疲労、不快感および健康不良を回復するのに数日、さらには数週間かかる場合がある。
【０００５】
[0005]交代勤務労働者が直面するいくつかの問題は、睡眠の量および質の急性および慢性低下と直接関連するが、夜間に光に露出した結果として生じる慢性的な概日障害は、交代勤務の医学的結果のいくつかの発病の大きな要因であるように思われる。齧歯動物の研究によって、少しずつ度重なる睡眠不足に付随して起こる慢性的な概日障害が、心臓血管疾患、代謝異常およびがんのモデルの加速を引き起こすことが示される。近年のヒトの実験的研究によって、急性的な概日のずれでさえも測定可能な代謝障害を引き起こすことが示されている。さらに、双方の要因が測定されている疫学研究では、交代勤務における乱された睡眠は、心臓血管の危険性を高めることの主原因でないと思われているようである。生物学的夜間に光に露出することで、松果体メラトニン分泌が阻害されることになり、何年にもわたる交代勤務による作用によって受ける、この抗がんホルモンの慢性的な低下は、がん、とりわけ、夜間労働する女性に見られる乳癌になる危険性の増加の一因となる場合があることを示唆する証拠もある。
【０００６】
[0006]メラトニン（Ｎ−アセチル−５−メトキシトリプタミン）は、ＳＣＮによって同期化された概日機能の主要制御因子である松果体によって分泌される重要なホルモンであ
る。メラトニンは、多くの生物学的機能、とりわけ、光および暗闇の継続期間によって制御されるそういった生理的機能の計時を仲介する。メラトニンは、酵素ＮアセチルトランスフェラーゼまたはＮＡＴによってＮアセチル化されるセロトニンを通してトリプトファンから合成され、その後、ヒドロキシインドール−Ｏ−メチルトランスフェラーゼによってメチル化される。酵素ＮＡＴは、メラトニンの合成にとって律速酵素であり、松果体の交感神経終末におけるノルエピネフリンによって増加する。ノルエピネフリンは、これらの神経終末から、夜または闇の相で遊離する。よって、メラトニン分泌は、光および闇への露出の計時に強く影響される。
【０００７】
[0007]メラトニンは、内因性概日リズムによって松果体から分泌され、夜にピークに達するが、その分泌は極めて光に敏感である。夜間に光に露出されると、メラトニン分泌を著しく抑制してしまう。メラトニンに対する光の抑制効果は、眼の網膜神経節細胞におけるメラノプシン光受容体の特有のスペクトル感度によるさまざまな波長によって変動する。（４４０〜４７０ｎｍのピーク感度によって）４２０〜５２０ｎｍの比較的短い波長の光に露出することで、抑制効果は最も顕著になる。メラトニンは、時間生物学的調整、免疫調節、酸化防止作用、季節繁殖の時機の調整、および、抗がん作用などのさまざまな機能を有することが示されている。メラトニンの抗がん作用は、体外で示されており、動物実験では、一定の光に露出することで、メラトニン抑制によって発癌を著しく促進させる。それゆえに、夜間の明るい光によるメラトニン抑制は、交代制労働の悪影響の主要仲介物として提言されている。
【０００８】
[0008]さらに、夜の光は、多くの他の内分泌ネットワーク、中でも注目すべきはグルココルチコイドを破壊させる。グルココルチコイドは、副腎の皮質で生産されるステロイドホルモンのクラスである。コルチゾールは、最も重要なヒトのグルココルチコイドであり、さまざまな心臓血管機能、代謝機能、免疫学的機能、および、恒常性維持機能に関連付けられる。コルチゾール値の上昇はストレス反応に関連付けられる。光は、ＳＣＮ交感神経系を介して副腎において遺伝子発現を誘導し、この遺伝子発現は、血漿の上昇および脳グルココルチコイドに関連付けられる。血清に存在するコルチゾールの量は、一般的に、日周変動を受け、早朝には最高レベルで存在し、夜には最低レベルで存在する。光によるグルココルチコイド遊離の規模はまた、光度と用量依存的に相関している。グルココルチコイドの光誘起された時計依存性分泌は、細胞代謝を夜環境における光に調節するための適応機能の役割を果たすが、また、夜間照明に応答したストレスの存在を示す。上昇したグルココルチコイドは、高血圧、精神障害、インスリン耐性および血糖値の上昇を含む多数の健康危険性、ならびに、免疫系の抑制を引き起こす。グルココルチコイド値の増加はまた、さまざまな癌、中でも注目すべきは、乳癌の増殖速度が速くなっていることと関連している。妊娠中のコルチゾール値の上昇はさらに、子孫の代謝症候群に関連付けられる。多様な人々における疫学研究は、低出生体重と、その後の、高血圧、インスリン耐性、２型糖尿病、および、心臓血管疾患の発症との間の関連性を実証している。この関連性は、典型的な生活習慣の危険要因とは無関係に思われる。説明として、成長および発達の臨界期の刺激または発作作用は、組織構造および機能、「胎児成長」と呼ばれる現象を恒久的に改変することが提言されている。興味深いことに、この現象が、第１世代の子孫に限定されず、プログラミング効果は、後の世代に続く場合があるということが証明されている。ヒトにおける疫学研究は、出生体重、心臓血管危険要因、および、２型糖尿病についての世代間効果を示唆する。同様に、動物モデルにおける、出生体重、耐糖能、血圧、および、視床下部−下垂体−副腎系への継代効果が報告されている。胎児成長を説明する１つの主要な仮説では、グルココルチコイドに対する胎児の露出過度が引き合いに出される。グルココルチコイドは、長期の組織化作用を及ぼし、臓器発生および成熟を調整する。実際、グルココルチコイドは、周産期に治療上活用されて、肺などの臓器の成熟速度を改変する。妊娠中のグルココルチコイド治療は、動物およびヒトの出生体重を低下させる。さらに、子宮内発育遅延によるヒトの胎児、または、子癇前症によって複雑化される妊娠
において、コルチゾール値が増加し、このことは、胎児のストレス反応を反映する場合がある。妊娠の終わり３分の１の間にデキサメタゾン（合成グルココルチコイド）の作用を受けたネズミは、低出生体重であり、成人期に高血圧および耐糖能異常を発症することが示された。
【０００９】
[0009]メラトニンの時間生物学的特性は、さまざまな体組織における概日リズムを同期化するのに役立つ。メラトニンがない場合、いくつかの生理的過程の相または計時が外部告時因子と整合しないため、概日リズムの非同期化となる可能性がある。かかる例は、睡眠および活動の習慣的な時間に対応しない遅延睡眠期症候群（ＤＳＰＳ）である患者の睡眠開始および終了の際立った遅延時間である。これら個人は、活動の慣習的時間を守らせると、注意力および精神運動機能の未熟さを呈する。また、かかる潜在的な概日リズムのずれは、亜症候群性うつから大うつに及ぶ明白な精神的障害としてそれ自体しばしば発現する可能性がある。
【００１０】
[0010]ＤＳＰＳの人々のうつ病の存在は先に報告されている。ＤＳＰＳは、患者が長時間かけてから眠りにつくことができる場合がある入眠障害によって特徴付けられる。非同期化された中心的生物時計によって生じるのは、概日リズム睡眠障害である。ＤＳＰＳ患者は低い自尊心、神経質、および、感情表現の制御の欠如といった感性特徴を示したことが報告されている。これらの性質は、社会的離脱を悪化させ、それによって、概日リズムを同期化させる社会的手掛かり失わせる場合がある。よって、相の変化は、より深刻になり、悪循環が継続する。
【００１１】
[0011]概日リズムのずれのある個人の精神的障害は別として、うつ病の存在はまた、低メラトニン分泌器官において示されている。近年始められたいくつかの研究は、単極性うつ病を患っている患者のみならず、双極性気分障害を患っている患者のメラトニン分泌の振幅およびリズムが改変されることを示している。
【００１２】
[0012]通常の光−闇周期の障害に関連付けられた条件を改善する試みで取られる１つの手法は、夜に注意力が増し、かつ、朝の時間に睡眠を誘導することを望んで、高照度光療法を使用して遅延した相に対する概日リズムの同調を含む。しかしながら、夜勤の終わりに、自然な、屋外の明るい日光への露出は、明るい光が介在するという潜在的に有益な効果を無効にし、かつ、概日リズムの同調を打ち消す強力な概日告時因子（「同調因子」）としての役割を果たす。さらに、夜にあてられる明るい光は、夜のメラトニン分泌を防ぐことによって、体の自然な概日メラトニンプロファイルを崩壊させる。がんの危険性の増加、心臓血管疾患、胃腸障害および気分障害、ならびに、それらに関連する病的条件および死亡率を含む交代勤務関連の危険要因の長期的結果の可能性に関係している実質的な研究調査の証拠が浮上している。近年の研究は、これらの危険因子によるメラトニン分泌障害に関係している。
【００１３】
[0013]この問題に対処するために現在有効な取り組みは、実際的で広範に応用可能で効果的な療法の目標には及ばない。例えば、交代勤務労働者の眠気および日中の睡眠妨害の薬物治療は現在利用可能であるが、広範な交代勤務労働者人口におけるこれらの薬物療法の広範囲に及ぶ慢性的な利用についての懸念があることは明らかである。また、睡眠妨害および眠気の薬物治療は、体内概日計時系と交代スケジュールとの間の潜在的な不一致を改変しない。近年の動物およびヒトのデータは、挙動および内部計時の慢性的な不一致が、少なくとも、交代勤務労働者に見られる代謝疾患、心臓血管疾患、および、がんの有病率の増大をもたらす慢性的睡眠不足と同じくらい重要であるモデルを支持する。理論的には、この欠点は、労働者の光−闇のスケジュールを処置することによって対処できるはずである。労働スケジュールによる改善された概日同調をもたらすためのかかる処置は、実験室シミュレーションにおいて示されている。しかしながら、向上した職場の照明は、多
くの交代勤務における物理的環境および交代勤務スケジュール全体に広範に利用可能ではない。これらの処置は、より限定されて、典型的には、休日にも、労働者のスケジュール順守、および、光−闇露出制限に左右され、その結果、幅広い受け入れ態勢を見いだせていない。
【００１４】
[0014]過度に疲労を増大させずに、または、注意力を低下させずに、夜における光への露出による広範囲に及ぶ幅広い健康への悪影響を限定する、単純で効果的な費用の掛からないシステムが必要とされている。
【００１５】
[0015]よって、交代勤務労働者の注意力を改善し、同時に、種々の交代勤務労働環境に広範に応用可能であり、かつ、診断可能な条件によるものだけではなく、多くの交代勤務労働者に利用可能である、概日障害の潜在的な健康上の影響を限定する手段に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
[0016]本明細書に記載されたシステム、方法、および、装置は、革新的な面を有し、そのどれも、それらの望ましい属性に対して必須なものでも、単に全責任を負うものでもない。ここで、有利な特徴の一部が、特許請求の範囲を限定することなく概説される。
【００１７】
[0017]研究調査は、交代勤務スケジュールの夜の時間帯における光への露出が、交代勤務労働者の健康に著しい悪影響を及ぼすことを示唆する。光の弊害は、可視スペクトルの青色光分割の小さな構成要素に起因する場合がある。交代勤務の弊害は交代勤務労働環境を照光するために使用される光のこの構成要素をフィルター処理することによって低減される可能性がある。青色光構成要素をフィルター除去することは、ホルモン分泌におけるリズムの正常化をもたらし、夜間の作業場での注意力および覚醒性を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
[0018]種々のＬＥＤは、それらの設計および電源によって、種々の波長での光の強度の可変レベルをもたらすことができる。いくつかの実施形態では、白色光は、安価なサファイアまたは炭化ケイ素基板上で大きくする（典型的には、４４０〜４７０ｎｍ範囲の）ほぼ単色の青色光を放出するＬＥＤを使用して、最も効率的に実現される。青色ＬＥＤチップは、青色のほぼ単色の光のスパイクを放出し、そして、該チップは、蛍光体で被覆されて、白色光を十分に照光させるために必要な光波長のより広域なスペクトルを生成する。照明システムで使用される多くの高効率ＬＥＤチップは、他のＬＥＤチップを非効率にさせる製造制限のため、光の強度をおよそ４４０〜４７０に上げるポンプとして作用する。試験によって、従来のＬＥＤにおける約４４０ｎｍの強度スパイクではメラトニンが極めて抑制されていることが示されている。試験によって、ノッチフィルターを利用して概日障害に関係する特定の帯を減衰させる時、従来のＬＥＤは、フィルター未処理の光のものと同様の白色光を供給しない場合があることも示されている。ある状況下で、例えば、５００ｎｍを下回る光波長を除くノッチフィルターを有する従来のＬＥＤは、いくつかの応用例では、効率的な作業環境には伝導性がない場合がある黄の色相を与えることができる。
【００１９】
[0019]いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、およそ４４０ｎｍでの従来のスパイクとは対照的に、およそ４１５ｎｍで光の強度を上げるポンプを組み込む紫色ＬＥＤを組み込む。試験によって、ノッチフィルターを利用して概日障害に関係する特定の帯を減衰させる時、４１５ｎｍのポンプを有するＬＥＤは、フィルター未処理の光と実質的に同様の光を予想外にも生じさせることが示されている。この改善された、フィルター処理される光は、夜勤者の病的概日障害の実質的な減衰をもたらし、該夜勤者に、職場での
注意力、生産性、および、安全性を持続させるために、高品質の光源をもたらすことができる。改善されたフィルター処理光によって、注意力の向上、覚醒性の向上、認識能力の改善、ならびに、事故および傷害の低減が可能になる。
【００２０】
[0020]いくつかの実施形態では、４１５ｎｍのポンプを有する紫色ＬＥＤは、一致した窒化ガリウム基板上の窒化ガリウムを利用することができる。いくつかの実施形態では、４１５ｎｍの紫色光を使用して蛍光物質を励起することで、紫色スパイクおよび青色の谷がもたらされ、これによって、より高い演色指数および発光効率を引き起こすことができる。
【００２１】
[0021]試験によって、スペクトル特異的ＬＥＤ照明ソリューションは、従来型の照明への夜間の露出に関連付けられる概日神経内分泌障害を限定することができることが確認されている。さらに、その結果によって、フィルター処理される光源は、夜起きている間、ヒトにおける通常の夜間のメラトニンパターンを保持することに関して効果的である可能性があることが示された。１つの例示の実施形態によると、試験によって、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有するおよそ４１５ｎｍの紫色ポンプＬＥＤによってもたらされた照明は、とりわけ、夜間のメラトニンパターンの障害の原因となるスペクトル範囲への露出を最小限に抑えるため、夜勤の照明に適しており、職場環境にとって適した光をもたらすことが示された。本明細書に論じられたものなどの、より狭いまたは異なる範囲の阻止された波長は、所望の波長における十分な光度を有する光源に与えられる時、特定の環境に対して、所望のメラトニン効果および所望の条件を維持しながらもたらされた光のスペクトルをさらに向上させることができる。
【００２２】
[0022]本明細書における実施形態は、一般的に、夜間使用中にヒトの概日神経内分泌機能を保護するための照明システム、方法、および、装置に関する。いくつかの態様では、システム、装置、および、方法は、作業環境に適した照明条件を提供し、夜間照光された職場を占める該照明条件の概日神経内分泌系を保護する。いくつかの態様では、ＬＥＤ照明システム、方法、および、装置は、夜勤者の病的概日障害の実質的な減衰をもたらすように適応される。いくつかの態様では、ＬＥＤ照明システム、方法、および、装置は、概日障害に関係する光の特定の帯を減衰させるように適応される。いくつかの態様では、ＬＥＤ照明システム、方法、および、装置は、従来のＬＥＤとは異なるスペクトルの部分で強度を高め、波長の好ましくない部分がノッチフィルターによって減衰される時でも使用可能な白色光をもたらすように適応される。いくつかの態様では、ＬＥＤ照明システム、方法、および、装置は、昼間の構成と夜間の構成との間で切り換えるように適応され、この場合、昼間の構成はフィルター未処理の光をもたらし、夜間の構成はフィルター処理の光をもたらす。
【００２３】
[0023]本開示の１つの非限定的な実施形態は、複数のＬＥＤとノッチフィルターとを備えるＬＥＤ照明システムを含む。この場合、複数のＬＥＤは、およそ４１５ｎｍの強度のスパイクを含み、ノッチは、４３０〜５００ｎｍの光の１％未満を透過させる。
【００２４】
[0024]本開示の別の非限定的な実施形態は、複数のＬＥＤとノッチフィルターとを備えるＬＥＤ照明システムを含む。この場合、複数のＬＥＤは、およそ３８０〜４３０ｎｍの範囲の強度のスパイクを含み、ノッチは次の範囲：約４２０ｎｍ〜５００ｎｍ、約４２５ｎｍ〜５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜５００ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜４７０ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４６０ｎｍ、および、約４４０ｎｍ〜４６０ｎｍのうちの１つの間の光の１％未満を透過させる。
【００２５】
[0025]本開示の別の非限定的な実施形態は、およそ４００〜４２０ｎｍの範囲の強度のスパイクを含む複数のＬＥＤを含むことができる。
[0026]本開示の別の非限定的な実施形態は、およそ４１５ｎｍの強度のスパイクを含むことができる複数のＬＥＤを含むことができる。
【００２６】
[0027]本開示の別の非限定的な実施形態は、ＬＥＤ光源を設けるステップを含む、夜間の職場を照明する方法を含み、昼間、ＬＥＤ光源はフィルター未処理の光をもたらし、夜間、ＬＥＤ光源は、フィルター処理の光をもたらす。
【００２７】
[0028]本開示の別の非限定的な実施形態は、本明細書に記載された、システム、装置、および、構成要素を製造する方法に関する。
[0029]本開示の別の非限定的な実施形態は、本明細書に記載されたシステム、装置、および、構成要素を使用する方法に関する。
【００２８】
[0030]別の非限定的な実施形態は、夜間の職場における労働者の概日リズムを維持し、安全かつ生産的な作業環境にとって適当な照光をもたらすための手段に関する。
[0031]本開示の別の非限定的な実施形態は、位置する１人または複数の人々に適応された、人工的に照光された環境システムのためのシステムおよび方法に関する。定められた環境空間が提供される。人工光源は、定められた環境空間内に光を出射するように適応される。人工光源は、存在するいずれの自然光源も考慮に入れた上で、人工的に照光された環境の定められた環境空間内に光を出射するように、かつ、光学部品、表面のスペクトル反射率、および／または、定められた環境空間における物質の特性といった、人工的に照光された環境の定められた環境空間内に存在するいずれの環境要素の特徴も考慮に入れた上で、蛍光発光、いずれの寄与する自然光源とも組み合わせた人工光源、および／または、環境要素が、定められた環境空間の床面高さより約０．６１ｍ（２フィート）〜約２．１３ｍ（７フィート）上の（約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの）可視光範囲で、約５０〜約２０００ルクスの光を出射するように構成される。選択された生物活性波長帯域において光が出射される概日夜モード（ＣＮｉｇｈｔモード）は、任意の方向で測定される時、約１μワット／ｃｍ２の平均放射照度を超えないのが好ましく、選択された生物活性波長帯域は少なくとも約１０ｎｍに及び、選択された生物活性波長帯域は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍの一般的な波長帯域内にある。いくつかの実施形態では、ＣＮｉｇｈｔモードにおける選択された生物活性波長帯域は、任意の方向で測定される時、約０．７μワット／ｃｍ２、約０．５μワット／ｃｍ２、約０．２μワット／ｃｍ２、および、約０．１μワット／ｃｍ２から成るグループから選択された平均放射照度を超えないのが好ましい。
【００２９】
[0032]本開示の別の非限定的な実施形態は、人工光源を備える照明システムのためのシステムおよび方法に関する。人工光源は、（約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの）可視光範囲において光を出射し、選択された生物活性波長帯域において出射された光が可視光範囲において人工光源からの全放射照度の６パーセント（６％）未満を出射する、概日夜モード（ＣＮｉｇｈｔモード）を含む。選択された生物活性波長帯域は、可視光範囲における人工光源からの全放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。ＣＮｉｇｈｔモードの紫色光は、約４００〜約４４０ｎｍ、約４００〜約４３５ｎｍ、約４００〜約４３０ｎｍ、約４００〜約４２５ｎｍ、および、約４００〜約４１５ｎｍから成るグループから選択され、かつ、可視光範囲における光源からの全放射照度の、約４パーセント（４％）超、約６パーセント（６％）超、および、約１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された平均放射照度を有する波長帯においてもたらされる。ＣＮｉｇｈｔモードは、好ましくは、概日昼モード（ＣＤａｙモード）と交番し、選択された生物活性波長帯域は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、約４パーセント（４％）超、約６パーセント（６％）超、および、約１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射する。システムは、所定の概日相または時刻命令に応答して、ＣＤａｙモードとＣＮｉｇｈｔモードとの間で自動的に移行するように構成可能である。ＣＤａｙの継続時間および計時、ならびに、ＣＮｉｇｈｔの継続時間および計時は、使用者によってあらかじめ設定可能である。所定の概日相または時刻命令は、季節調節された時間を含む命令、一定のクロック時間を含む命令、および、使用者によって選定された時間を含む命令から成るグループから選択されてよい。
【００３０】
[0033]本開示の別の非限定的な実施形態は、光源を備える照明システムのためのシステムおよび方法に関する。光源は、約４００ｎｍ〜約４３０ｎｍ、いくつかの実施形態では、約４００ｎｍ〜約４４０ｎｍの紫色スパイクでスペクトル分布パターンを有する光を放出するように構成されるのが好ましい。ノッチフィルターは、光源に連結されるように適応可能である。ノッチフィルターは、生物活性波長帯がＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンに対応する第１のフィルター処理構成において可視光範囲における光源からの全放射照度の約６パーセント（６％）未満を出射するように、光源によって放出される光をフィルター処理するように構成可能である。いくつかの実施形態では、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）未満、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。第２のフィルター未処理構成は、ＣＤａｙスペクトル分布パターンに対応する。生物活性波長帯は、いくつかの実施形態において可視光範囲における光源からの全放射照度の約４パーセント（４％）超を出射することができる。
【００３１】
[0034]本開示の別の非限定的な実施形態は、複数の離散波長放出ＬＥＤチップを備える光源を有するシステムおよび方法に関する。複数のＬＥＤチップは共に、ＣＤａｙモードにおいて、全可視光スペクトルを構成する。いくつかの実施形態では、離散波長放出ＬＥＤチップの１つまたは複数は、生物活性波長帯が、可視光範囲における光源からの全放射照度の１パーセント（１％）未満を出射するように、ＣＮｉｇｈｔモードにおいて選択的に電源が切られるように構成される。いくつかの実施形態では、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）未満、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。ＬＥＤチップの１つまたは複数は単色とすることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤチップの１つまたは複数はほぼ単色である。全可視光スペクトルは、いくつかの実施形態における紫色、青色、緑色、黄色、および、赤色波長の離散波長チップを含むのが好ましい。青色ＬＥＤチップは、ＣＮｉｇｈｔモードにおいて選択的に電源が切られるように構成されるのが好ましい。
【００３２】
[0035]本開示の別の非限定的な実施形態は、紫色ＬＥＤチップの第１および第２の別個に制御されるセットを含む光源のためのシステムおよび方法に関する。紫色ＬＥＤチップの第１のセットは、ＣＤａｙモードで電源が入れられるように構成され、紫色光を吸収し、かつ、４００〜７００ｎｍ範囲にわたる可視光スペクトルを放出する蛍光体で被覆される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤチップの第２のセットは、ＣＮｉｇｈｔモードで電源が入れられるように構成され、生物活性波長帯において光を限定する異なる蛍光体、または、蛍光体の組み合わせによって被覆されることで、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の１パーセント（１％）未満を出射する。いくつかの実施形態では、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）未満、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。昼−夜パターン照明は、蛍光体被覆されたＬＥＤの第１のセットと第２のセットとの間で切り換えることによって実現できる。いくつかの実施形態では、紫色ＬＥＤチップ上で使用される被覆材料は、従来の希土類蛍光体ではなく、同様の吸収性および放出性を有するものである。紫色ＬＥＤチップ上で使用される被覆材料は、コロイド量子ドットおよび／またはアルキルナノ結晶を含むことができる。
【００３３】
[0036]本開示の別の非限定的な実施形態は、第１のチャネルおよび第２のチャネルを通して光を放出する複数のＬＥＤチップを含む光源を含む照明システムのためのシステムおよび方法に関する。いくつかの実施形態では、第１のチャネルは、ＣＮｉｇｈｔモード中に、生物活性波長帯における光透過を限定する蛍光体または蛍光体のセットによって被覆されることで、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の１パーセント（１％）未満を出射するようにする。いくつかの実施形態では、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）未満、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。第２のチャネルは、ＣＤａｙモード中に電源が入れられるように構成され、蛍光体被覆は施されない。ＣＤａｙモードにおける生物活性波長帯は、いくつかの実施形態において、可視光範囲の光源からの全放射照度の４％超を出射する。ＣＤａｙモードにおける生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）超、および、１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。
【００３４】
[0037]本明細書に記載された主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明において示される。他の特徴、態様、および、利点は、明細書、図面、および、特許請求の範囲から明らかとなろう。下記の図の相対寸法は正確な縮尺率ではないことに留意されたい。
【００３５】
[0038]図面を通して、参照番号は、参照要素間で全体的に一致させて示すために再使用される場合がある。図面は、本明細書に記載された例示の実施形態を示すために提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】[0039]ＰＡＲ３８のＬＥＤを含む照明システムの一実施形態の透視図である。
【図１Ｂ】[0040]ＭＲ１６のＬＥＤを含む照明システムの一実施形態の透視図である。
【図２】[0041]ＬＥＤ灯の一実施形態の透視図である。
【図３】[0042]ノッチフィルターの一実施形態の上面図である。
【図４】[0043]複数の天井パネルが設置された職場の一例を示す図である。
【図５Ａ】[0044]フィルタープレートの一実施形態の下面図である。
【図５Ｂ】[0045]移動可能なフィルターを有するＬＥＤチップアレイの一実施形態の下面図である。
【図６Ａ】[0046]フィルター未処理位置におけるＭＲ１６のＬＥＤを含むＬＥＤ照明システムの一実施形態の側面図である。
【図６Ｂ】[0047]フィルター処理位置におけるＭＲ１６のＬＥＤを含むＬＥＤ照明システムの一実施形態の側面図である。
【図６Ｃ】[0048]フィルター未処理位置におけるＬＥＤアレイを含むＬＥＤ照明システムの一実施形態の側面図である。
【図６Ｄ】[0049]フィルター処理位置におけるＬＥＤアレイを含むＬＥＤ照明システムの一実施形態の側面図である。
【図７Ａ】[0050]ＭＲ１６のＬＥＤおよび制御システムを含むＬＥＤ照明システムを示す図である。
【図７Ｂ】[0051]ＬＥＤチップアレイおよび制御システムを含むＬＥＤ照明システムを示す図である。
【図８】[0052]フィルター処理されるおよびフィルター処理されない、およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされる可視スペクトルにわたる光の強度を示す図である。
【図９】[0053]およそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤのいくつかの多様な色温度によってもたらされるスペクトルに沿った相対的な光の強度を示す図である。
【図１０】[0054]４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを含むさまざまなおよそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされるスペクトルに沿った相対的な光の強度を示す図である。
【図１１】[0055]図１１Ａは４４０ｎｍのポンプを有するＬＥＤ上の４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターの光透過率を表す図である。[0056]図１１Ｂは４４０ｎｍのポンプを有するＬＥＤ上の５００ｎｍ未満のカットフィルターの光透過率を表す図である。[0057]図１１Ｃは４１５ｎｍのポンプを有するＬＥＤ上の４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターの光透過率を表す図である。
【図１２】[0058]図１２Ａは４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを装着したおよそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤの分光計測定値を表す図である。[0059]図１２Ｂは５００ｎｍ未満のカットフィルターを装着したおよそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤの分光計測定値を表す図である。[0060]図１２Ｃはフィルターの無いおよそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤの分光計測定値を表す図である。[0061]図１２Ｄは４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有するおよそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤの分光計測定値を表す図である。
【図１３Ａ】[0062]およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされる４５５〜４９０ｎｍのフィルター処理のおよびフィルター未処理の光に露出される１２人の被験者のメラトニン値を示す図である。
【図１３Ｂ】[0063]およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされた４５５〜４９０ｎｍのフィルター処理のおよびフィルター未処理の光に露出される９人の被験者のメラトニン値を示す図である。
【図１４】[0064]およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされたフィルター処理のおよびフィルター未処理の光に露出される４人の被験者のメラトニン値を示す図である。
【図１５】[0065]およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされたフィルター処理のおよびフィルター未処理の光、ならびに、およそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされたフィルター処理の光に露出される４人の被験者のメラトニン値を示す図である。
【図１６】[0066]フィルター未処理のおよびフィルター処理のＳｏｒａａのＭＲ１６の光源のスペクトルを示す図である。
【図１７】[0067]フィルター処理されるおよびフィルター処理されない生物活性帯における、および、生物活性帯にない可視光の波長における、全放射照度率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
[0068]以下の詳細な説明において、本開示の一部を形成する添付の図面を参照する。詳細な説明、図面、および、特許請求の範囲において説明される例証となる実施形態は、限定する意味のものではない。ここに存在する主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態は利用されてもよいし、他の変更がなされてもよい。本明細書に全体的に記載され、かつ、図に示されるような本開示の態様は、さまざまな異なる構成において配置、置き換え、組み合わせ、および、設計可能であり、それらの全ては明示的に検討され、本開示の一部を形成することが容易に理解されよう。例えば、本明細書に示される任意の数の態様を使用して、システムまたは装置は実装されてよく、または、方法は実践されてよい。さらに、他の構造、機能性、または、本明細書に示される態様の１つもしくは複数に加えてまたはそれら以外の構造および機能性を使用して、このようなシステムまたは装置は実装されてよく、または、このような方法は実践されてよい。当業者が本開示を把握すると、本明細書に示される本発明の特徴の改変およびさらなる修正、ならびに、本明細書に示される本開示の原理の追加的応用に想到するであろうが、それらは本開示の範囲内と見なされるものとする。
【００３８】
[0069]本開示の利点は、さまざまな手段によって達成可能である。本明細書で使用される用語の一部については、下記において定義される。
[0070]「概日リズム」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、生物の生理的過程におけるおよそ２４時間の周期に言及する。上述されるように、哺乳動物における主要概日ペースメーカー（生物時計）は、視交叉上核（ＳＣＮ）に位置し、細胞群は視床下部に位置する。ＳＣＮは、眼を通して照光についての情報を受け取る。それぞれの眼の網膜は、従来型の光応答棹状体および円錐体と共に、特殊な光応答網膜神経節細胞（ＲＧＣ）を含有する。これらのＲＧＣは、メラノプシンと呼ばれる感光色素を含有し、眼上に落ちる環境光および闇の計時についての情報は、ＲＣＧメラノプシン感光色素によって変換され、かつ、ＳＣＮにつながる、網膜視床下部路と呼ばれる神経経路を通して伝達される。
【００３９】
[0071]基本的なヒトの概日生理学における研究調査は、内因性概日時計および他の脳の領域に対して、この異なる非視覚的光感受性経路（ＮＶＰＰ）を特徴としている。いくつかの研究は、多色性白色光からの短波長（青色）光（＜５３０ｎｍ）のフィルター処理が、メラトニン分泌の夜間の光誘起された抑制を減衰させたことを実証している。最近の研究では、この系に特異的に影響を与える青色光スペクトル（＜４８０ｎｍ）の特定の帯をフィルター処理することは、夜間の光に露出されたネズミにおいてメラトニン、コルチゾールおよび時計遺伝子発現を含む概日障害の標識を正常化できることが示されている。ヒトを被験者とした同様の治療は、光波長＜４８０ｎｍの低域フィルターの眼鏡類を使用して、シミュレーションされた夜勤中の注意力および認識能力の測定値を改善することによって、内分泌および時計遺伝子リズムの同等の維持状態をもたらし、このことは、近年、現場試験において、１２時間夜勤における、看護師および原子力発電所制御室操作者によって確認されている。
【００４０】
[0072]ＳＣＮ主要時計外の体内の細胞において概日リズムが見いだされる。換言すると、体中のさまざまな組織における遺伝子の発現も概日リズムパターンに従う。本開示の文脈において、「時計遺伝子」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、発現パターンなどに従う遺伝子に言及し、特定の細胞生理学における概日振動を維持する義務を負う。ヒトゲノムの約２５％がこのような発現の周期性を示すことが推測される。
【００４１】
[0073]本開示の文脈において、「生物活性帯」または「生物活性波長帯」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、約４３０〜５００ｎｍの範囲内の、または、本明細書に記載される範囲の下位区分内の可視光スペクトルの波長に言及し、この場合、本開示は、この波長帯における放射照度を低減する効果を説明する。
【００４２】
[0074]本開示の文脈において、被験者の「概日神経内分泌機能を保護すること」は、広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、地球物理学的な光／闇周期に露出された被験者に存在するであろう、メラトニンおよびコルチゾール分泌、ならびに、時計遺伝子発現を含むがこれらに限定されない生理的過程において観察される概日振動の振幅、相、および、周期性を維持することに言及する。
【００４３】
[0075]時計遺伝子の発現産物の「レベルを正常化すること」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、規則的な地球物理学的な光／闇周期に露出される同被験者において見いだされるであろう産物のレベルにより密接に対応するように、発現レベルを上げることまたは下げることのどちらかに言及し、より詳細には、メラトニンに関して、暗闇において保持される同個人のレベルの少なくとも５０％を維持することに言及する。
【００４４】
[0076]本開示において、メラトニンのレベルを正常化することは、夜に光に露出される被験者にその他の場合に存在すると思われるレベルと比較して、メラトニンのレベルを上げることを伴い、コルチゾールの文脈において、正常化することは、夜に光に露出される被験者にその他の場合に存在すると思われるレベルと比較して、コルチゾールのレベルを下げることを伴う。
【００４５】
[0077]本開示に関して、「被験者」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、哺乳動物、好ましくは、ヒトである。被験者が女性のヒトの被験者である場合、とりわけ有利である場合があり、被験者が妊娠している場合はより一層有利である場合がある。
【００４６】
[0078]「約」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、波長範囲の文脈において＋／−５ｎｍに言及する。本開示の文脈において、「フィルター」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、光の非透過波長の範囲を実質的に阻止する装置である。
【００４７】
[0079]「網膜曝露」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、被験者の網膜に対する光の衝突に言及する。
[0080]「夜」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、暗闇の自然時間に言及し、より具体的には、地球物理学的な光／闇周期の闇の相に言及する。夏に、赤道周辺の緯度で、これは、メラトニン産生のピーク時間である、約２１時（午後９時）〜約６時（午前６時）とおおむね同等である。「夜間」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、この期間の間の任意の時間に言及し、好ましくは、本開示の方法は夜を通して実践される。
【００４８】
[0081]「概日夜」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、個人が、環境上の光および暗闇の昼／夜周期に同期化されるか否かにかかわらず、個人の生物時計および概日リズムの夜間の相に言及する。
【００４９】
[0082]「概日昼」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、個人が、環境上の光および暗闇の昼／夜周期に同期化されるか否かにかかわらず、個人の生物時計および概日リズムの昼間の相に言及する。
【００５０】
[0083]本開示の文脈において、照明システムまたは他の照明装置は、概日昼の間対概日夜の間の光に対する生物系の種々の反応性を考慮するために、概日昼の間のある性質および概日夜の間の他の性質を提供するように設計されてよい。あるいは、照明システムは、昼の間対夜の間の光に対する生物系の種々の反応性を考慮するために、昼の間のある性質および夜の間の他の性質を有してもよい。
【００５１】
[0084]「概日昼モード」（または「ＣＤａｙモード」）は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、概日昼に適切である特有の性質を有する照明を提供するように構成される照明システムまたは他の照明装置に言及する。
【００５２】
[0085]「概日夜モード」（または「ＣＮｉｇｈｔモード」）は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、概日夜に適切である特有の性質を有する照明を提供するように構成される照明システムまたは他の照明装置に言及する。
【００５３】
[0086]「ポンプ」は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、光のスペクトル内の定められた範囲内の光の高強度スパイクを生成するＬＥＤチップの質に言及する。
【００５４】
[0087]研究調査は、交代勤務スケジュールの夜の時間帯における光への露出が、交代勤務労働者の健康に著しい悪影響を及ぼすことを示唆する。光の弊害は、可視スペクトルの青色光分割の小さな構成要素に起因する場合がある。交代勤務の弊害は交代勤務労働環境を照光するために使用される光のこの構成要素をフィルター除去することによって低減される可能性がある。青色光構成要素をフィルター除去することは、ホルモン分泌におけるリズムの正常化をもたらし、夜間の作業場での注意力および覚醒性を向上させる。Ｃａｓｐｅｒらによる米国特許第７，５２０，６０７号およびＣａｓｐｅｒらによる米国特許第７，７４８，８４５号は、光の特定の波長に対する網膜曝露を阻止するための装置および方法を記載し、本明細書において、それら全体が参照により組み込まれる。Ｒａｈｍａｎらは、スペクトル変調が、夜に、フィルター未処理の光に露出される際の生理的マイナス効果をいかに減衰させるかを記載している（Ｓｈａｄａｂ  Ａ．Ｒａｈｍａｎ、Ｓｈａｉ
Ｍａｒｃｕ、Ｃｏｌｉｎ  Ｍ．Ｓｈａｐｉｒｏ、Ｔｈｅｏｄｏｒｅ  Ｊ．Ｂｒｏｗｎ、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｆ．Ｃａｓｐｅｒ）。スペクトル変調は、夜間の光への露出によって誘起される分子の、内分泌の、および、神経内分泌の障害を減衰させる。Ａｍ  Ｊ  Ｐｈｙｓｉｃｏｌ  Ｅｎｄｏｃｒｉｎａｌ  Ｍｅｔａｂ  ３００：Ｅ５１８−Ｅ５２７、２０１１は、本明細書においてその全体が参照により組み込まれる。さらに、本明細書において参照により組み込まれ、かつ、本開示の一部を形成する資料が本明細書に添付される。
【００５５】
[0088]後述されるように、いくつかの実施形態では、より効果的な手法がここでは可能である。最近の研究調査は、内因性概日時計および他の脳の領域に対して、異なる非視覚的光感受性経路（ＮＶＰＰ）を特定している。この系は、意識的視覚を仲介する経路とは解剖学的にかつ機能的に異なっている。具体的には、伴った光受容体の作用スペクトルは、視覚の棹状体および円錐体のものと異なっている。可視光スペクトルの特定の狭い帯のフィルター処理は、夜間の光に露出される被験者におけるメラトニン、コルチゾール、および、時計遺伝子発現を含む概日障害の標識を正常化することができる。４８０ｎｍ未満の波長をフィルター除去する低域フィルターの眼鏡類は、シミュレーションされた夜勤中の注意力および認識能力の測定値を改善することによって、内分泌および時計遺伝子リズムの同等の維持状態をもたらしている。これらの結果は、現場試験において、１２時間夜勤における、看護師および原子力発電所制御室操作者によって確認されている。注意力および遂行能力の即時の改善の他に、通常のメラトニン分泌を含む通常の概日組織の維持状態は、夜間労働において慢性的な概日障害に関連付けられる健康危険性の大幅な減衰に変わるものとする。
【００５６】
[0089]本明細書に記載された実施形態は、一般的に、照明システムに関連するシステム、装置、および、方法に関する。より具体的には、いくつかの実施形態は、概日障害に関連付けられるスペクトル構成要素がない使用可能な屋内照光をもたらすスペクトル特異的屋内ＬＥＤ照明システムに関する。いくつかの他の実施形態では、ＬＥＤ照明システム以外の照明システムも使用することができる。例えば、特定の波長範囲における所望の光度をもたらすことができる照明源は、いくつかの実施形態において使用可能である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、著しい概日障害を引き起こすことなく夜に使用可能であり、注意力および遂行能力の即時の改善、ならびに、交代勤務労働者の健康の長期的改善の可能性をもたらし、夜間勤務を必要とする近代経済の大きい成長分野における応用の大いなる可能性を有することができる。
【００５７】
[0090]図１Ａは、ＰＡＲ３８のＬＥＤを含む照明システム１００の一実施形態の透視図を示す。図１Ｂは、ＭＲ１６のＬＥＤを含む照明システム１００の一実施形態の透視図を示す。図２は、ＬＥＤ灯１１０の一実施形態の透視図を示す。図３は、ノッチフィルター１２０の一実施形態の上面図を示す。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、ＬＥＤ灯１１０と、光スペクトルの有害部分を除去するためのノッチフィルター１２０とを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ灯１１０はＰＡＲ３８のＬＥＤを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ灯１１０はＭＲ１６のＬＥＤを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ灯１１０はＬＥＤアレイを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ灯１１０は、当業者には既知の他のタイプのＬＥＤを含むことができる。ＬＥＤ灯１１０は筐体１１２および複数のＬＥＤ１１４を含むことができる。筐体１１２は、好ましい構成においてＬＥＤ１１４を指向させ、ＬＥＤ１１４を電源に接続することができる。いくつかの実施形態では、筐体１１２はノッチフィルター１２０をＬＥＤ灯１１０に連結することもできる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、例えば、およそ４６０〜４８０ｎｍを含むことができる概日障害に関係する特定の帯を実質的に阻止することができるが、機能的なほぼ白色の照光を依然もたらし得る。ＬＥＤ照明システム１００は、職場環境および勤務スケジュールにかかわらず、夜勤者の病的概日障害の実質的な減衰をもたらすことができる。本明細書に記載された実施形態が、例えば、ハロゲン灯または蛍光灯を含むことができる、ＬＥＤの代わりの他の光源を使用することができるであろうことを、当業者は理解するであろう。いくつかの実施形態では、図１Ａに示されるように、ＬＥＤ灯１１０をＰＡＲ３８のＬＥＤとすることができる。いくつかの実施形態では、図１Ｂに示されるように、ＬＥＤ灯１１０をＭＲ１６のＬＥＤとすることができる。
【００５８】
[0091]いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は分光ノッチフィルター１２０を含む。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、フィルター処理された透過範囲を、全スペクトルパワーの４０％未満に減衰させる。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、フィルター処理された透過範囲を、全スペクトルパワーの３０％未満に減衰させる。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、フィルター処理された透過範囲を、全スペクトルパワーの２０％未満に減衰させる。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、フィルター処理された透過範囲を、全スペクトルパワーの１０％未満に減衰させる。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、フィルター処理された透過範囲を、全スペクトルパワーの５％未満に減衰させる。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、フィルター処理された透過範囲を、全スペクトルパワーの１％未満に減衰させる。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、フィルター処理された透過範囲を、全スペクトルパワーの０．１％未満に減衰させる。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、上記範囲の１つまたはいくつかの一部分を組み込むことができる、フィルター処理された透過範囲を減衰させる。
【００５９】
[0092]いくつかの実施形態では、フィルター処理された透過範囲は、次の波長：４２０ｎｍ、４３０ｎｍ、４４０ｎｍ、４５０ｎｍ、４６０ｎｍ、４７０ｎｍ、４８０ｎｍ、４９０ｎｍ、５００ｎｍ、５１０ｎｍ、５２０ｎｍのうちの１つを下回る任意の光のカットオフを含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルター処理された透過範囲は、次の範囲：約４２０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜４９０ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜４８０ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ
、約４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜４７０ｎｍ、約４２０ｎｍ〜４６０ｎｍ、および、約４４０ｎｍ〜４６０ｎｍのうちのいずれか１つを含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルター処理された透過範囲を４６０〜４８０ｎｍとすることができる。いくつかの実施形態では、フィルター処理された透過範囲を４３０〜４９０ｎｍとすることができる。他の実施形態では、フィルター処理された透過範囲は所望の照明条件に基づく他の範囲を含むことができる。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０は、吸収ノッチ側、および、ノッチ内の高光密度側のどちらかにおける急激な移行を引き起こすことができる。ノッチフィルター１２０の精度によって、ＬＥＤ照明システム１００は、マイナス要素を有する光の小さい帯を実質的に阻止する一方、実質的に現在の照明システムのものと同様である照光をもたらすことができる。
【００６０】
[0093]種々のＬＥＤは、それらの設計および電源によっては、種々の波長におけるさまざまなレベルの光の強度をもたらすことができる。従来のＬＥＤは、およそ４４０ｎｍおよび４７０ｎｍの範囲におけるＬＥＤの光の強度を上げるポンプを組み込む。試験によって、従来のＬＥＤにおける約４４０ｎｍの強度スパイクはメラトニンを極度に抑制していることが示されている。試験によって、ノッチフィルターを利用して概日障害に関係する特定の帯を減衰させる時、従来のＬＥＤは、フィルター未処理の光のものと同様の白色光を供給しない場合があることも示されている。ある状況下で、ノッチフィルターを有する従来のＬＥＤは、いくつかの応用例では、効率的な作業環境には伝導性がない場合がある黄の色相を与えることになる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、およそ４４０ｎｍおよび４７０ｎｍの範囲における従来のスパイクとは対照的に、光の強度をおよそ４００〜４２０ｎｍの範囲に上げるポンプを組み込むＬＥＤ１１４を組み込む。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、およそ４４０ｎｍ〜４７０ｎｍのおよそ波長範囲における従来のスパイクとは対照的に、光の強度をおよそ３８０および４３０ｎｍの範囲に上げるポンプを組み込むＬＥＤ１１４を組み込む。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、およそ４１５ｎｍで光の強度を上げるポンプを組み込むＬＥＤ１１４を組み込む。試験によって、ノッチフィルターを利用して概日障害に関係する特定の帯を減衰させる時、４１５ｎｍのポンプを有するＬＥＤは、フィルター未処理の光と実質的に同様の光を予想外にも生じさせることが示されている。この改善されたフィルター処理の光は、夜勤者の病的概日障害の実質的な減衰をもたらし、該夜勤者に、職場での注意力、生産性、および、安全性を持続させるために、高品質の光源をもたらすことができる。改善されたフィルターを通した光によって、注意力の向上、覚醒性の向上、認識能力の改善、ならびに、事故および傷害の低減が可能になる。
【００６１】
[0094]ＬＥＤは、１方向のみに電流を通過させる特殊なタイプのダイオードである。ＬＥＤは、ダイオードを通過する電流によって放散されるエネルギーを光に変換する。放出される光の色は、装置の活性領域において使用される半導体材料のタイプによって、および、活性領域内の個々の層の厚さによって決定される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤは窒化ガリウム（「ＧａＮ」）を使用して白色光をもたらす。（ボルトで測定される）順電圧降下および（アンプまたはミリアンプで測定される）ダイオードを通る電流は、ダイオードのワット数の測定単位である。いくつかの実施形態では、これらは、駆動装置、および、ＬＥＤと、ＬＥＤが変動しないようにまたは燃焼しないようにするために、安定した電圧および電流を維持する主電源との間の電子回路によって調整される。
【００６２】
[0095]一実施形態では、高強度の白色光は、３つの原色、赤色、緑色および青色（「ＲＧＢ」）を放出する個々のＬＥＤを使用してもたらされ、次いで、その全ての色を混合して白色光を形成する。他の実施形態では、高強度の白色光は、蛍光物質でＧａＮＬＥＤを被覆することによってもたらされて、典型的には青色の単色ＧａＮの放出された光を広域スペクトルの白色光に変換する。いくつかの実施形態では、ＧａＮ蛍光白色は、しばしば蛍光源と同様のそのＲＧＢ白色をかなり良好に演色させる。ＧａＮ蛍光白色光はまた、Ｒ
ＧＢ白色よりはるかに効率的である可能性がある。
【００６３】
[0096]いくつかの実施形態では、ＧａＮＬＥＤは、窒化ガリウムをアルミニウムおよび／またはインジウムと合金することによって、ＵＶ−Ａ（３８０ｎｍ）〜緑色（５５０ｎｍ）の範囲におけるいずれの色も放出するように設計可能である。いくつかの実施形態では、「白色」ＬＥＤは、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲における青色光を放出するＧａＮＬＥＤを使用する。ＧａＮＬＥＤは、白色光をもたらすために必要な広域の色スペクトルにおいて光波長を分布させる黄色っぽい蛍光体被覆によって覆われる。いくつかの実施形態では、ＧａＮＬＥＤを作る方法は、例えば、サファイアまたは炭化ケイ素を含むことができる基板材料上に成長したＧａＮの結晶層を含む。ＧａＮと基板材料との間の材料特性の差異によって、ＧａＮ結晶は、基板上で不完全に成長する可能性があり、ＬＥＤの光生成効率を低減する不完全度の高発生率をもたらす可能性がある。この効率損失は、ＬＥＤが電流を増やすことによって駆動させられる時、「ドループ」と言う場合がある。ＬＥＤによる高効率、高強度の光生産に対する従来の手法は、４４０〜４７０ｎｍ範囲における青色光のスパイクを放出するＧａＮベースＬＥＤに集中する傾向がある。
【００６４】
[0097]いくつかの実施形態では、これらの一般に利用可能なＬＥＤの光スペクトルは、メラノプシン網膜神経節細胞受容体、および、概日計時系および松果体を制御する非視覚的経路の最大刺激を引き起こす視覚スペクトル範囲にある。夜の時帯間に、これらＬＥＤベース照明装置は、その結果として伴う神経内分泌および健康の崩壊効果によるメラトニンの抑制を引き起こす可能性がある。
【００６５】
[0098]いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、４２５〜４９０の光波長（または繰り返し決定される例えば４３０〜４８０のこの変形など）を除外する光ファイバと、４００〜４２０ｎｍの紫色波長における高強度の光スパイクを放出する光源とを含むことができるが、それは、これらの波長（４００〜４２０に加えて５００〜７５０ｎｍ）の組み合わせが夜にメラノプシン系を誘発しないからである。
【００６６】
[0099]いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、４２５〜４９０の青色波長の光を除外するフィルターによってもたらされた黄色収差を補正するために、４００〜４２０ｎｍの範囲における高強度の光スパイクを放出する光源を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、４３０〜４９０ｎｍの青色波長の光を除外するフィルターによってもたらされた黄色収差を補正するために、３８０〜４３０ｎｍの紫色範囲における高強度の光スパイクを放出する光源を含むことができる。いくつかの実施形態では、光源を、現時点で最も効率的で最安価のソリューションであるためＬＥＤベースとすることができるが、同様の高強度の光スパイクを供給する他の光源を利用することができるはずである。いくつかの実施形態では、光源はＧａＮＬＥＤを含むことができる。
【００６７】
[0100]いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、４０５ｎｍの光を放出するＬＥＤチップを蛍光体の被覆物と組み合わせることができる、４００〜４２０ｎｍの範囲における光度スパイクを有するＬＥＤを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、ドループを低減する欠陥密度を低減させることができる従来のＬＥＤチップに対して使用されるサファイア基板と比較してはるかに高価なＧａＮ基板上でチップを成長させることによって、かつ、非常に高い電流密度が高強度の光出力を実現できるようにすることによって、４００〜４２０ｎｍの範囲の光度スパイクを有する高効率のＧａＮＬＥＤを有するＬＥＤを含むことができる。ＧａＮ結晶をＧａＮ基板上で成長させることによって、結晶はより完全に成長することができるため、さらに高い電力密度を収容することができ、ＬＥＤが同結晶領域からより多くの光を放出できるようにする。
【００６８】
[0101]いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、夜の構成と昼の構成と
の間で切り換えるための手段を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、図１Ａおよび図１Ｂに示されるような、ノッチフィルター１２０を組み込む複数のＬＥＤ灯１１０と、図２に示されるような、フィルターを組み込まない複数のＬＥＤ灯１１０とを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、夜間のノッチフィルター１２０を有する複数のＬＥＤ灯１１０から、昼間のノッチフィルターを有さない複数のＬＥＤ灯１１０に切り換えることができる。別の実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、既存の照明システムと併せて設置可能であり、システムが、昼間の既存のフィルター未処理の光源と、夜間のフィルター処理のＬＥＤ照明システム１００との間で切り換えできるようにする。フィルター処理光とフィルター未処理光との間で切り換えたり戻したりするＬＥＤ照明システム１００の能力は、昼の時間帯の全スペクトル光と夜のフィルター処理された健康的な光とを提供することができるため、昼の交代勤務労働者および夜の交代勤務労働者を割り当てる施設にとって理想的である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、ソフトウェアおよび制御システムの性能を組み込んで、光の概日計時の知的で個別化された動的制御を提供することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、簡易なタイマーを組み込んで、フィルター処理光とフィルター未処理光との間で切り換えることができる。
【００６９】
[0102]別の実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、ノッチフィルター１２０を複数のＬＥＤ灯１１０に選択的に施すための手段を含むことができ、それによって、複数のＬＥＤ灯１１０は夜間のノッチフィルター１２０のみ施される。いくつかの実施形態では、ノッチフィルター１２０の選択的な応用は、ＬＥＤ灯１１０によってもたらされた光線内へまたは該光線外へノッチフィルター１２０を移動させるための手段を含むことができる。別の実施形態では、ノッチフィルター１２０の選択的な応用は、ノッチフィルター１２０のフィルター特性を作動させるまたは作動停止させるための手段を含むことができるため、作動停止状態では、ノッチフィルター１２０はノッチフィルター１２０を通した光の全スペクトルを可能にするが、作動状態では、ノッチフィルター１２０は、少なくとも、光の規定フィルター処理範囲の大半がノッチフィルター１２０を通過しないようにする。一実施形態では、作動状態では、ノッチフィルター１２０は、ノッチフィルター１２０を通過してから、規定フィルター処理範囲内の光の１％未満を可能にすることができる。
【００７０】
[0103]いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、複数のＬＥＤ灯１１０を組み込んだ天井パネルを組み込む。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、産業用のおよび商業用の職場における従来のパネル照明用の標準的な照明器具または既存のソケットへの設置用に構築され、既存の職場の改装およびＬＥＤ照明システム１００の設置に伴う費用を最小限に抑える。図４は、複数の天井パネル４１０が設置された職場４００の一例を示す。いくつかの実施形態では、天井パネル４１０を、およそ長さ６０．９６ｃｍ（２４インチ）×幅６０．９６ｃｍ（２４インチ）とすることができる。いくつかの実施形態では、天井パネル４１０を、およそ長さ１２１．９２ｃｍ（４８インチ）×幅６０．９６ｃｍ（２４インチ）とすることができる。いくつかの実施形態では、天井パネル４１０を１２１．９２ｃｍ（４８インチ）×幅３０．４８ｃｍ（１２インチ）とすることができる。いくつかの実施形態では、他のサイズの天井パネル４１０が可能である。いくつかの実施形態では、天井パネル４１０は４〜２４個のＬＥＤ灯１１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、天井パネル４１０は１２個のＬＥＤ灯１１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００の動作電圧を、およそ５０／６０ヘルツでおよそ９０〜２７７ボルトの交流電流とすることができる。いくつかの実施形態では、天井パネル４１０は鋼鉄またはアルミニウムから構築可能である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ灯１１０は、例えば、カリフォルニア州フレモントのＳｏｒａａ社から市販されているものなどのＭＲ１６の電球を含むことができる。他の実施形態では、ＬＥＤ灯１１０はＬＥＤチップアレイを含むことができる。他の実施形態では、ＬＥＤ灯１１０は、例えば、カリフォルニア州フレモントのＳｏｒａａ社から市販されているものなどのＧａＮ  ｏｎ  ＧａＮチップを含むＬＥＤチップアレイを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムはゲートウェイ４５０またはコントローラを含むことができる。
【００７１】
[0104]図５Ａは、フィルタープレートの一実施形態の下面図を示す。図５Ｂは、移動可能なフィルターを有するＬＥＤチップアレイの一実施形態の下面図を示す。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システム１００は、ＬＥＤ照明システム１００によってもたらされる光を選択的にフィルター処理することができるフィルタープレート５００を含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルタープレート５００は、少なくとも１つのフィルター処理部分５０２と、少なくとも１つのフィルター未処理部分５０４とを組み込む。いくつかの実施形態では、フィルター処理部分５０２は、例えば、本明細書に記載されるフィルターのいずれかを含むことができるフィルターを含む複数の開口部を含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルター未処理部分５０３は、フィルターを含まない複数の開口部を含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルタープレート５００は、複数のフィルター処理部分５０２とフィルター未処理部分５０４とを含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルター処理部分５０２およびフィルター未処理部分５０４は、プレートの移動によって、本明細書に記載されるＬＥＤ灯のうちの１つによってもたらされる光を含むことができる、光が通過するプレートの部分を変更させるように、フィルタープレート５００上で指向させられる。その光は、フィルタープレート５００のフィルター処理部分５０２を、または、フィルタープレート５００のフィルター未処理部分５０４のどちらかを通過することができる。いくつかの実施形態では、フィルタープレート５００は、昼間はフィルター未処理部分５０４を通して、および、夜間はフィルター処理部分５０２を通して光を方向付けることができるように摺動するように構築される。
【００７２】
[0105]図６Ａは、フィルター未処理位置においてＭＲ１６のＬＥＤを含むＬＥＤ照明システムの一実施形態の側面図を示す。図６Ｂは、フィルター処理位置においてＭＲ１６のＬＥＤを含むＬＥＤ照明システムの一実施形態の側面図を示す。図６Ｃは、フィルター未処理位置におけるＬＥＤアレイを含むＬＥＤ照明システムの一実施形態の側面図を示す。図６Ｄは、フィルター処理位置におけるＬＥＤアレイを含むＬＥＤ照明システムの一実施形態の側面図を示す。いくつかの実施形態では、フィルターは、上記のようにフィルタープレート５００に収容されてよい。いくつかの実施形態では、フィルターは、個々に並んで、または、列を成して移動してよい。いくつかの実施形態では、図６Ａおよび図６Ｃに示されるように、ＬＥＤ照明システムを、フィルターが光路になく、光のいずれも減衰しない昼間の構成にすることができる。いくつかの実施形態では、図６Ｂおよび図６Ｄに示されるように、ＬＥＤ照明システムを、フィルターが光路にあり、フィルターを通る光の少なくとも一部分を減衰させる夜間の構成にすることができる。いくつかの実施形態では、夜間の構成において、ＬＥＤ照明システムでは、相当量のフィルター未処理光は職場４００内を通過できなくなる。いくつかの実施形態では、フィルター処理部分５０２およびフィルター未処理部分５０４を組み込むフィルタープレートは、ＬＥＤ照明システムによってもたらされる光に実質的に垂直の方向に側面に沿って移動することができる。別の実施形態では、フィルターは、フィルター処理された夜間の構成とフィルター処理されない昼間の構成との間で回転可能となる。いくつかの実施形態では、フィルタープレートまたはフィルターの移動はサーボによって制御される。ＭＲ１６のＬＥＤまたはＬＥＤアレイ以外の光源が移動可能なフィルターまたはフィルタープレートによって使用可能であることを、当業者は認識するであろう。
【００７３】
[0106]図７Ａは、ＭＲ１６のＬＥＤおよび制御システムを含むＬＥＤ照明システムを示す。図７Ｂは、ＬＥＤチップアレイおよび制御システムを含むＬＥＤ照明システムを示す。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは制御システムを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、端子台、電源、入力電気回路、マイクロコントローラ、周囲温度センサ、サーボ駆動、サーボ、および、アクチュエータリミットスイッチを含むことができる。いくつかの実施形態では、制御システムは、時刻を含むことができる任意の数の入力に基づいて、ＬＥＤ照明システムがフィルター処理されない昼間の構成であるか、フィルター処理される夜間の構成であるかを制御することができる。いくつかの実施形態では、制御システムは、サーボを作動させて、ＬＥＤ照明システムを、フィルター処理されない昼間の構成か、フィルター処理される夜間の構成に変更することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムはアクチュエータリミットスイッチを含むことができるため、制御システムは、ＬＥＤ照明システムがフィルター処理状態またはフィルター未処理状態になるような適正な配向にいつ達したのかを知ることができ、ＬＥＤ照明システムが確実に適正な構成にあるというデータを使用することができる。いくつかの実施形態では、電動アクチュエータはフィルター位置決めの際に使用可能である。
【００７４】
[0107]いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムは、電力線通信を通して、図４に示されるように、室内ゲートウェイ４５０から遠隔制御可能である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ照明システムの制御は、Ｘ−１０またはＩｎｓｔｅｏｎ規格を使用することができる。いくつかの実施形態では、制御システムは、ＬＥＤ照明システムの明るさ、および、ＬＥＤ照明システムのフィルター処理またはフィルター未処理構成の両方を制御することができる。いくつかの実施形態では、制御システムは、ＬＥＤ照明システムにおけるＬＥＤ灯の全てが実質的に一斉に、および、実質的に同じ順序で確実に調節されるようにすることができる。
試験および検証
[0108]上記のように、試験によって、従来のＬＥＤにおけるおよそ４４０ｎｍの強度スパイクがメラトニンを極度に抑制することが示されている。試験によって、ノッチフィルターを利用して概日障害に関係する特定の帯を減衰させる時、従来のＬＥＤがフィルター処理されない光のものと同様の白色光を供給しない場合があることも示されている。４４０ｎｍのポンプを含むのものと、４１５ｎｍのポンプを含むものとの２つのタイプのＬＥＤ灯が、試験の際に利用された。
【００７５】
[0109]図８は、フィルター処理されるおよびフィルター処理されない、およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされる可視スペクトルにわたる光の強度を示す。フィルター処理されるスペクトルは４５５〜４９０ｎｍのフィルター処理範囲を含む。試験によって、４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤと組み合わせた４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターが、所望のレベルにメラトニンを回復させる際に効果的でないことが示されている。さらに、試験によって、４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤ上の５００ｎｍを下回るカットフィルターは所望のレベルにメラトニンを回復させる際に効果的であるが、結果として生じるフィルター処理の光は、所望の白色光に対して黄の色相を与えるため、いくつかの応用では容認できなかったことが示された。いくつかの他の応用では、カットフィルターおよび／または黄の色相を有する光は、所望される場合、フィルター処理の光を受け入れることができる環境をもたらすことができる。
【００７６】
[0110]図９は、およそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤのいくつかの多様な色温度によってもたらされるスペクトルに沿った相対的な光の強度を示す。図１０は、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを含むさまざまなおよそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされるスペクトルに沿った相対的な光の強度を示す。試験によって、４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤと組み合わせた４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターが、メラトニンを所望のレベルに回復させるだけでなく、所望の白色光をもたらす際に効果的であることが示されている。
【００７７】
[0111]いくつかの特注フィルターが試験過程のために製造された。図１１Ａは、４４０ｎｍのポンプを有するＬＥＤ上の４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターの光透過率を表す。図１１Ｂは、４４０ｎｍのポンプを有するＬＥＤにおける５００ｎｍ未満のカットフィルターの光透過率を表す。図１１Ｃは、４１５ｎｍのポンプを有するＬＥＤ上の４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターの光透過率を表す。図１１Ａ〜図１１Ｃの斜線部分は、１％未満の透過が設計された波長範囲を表し、３つのフィルター全ては、設計された１％未満の透過要件を満たした。
【００７８】
[0112]いくつかの原型のＬＥＤ照明システムは、上記の特注フィルターを利用する試験過程のために生産された。図１２Ａは、４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを装着したおよそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤの分光計測定値を表す。図１２Ｂは、５００ｎｍ未満のカットフィルターを装着したおよそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤの分光計測定値を表す。図１２Ｃは、フィルターの無いおよそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤの分光計測定値を表す。図１２Ｄは、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有するおよそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤの分光計測定値を表す。
【００７９】
[0113]１２人の健康的な個人が夜通しの研究に登録された。グループは５人の女性および７人の男性を含んだ。年齢は、２２〜３４歳に及び、平均年齢は２６．５歳である。除外基準には、最近の交代勤務歴、睡眠障害、眼／視力障害、色盲、疫学研究用うつ病尺度における１６点超、うつ病の暗示、薬物療法中、喫煙、ならびに、２３：００〜０７：００で寝る時間および起きる時間が＋２時間ずれている不規則な睡眠パターンの習慣がそれぞれ含まれた。女性参加者全員は、メラトニン分泌に影響を及ぼす可能性のあるホルモンの変動を防止するために経口避妊薬を服用した。選考過程の一環として、被験者は、薄暗い／暗い部屋にいる間に夜間の睡眠途中に自宅で採取した、メラトニン分析のための唾液試料を提供した。この試料採取時間は、典型的にはメラトニンがピークに達する時間と一致し、中間の／高いメラトニン値を有する参加者だけが夜通しの研究に登録された（低分泌型の人は、種々の照明条件間のメラトニン産生において大きな差異が予想されなかったため、該研究には適任ではなかった）。試験夜の前に、被験者は、遂行能力試験を実践するために講習会に参加した。該被験者はそれぞれ、２３：００〜０７：００で寝る時間および起きる時間が１時間超ずれないように、各試験夜前の１週間は規則的な睡眠スケジュールを保つように求められた（睡眠日誌および活動監視記録によって立証された）。
【００８０】
[0114]研究設計は、修正された光フィルター試験と共に、追加された試験的研究のための参加者グループの部分集合との直接的な個々の比較を可能にする被験者内設計であった。１２人の被験者全員がフィルターの無い４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光と共に、４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光の試験を遂行した。４人の被験者のグループは、５００ｎｍ未満のカットフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光、および、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光による、さらなる予備試験に参加した。
【００８１】
[0115]夜通しの観察記録には、２０：００〜０８：００の１時間ごとの唾液試料採取が含まれた。２回の唾液試料にはメラトニンの分析が行われた。２時間ごとに以下の試験：視覚的アナログ尺度を使用した気分についての神経心理測定主観試験、スタンフォード眠気尺度を使用した眠気、Ｓａｍｎ−Ｐｅｒｅｌｌｉ尺度を使用した疲労、トロント病院注意力試験を使用した注意力、および、２分間認識能力試験が行われた。４時間ごとに、数字覚醒試験を使用して客観的に覚醒状態が測定された。被験者は、夜中、および、各試験夜の終わりに照明評価調査を遂行した。被験者は、４つのグループで研究され、試験期間の間にボードゲームをしていた。睡眠は与えられなかった。唾液試料採取後４時間ごとに等カロリースナックが供給され、被験者は食後自分たちの口をゆすいだ。唾液試料採取前２５分間は、食べ物も水も与えられなかった。
【００８２】
[0116]天井照明の形態で種々の照明条件が与えられた。注視角度での光度は約３００〜４００ルクスであった。１８：１５に試験所に到着後、被験者は、２０：００頃に第１回試験期間を遂行するまで、標準的な事務所用蛍光天井照明に露出された。
【００８３】
[0117]図１３〜図１５は、さまざまなＬＥＤおよびフィルターの組み合わせが施された時のある期間にわたった被験者の平均的なメラトニン値を示す。図１３Ａは、およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされる４５５〜４９０ｎｍのフィルター処理のおよびフィルター未処理の光に露出される１２人の被験者のメラトニン値を示す。線Ａは、フィルターのない４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。線Ｂは、４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。２つの照明条件間の統計的に有意な差異が早朝時間帯に見いだされたが、メラトニンの差異の大きさは比較的小さかった。典型的には、夜のフィルター未処理の光に露出される時に、低いメラトニン値が予想され、これはほとんどの被験者に見られた。ＬＥＤ照明の特定のスペクトル組成に対する個人特異的な種々の反応に起因する可能性がある、フィルター未処理光条件によってベースラインメラトニン値が増加した被験者、および、必要とされる唾液量を実現するのに必要な大幅に長い試料採取時間によって非常に高いメラトニンベースライン値につながる、唾液産生能力が劣った１被験者は、図１３Ｂによって示される後続のメラトニン分析から除外された。図１３Ｂは、およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされた４５５〜４９０ｎｍのフィルター処理のおよびフィルター未処理の光に露出される９人の被験者のメラトニン値を示す。図１３Ｂは、上記のような図１３Ａの外れ値を除外する。図１３Ａのように、線Ａは、フィルターの無い４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。線Ｂは、４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。
【００８４】
[0118]残りの被験者の４人は、５００ｎｍ未満のカットフィルターを有するさらなる４４０ｎｍのＬＥＤ光源を含んだ、図１４に示されるようなさらなる予備試験に参加し、該被験者の３人は、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのＬＥＤ灯を含んだ、図１５に示されるような第４回夜通し研究に参加することができた。図１４は、およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされたフィルター処理のおよびフィルター未処理の光に露出される４人の被験者のメラトニン値を示す。線Ａは、フィルターのない４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。線Ｂは、４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。線Ｃは、５００ｎｍ未満のカットフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。
【００８５】
[0119]図１５は、およそ４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされたフィルター処理のおよびフィルター未処理の光、ならびに、およそ４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされたフィルター処理の光に露出される４人の被験者のメラトニン値を示す。線Ａは、フィルターの無い４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。線Ｂは、４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。線Ｃは、５００ｎｍ未満のカットフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。線Ｄは、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤからの光に露出された時の夜通しの被験者の平均的なメラトニン値を表す。データによって、４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤの
メラトニン値（線Ｂ）は、フィルター未処理の４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤのメラトニン値（線Ｄ）にかなり類似しており、制御値は従来の職場における光の全スペクトルを表し、この全スペクトルは制御された光の全スペクトルを表すことが示される。このことは、４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターと共におよそ４４０ｎｍで強度が増す従来のＬＥＤが、夜間露出中に被験者の適切なメラトニン値を維持する際に効果的ではないことを示す。一方、５００ｎｍ未満のカットフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤを表す線Ｃ、および、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤを表す線Ｄは、夜間露出中に所望のメラトニン値を維持する。予備試験によって、夜間の光誘起されたメラトニン抑制がスペクトル特異的フィルター処理ＬＥＤ照明によって、具体的には、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされた照明によって、限定可能であることが明確に実証された。
【００８６】
[0120]試験はまた、採用すべきポテンシャル障壁を特定するために、各光源の主観的評価を含んだ。被験者は、毎夜の半ばおよび終わりに光評価調査を遂行した。視覚的アナログ尺度を使用して、部屋の全体的な照光、明るさおよび光分布、光色、まぶしさ、細部を明確に見る被験者の能力、コントラストおよび色を明確に知覚する被験者の能力、光の心地良さ、照明器具の物理的外見、ならびに、照明が眼に対してどれほど快適かを評価した。４５５〜４９０ｎｍのノッチフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤ灯によってもたらされたフィルター処理の照明ついての被験者の評価は、平均して、フィルター未処理の照明の評価に非常に類似していた。フィルター処理の光対フィルター未処理の光の全体のし好は、個人間で多様であり、この比較に参加した１２人の研究対象の被験者において一貫した傾向を示さなかった。
【００８７】
[0121]５００ｎｍ未満のカットフィルターを有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤ灯を有する４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤ灯によってもたらされたフィルター処理の照明についての評価は、予想通り、フィルター未処理の照明、または、狭いノッチフィルターによる照明とは、かなり異なっており、かつ、全体的にあまり良い判定は得られなかった（例えば、色知覚を損なった）。阻止された波長の範囲がカットフィルターによって非常に大きかったため、このことは当然のことである。この照明は、いくつかの職場の照明環境にとって実行可能な選択肢ではない場合があり、その試験は主に、幅広いフィルター処理による光条件下のメラトニン保持の基準を確立するために実行された。
【００８８】
[0122]図１２Ｂに示されるように、５００ｎｍ未満のカットフィルターを含む４４０ｎｍのポンプ式ＬＥＤは、多くの作業環境において望ましくない場合がある非白色光を作り出す光のスペクトルの底部をカットオフする。一方、図１２Ｄに示されるように、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤは、上記で実証され、かつ、図１５に示されるように、被験者の望ましいメラトニン値を維持することに加えて、作業環境にとって適した白色光を作り出す。４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤ灯による最終光条件は、カットフィルターによる照明より良好な評定を得た。４３０〜５００ｎｍのノッチフィルター照明を有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤ灯の快適性および心地良さは、フィルター未処理の照明に、および、狭いノッチフィルターによる照明に匹敵すると評定された。４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤ灯による試験を受けた４人の被験者のうちの３人は、この照明が健康および快適さに好ましい効果があるとすると、従来の職場の天井照明よりもこのタイプの照明を選定するであろうと述べた。
【００８９】
[0123]試験によって、スペクトル特異的ＬＥＤ照明ソリューションは、従来型の照明に対する夜間の露出に関連付けられた概日障害を防止することができることが確認された。さらに、フィルター処理の光源は、夜起きている間、ヒトにおける通常の夜間のメラトニンパターンを保持することに関して効果的である可能性があることが結果として示された
。具体的には、試験によって、４３０〜５００ｎｍのノッチフィルターを有する４１５ｎｍのポンプ式ＬＥＤによってもたらされた照明は、とりわけ、夜間のメラトニンパターンの障害の原因となるスペクトル範囲への露出を最小限に抑えるため、夜勤の照明に適しており、職場環境にとって適した光をもたらすことが示された。本明細書に論じられたものなどの、より狭いまたは異なる範囲の阻止された波長が、特定の環境に対して、所望のメラトニン効果および所望の条件を維持しながらもたらされた光のスペクトルをさらに向上させることができることが考えられる。
【００９０】
[0124]図１６は、本開示のいくつかのシステムおよび方法による、ＳｏｒａａのＭＲ１６の光源の生物活性帯におけるフィルター未処理のおよびフィルター処理の波長について、床からおよそ１．２２ｍ（４フィート）で測定された放射照度を示す。図１７は、より詳細に後述される本開示のいくつかの態様に従って、フィルター処理されるおよびフィルター処理されない生物活性帯における、および、生物活性帯にない可視光の波長における、全放射照度率を示す。
さらなる例および実施形態
[0125]いくつかの有利なシステムおよび方法の例示の特徴および態様がさらに本明細書に記載される。例えば、高度な照明システムソリューションを提供するためのシステムおよび方法が記載される。効果的な概日変調されたスペクトル分布パターンを提供するためのシステムおよび方法も開示される。いくつかの実施形態によると、本開示のある特徴、態様および利点に従って、システムは配置されかつ構成される。該システムは、本明細書に記載された他のシステムと、いくつかの態様において類似している。該システムは、本明細書においてさらに記載されるようないくつかの態様において独特である。システムおよび方法は、以下の特徴および組み合わせの１つまたは複数を含むことができる。
【００９１】
[0126]いくつかの有利な態様によると、ある領域を照明するためのシステムおよび方法は、本明細書に記載されるパターンの１つまたは複数といった、特定の効果的な概日変調されたスペクトル分布パターンを提供するステップを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、システムおよび方法は、高い紫色スパイク（例えば、約４００〜４３０ｎｍ）、および、生物活性青色光の除去、または、その非常に低いレベルの放出（例えば、約４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、および／または、本明細書に記載されるような他の代替値）、ならびに、約４９０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光波長の通常のレベルの放出を有する夜間のスペクトル分布パターンを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、システムおよび方法は、生物活性青色光の通常レベルまたはより高いレベル（例えば、約４３０〜４９０ｎｍ）を有する全４００ｎｍ〜７００ｎｍ光スペクトルを有する昼間のスペクトル分布パターンを含むことができる。
【００９２】
[0127]本明細書で使用されるように、「夜間」および「昼間」、ならびに／または、「昼／夜」と言う用語は広義語であり、本明細書においてその通常の意味で使用され、例えば、一般的に、個人の概日（生物）時計によって決定される、概日（およそ２４時間）の種々の特定の概日相に言及する。これら用語は、日の入りと日の出との間、または、日の出と日の入りとの間の間隔に必ずしも関連するものではない。いくつかの実施形態によると、夜間および昼間条件の２４時間の精確な時間、および、光波長スペクトル分布の昼および夜規格の電源を入れるおよび切る時に、条件（例えば、不意の入／切、または、夜明けおよび夕暮れのような段階的な入／切）間で使用される移行波形は、システムの使用者または製造者によって選択および／もしくは制御可能である、ならびに／または、システムによってあらかじめ決定可能または自動的に決定可能である。
【００９３】
[0128]いくつかの実施形態では、システムは、特有の概日変調された光波長プロファイルを放出する照明装置を含む。いくつかの実施形態では、照明装置は照明器具である。いくつかの実施形態では、照明装置は電球である。システムは、好ましくは、照明装置によ
って生成された、定められた概日昼／夜時限の波長分布を提供する。
【００９４】
[0129]いくつかの実施形態では、システムは機械的に移動するフィルターを含む。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、全可視光スペクトルを生成する単一タイプの紫色ＬＥＤ＋蛍光チップアレイ（例えば、ＳｏｒａａのＧａＮ  ｏｎ  ＧａＮチップアレイ）を使用する。夜間条件の間、システムは、夜間の青色光（約４３０〜４９０ｎｍ）を除去するまたは大幅に低減するためのチップアレイに関する光波長フィルターを機械的に位置決めするように構成される。夜間条件後、システムは、昼間の生物活性青色光波長を含む広域スペクトル光の放出を可能にするためのフィルターを取り除くように構成される。いくつかの実施形態では、紫色スパイクＬＥＤは、夜に特定の青色波長がフィルター除去される時でも良質な光を得ることが好ましい。さまざまなタイプの光フィルターを使用することができる。フィルターは、好ましくは、定められた量ごとの青色光透過の特有の波長範囲を阻止するまたは十分に低減する。本明細書に記載されたフィルター範囲の１つまたは複数は要望通りに使用可能である。例えば、いくつかの実施形態では、フィルターを二色性（例えば、「反射膜」もしくは「薄膜」または「干渉」フィルター）とすることができる。いくつかの実施形態では、フィルターを吸収性フィルターとすることができる。いくつかの実施形態によると、チップアレイを、フィルター未処理の光とフィルター処理の光との間の昼／夜時限の交番を実現するための可動部とすることができる。いくつかの実施形態によると、光フィルターを、フィルター未処理の光とフィルター処理の光との間の昼／夜時限の交番を実現するための可動部とすることができる。いくつかの実施形態では、チップアレイおよび光フィルターは両方とも、フィルター未処理光とフィルター処理光との間の昼／夜時限交番を実現するために移動することができる。
【００９５】
[0130]いくつかの実施形態では、システムは、フィルター処理のＬＥＤ＋蛍光チップとフィルター未処理のＬＥＤ＋蛍光チップとの間で切り換えるように配置および構成される。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、全光スペクトルを放出する単一タイプの紫色ＬＥＤ蛍光体被覆のチップまたはチップアレイ（例えば、ＳｏｒａａのＧａＮ  ｏｎ  ＧａＮチップアレイ）の２セットを使用する。１つのセットは、好ましくは、固定された光波長フィルターを装備し、もう１つのセットは、好ましくは、いくつかの実施形態に従って、夜にはフィルター未処理のチップアレイの電源を切り、かつ、フィルター処理の光チップアレイからの光放出のみを残すことによって、所望の昼／夜パターンが達成されるように、フィルター処理されない。例えば、昼の間、チップまたはチップアレイのフィルター処理のセットの電源は切られることになるが、フィルター未処理のセットは電源が入れられる。使用されるＬＥＤ＋蛍光体は、紫色波長（約４００〜４３０ｎｍ）における強力な放出ピークを有して、光波長フィルターを装備したセットにおいて色品質を維持するのが好ましい。
【００９６】
[0131]いくつかの実施形態では、２つのチャネルを通して光を放出するＬＥＤチップを有するシステムが配置および構成される。例えば、好ましくは、青色光（例えば、約４３０〜４９０ｎｍ）を除去するか最小限に抑えるが、他の波長（例えば、約４００〜４３０および約４９０〜７００ｎｍ）にわたって光を放出する１つのチャネルは、蛍光体または蛍光体のセットによって被覆され、もう１つのチャネルは、好ましくは、蛍光体被覆をわずかに有するか有さず、かつ、青色波長（例えば、約４３０〜４９０ｎｍ）を放出する。いくつかの実施形態によると、システムは、従来の青色スパイクのＬＥＤチップを使用するように構成可能である。例えば、昼間に、両方のチャネルの電源を入れることができる。夜間に、好ましくは、蛍光体（複数可）を有するチャネルのみの電源が入れられることになる。
【００９７】
[0132]いくつかの実施形態では、システムは、複数の蛍光体によって配置および構成される。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、好ましくは、非生物活性（例えば
、約４００〜４３０ｎｍ）範囲で放出する単一タイプの紫色ＬＥＤチップの２つのセットを使用する。１つのＬＥＤチップセットは、好ましくは、紫色光を吸収する蛍光体によって被覆され、かつ、全可視光スペクトルを放出する。別のＬＥＤチップセットは、好ましくは、定められた青色光範囲（例えば、約４３０〜４９０ｎｍ、約４２５〜４８０ｎｍなど）における光を放出しない（または光を大幅に低減する）が、約４９０〜７５０ｎｍの範囲の光を放出する異なる蛍光体または蛍光体の組み合わせによって被覆される。いくつかの実施形態によると、昼／夜パターン照明は、蛍光体被覆されたＬＥＤのうちの１つのセットともう１つのセットとの間で切り換えることによって、実現可能である。いくつかの実施形態では、代替的な被覆材料は、従来の希土類蛍光体ではなく、同じまたは同様の吸収性および放出性を有する紫色ＬＥＤチップ上で使用可能である。例えば、コロイド量子ドットまたはアルキルナノ結晶を従来の蛍光体（例えば、チップ上に直接置かれるもの）と置き換えることができる。コロイド量子ドット蛍光体は、ナノ結晶エミッタであり、希土類要素を含有しない。
【００９８】
[0133]いくつかの実施形態では、システムは、ＲＧＢタイプの照明ソリューションによって配置および構成される。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、全可視光スペクトル（例えば、紫色、青色、緑色、黄色および赤色）を共に構成し、そして、夜間は青色ＬＥＤチップの電源を切り、昼間は電源を入れ直す（単色のまたはほぼ単色の）複数の離散波長放出ＬＥＤチップを使用することができる。いくつかの実施形態では、これら複数のＬＥＤベースシステムは、わずか３つの離散ＬＥＤを有する場合があり、または、その同数が実際的である。例えば、システムは、いくつかの実施形態では、４、５、６，７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、または、それ以上の色システムを備えることができる。システムは、複数の離散色チャネルを含むことができる。いくつかの好ましいシステムでは、青色ゾーン（例えば、約４３０〜４９０ｎｍ）において放出するＬＥＤの電源を、照明システムの夜間状態で切ることができる。いくつかの実施形態では、ファブリ−ペロ干渉計を使用して、生物活性青色ゾーン（例えば、約４３０〜４９０）近くの単一色ＬＥＤの放出される光スペクトルの範囲の外縁における放出を低減して、単一色ＬＥＤチップ間の対象の青色波長（例えば、約４３０〜４９０ｎｍ）において放出される光がわずかか一切ない波長ゾーンを作り出すことができる。
【００９９】
[0134]光スペクトルの昼／夜制御のためのいくつかのシステムおよび方法によると、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ベースシステムは、全スペクトル光をもたらすＯＬＥＤの１つのセット、および、生物活性青色波長を除外するＯＬＥＤ発光のもう１つのセットによって、ＬＥＤとは対照的に所望の波長における光放出源として使用可能である。例えば、ＯＬＥＤシステムを、本明細書に開示された実施形態のいくつかにおけるＬＥＤと置き換えることができるはずである。いくつかの実施形態では、ＯＬＥＤおよびＬＥＤの組み合わせを使用することができる。
【０１００】
[0135]光スペクトルの昼／夜制御のためのいくつかのシステムおよび方法によると、明るい（例えば、「日光下読み取り可能」）プラズマまたは液晶コンピュータモニター表示画面ベースシステムは、昼間は全スペクトル光をもたらし、夜間は生物活性青色波長を除外する光をもたらすようにプログラムされたコンピュータ画面によって、所望の波長における光放出源として使用可能である。他のモニター、画面、および／または、表示も、昼間は全スペクトル光をもたらし、夜間は生物活性青色波長を除外する光をもたらすようにプログラムされたモニター、画面、および／または、表示によって、所望の波長における光放出源として適応および／または構成可能である。いくつかの実施形態によると、本明細書に記載されるような、有利なモニター、画面、および／または、表示を有する装置は、パーソナルコンピューティング装置、ラップトップ、タブレット、電話、電話ボックス、テレビを含み、一般的に、固定式装置および携帯式装置を含むことができる。
【０１０１】
[0136]いくつかの実施形態では、システムは装着型フィルターを含む。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、全可視光スペクトルを生成する単一タイプの紫色ＬＥＤ＋蛍光チップアレイ（例えば、ＳｏｒａａのＧａＮ  ｏｎ  ＧａＮチップアレイ）を使用する。夜間条件の間、システム使用者は、例えば、夜間の青色光（約４３０〜４９０ｎｍ）を除去するまたは大幅に低減するために、チップアレイの環境で使用者に対して光波長フィルターを位置決めすることによって、使用者を保護するために個人的に使用可能な、メガネ、ゴーグル、遮蔽体、および／または、他の装着型フィルター構成といった、装着型フィルターシステムを備える。夜間条件後、使用者は、昼間には、生物活性青色光波長を含む広域スペクトル光の放出を可能にするために、フィルターを取り除くことができる。いくつかの実施形態では、紫色スパイクＬＥＤは、夜に特定の青色波長がフィルター除去される時でも良質な光を得ることが好ましい。さまざまなタイプの装着型および／または個人的な光フィルターを使用することができる。フィルターは、好ましくは、定められた量ごとの青色光透過の特有の波長範囲を阻止するまたは十分に低減する。本明細書に記載されたフィルター性質および／または範囲の１つまたは複数は要望通りに使用可能である。
【０１０２】
[0137]いくつかの実施形態では、システムは、フィルター処理された夜用光源を使用した屋外照明の応用のために配置および構成可能である。例えば、いくつかの実施形態では、システムは光源およびフィルターを使用する。システムは、全光スペクトルを放出する紫色ＬＥＤ蛍光体被覆チップまたはチップアレイ（例えば、ＳｏｒａａのＧａＮ  ｏｎ  ＧａＮチップアレイ）を有することができる。本明細書に記載されるような他の光源および配置も使用することができる。光源は、好ましくは、いくつかの実施形態に従った、固定光波長フィルターを装備する。他の実施形態では、透過光の所望のスペクトルは、本明細書に記載されるやり方のいずれかにおいて実現可能である。例えば、昼間、チップまたはチップアレイのフィルター処理のセットは、典型的には電源が切られることになる。使用される光源は、好ましくは、青色波長（例えば、約４３０〜４９０ｎｍ）における夜の放出を限定するために光波長フィルターを装備したセットにおいて色品質を維持するために、紫色波長（約４００〜４３０ｎｍ）における強力な放出ピークを有する。いくつかの実施形態によると、本明細書に記載されるような、有利なフィルター処理の光源を有する屋外照明装置は、街路灯、スタジアム灯、中庭灯、車両のヘッドライト、庭園灯、テラスの照明、公園の照明、遊園地の照明、駐車場および／または構造物の照明、投光照明、工事用照明、夜に建築物を照明するためのものを含むアクセント照明、および、主として夜間照明の使用に適した他の照明システムを含む。
【０１０３】
[0138]光スペクトルの昼／夜制御のためのいくつかのシステムおよび方法によると、他のタイプの波長管理装置を使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、吸収体システムを使用することができる。吸収体システムを、いくつかの実施形態において、吸収性が入射光角度に左右されない場合がある干渉フィルターとは異なるものとすることができる。吸収体を、（本明細書に論じられるものと同様の）蛍光体、または、熱のみを産生する単なる吸収体とすることができる。いくつかの実施形態では、波長管理装置は、禁止帯において光を吸収または透過させるためのエレクトロクロミック材料および／または構造を含むことができる。いくつかの実施形態では、波長管理装置はフォトニック結晶フィルター要素を含むことができる。フォトニック結晶は、好ましくは、禁止帯において光の伝搬を限定するおよび／または防止するために光バンドギャップで設計される。いくつかの実施形態では、フォトニック結晶は２次元フォトニック結晶要素である。いくつかの実施形態では、フォトニック結晶は３次元フォトニック結晶要素である。いくつかの実施形態では、波長管理装置は、禁止帯において光を吸収するように設計されたプラズモン構造を含むことができる。いくつかの実施形態では、波長管理装置は、波長管理装置および／もしくは干渉フィルターの任意の適したならびに／または有効な組み合わせを含むことができる。
【０１０４】
[0139]いくつかのシステムおよび方法によると、設計は、取り付け具を作るために使用される、ＬＥＤパッケージ、モジュール、一次光学系、二次および／または三次光学系において、ＬＥＤ半導体要素におけるおよび／またはＬＥＤ半導体要素上での波長管理装置の使用を含むことができる。いくつかのシステムおよび方法によると、設計は、（例えば、ＯＬＥＤが特定のタイプのＬＥＤとして含まれる場合）ＬＥＤおよび／またはＬＥＤ蛍光体組み合わせからの放射によって接する取り付け具において名目上の反射面上における波長管理システム（例えば、吸収体、プラズモン）の直接の使用を含むことができる。いくつかのシステムおよび方法によると、設計は、照明システムおよび／または照明装置の設計および動作において使用可能である導波構造（例えば、平面、湾曲、繊維型）上のおよび／または当該導波構造における波長管理装置の使用を含むことができる。
【０１０５】
[0140]いくつかのシステムおよび方法によると、動的スペクトル管理の特徴は、光源のスペクトル密度を動的に制御するのに必要とされる、蛍光体を有するまたは有さない、ＬＥＤのさまざまなグループからの光放出のデジタルおよび／またはアナログ制御を含むことができる。いくつかのシステムおよび方法によると、動的スペクトル管理の特徴は、禁止帯における光の透過または吸収を管理するのに使用可能であるエレクトロクロミック吸収体のデジタルおよび／またはアナログ制御を含むことができる。いくつかのシステムおよび方法によると、動的スペクトル管理の特徴は、吸収体および／またはフィルターの組み合わせが、禁止帯において光を動的に阻止するおよび／または透過させるのに使用可能である機械的構造を含むことができる。例えば、構造（複数可）を、一次、二次、および／または、三次光学系の（例えば、さまざまな物理的構成における）任意のまたは全ての部品にあるものとすることができる。
【０１０６】
[0141]いくつかのシステムおよび方法によると、本開示の一態様によって、職場、住居、または、公共空間などの人工的に照光された環境の占有者に対して、一定の強度およびスペクトル波長組成を出射するように照明システムを設計する時、照明システムおよび／または照明装置だけでなく、その環境の性質も考慮するおよび／または定めることは有利であることが認識される。
【０１０７】
[0142]人の眼に達する光の質および強度は、光のスペクトル組成に左右されるだけでなく、色、反射度および組織を含む環境表面の材料特性にも左右され得る。いくつかの応用では、光源による放出の定量的尺度は、蛍光染料および材料の効果を含む環境における表面の反射特性を十分に考慮しない場合がある。
【０１０８】
[0143]ヒトの視覚、知覚、遂行能力および健康を最適化するために、光源を設計および設置する時に考慮される場合がある多数の条件がある。光が表面に突き当たると、反射、吸収または透過され、または、２つまたは３つの効果の組み合わせが生じる場合がある。艶無しの黒色塗料のような暗い色は、わずかな光を反射し、入射光線のほぼ全てを吸収するが、白色塗料などの明るい表面はほとんどの入射光を反射する。光を透過させることのない不透明な表面に光が突き当たると、光の一部は吸収され、一部は反射される。同様に、滑らかな表面は光を反射し返すが、表面が鏡などの完全な伝達物質でない場合、光の一部は吸収されることになり、熱に変換される。さらに、種々の表面が種々のやり方で光を反射する。例えば、絨毯は無光沢または乱反射を呈し、この場合、反射された光はあらゆる方向に等しく散乱することで、あらゆる方向から等しく明るく見える。
【０１０９】
[0144]したがって、いくつかの応用では、それゆえに、主要な環境表面の反射度を測定および評価することは有利であるが、これは、それらの特性が光を反射させ、空間内の照度を増加させるまたは減少させることができるからである。
【０１１０】
[0145]いくつかのシステムおよび方法によると、人工的に照光された環境システムは、そこに位置している１人または複数の人に対して適応される。定められた環境空間が提供される。人工光源は、定められた環境空間内に光を出射するように適応される。人工光源は、存在するいずれの自然光源も考慮に入れた上で、人工的に照光された環境の定められた環境空間内に光を出射するように、かつ、光学部品、表面のスペクトル反射率、および／または、定められた環境空間における物質の特性といった、人工的に照光された環境の定められた環境空間内に存在するいずれの環境要素の特徴も考慮に入れた上で、蛍光発光、いずれの寄与する自然光源とも組み合わせた人工光源、および／または、環境要素が、定められた環境空間の床面高さより約０．６１ｍ（２フィート）〜約２．１３ｍ（７フィート）上の（約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの）可視光範囲で、約５０〜約２０００ルクスの光を出射するように構成される。選択された生物活性波長帯域において光が出射される概日夜モード（ＣＮｉｇｈｔモード）は、任意の方向で測定される時、約１μワット／ｃｍ２の平均放射照度を超えないのが好ましく、選択された生物活性波長帯域は少なくとも約１０ｎｍに及び、選択された生物活性波長帯域は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍの一般的な波長帯域内にある。
【０１１１】
[0146]ＣＮｉｇｈｔモードにおける選択された生物活性波長帯域は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、および、約４６０ｎｍ〜約４７０ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択可能である。
【０１１２】
[0147]ＣＮｉｇｈｔモードにおける選択された生物活性波長帯域は、好ましくは、任意の方向で測定される時、床からおよそ０．６１ｍ（２フィート）〜２．１３ｍ（７フィート）で、約０．７μワット／ｃｍ２、約０．５μワット／ｃｍ２、約０．２μワット／ｃｍ２、および、約０．１μワット／ｃｍ２から成るグループから選択された平均放射照度を超えない。
【０１１３】
[0148]ＣＮｉｇｈｔモードの紫色光は、約４００〜約４４０ｎｍ、約４００〜約４３０ｎｍ、約４００〜約４２５ｎｍ、および、約４００〜約４１５ｎｍから成るグループから選択され、かつ、任意の方向で測定される時、床からおよそ０．６１ｍ（２フィート）〜２．１３ｍ（７フィート）で、約０．５μワット／ｃｍ２超、約１．０μワット／ｃｍ２超、約１．５μワット／ｃｍ２超、および、約２．０μワット／ｃｍ２超から成るグループから選択された平均放射照度を有する波長帯においてもたらされ得る。
【０１１４】
[0149]ＣＮｉｇｈｔモードは、定められた環境空間の床面高さより約０．６１ｍ（２フィート）〜約２．１３ｍ（７フィート）上の光、および、任意の方向で測定される時、床からおよそ０．６１ｍ（２フィート）〜２．１３ｍ（７フィート）で、他の可視光波長の放射照度と同様のレベルである、選択された生物活性波長帯域における放射照度を有する約５０〜約２０００ルクスの光を出射する概日昼モード（ＣＤａｙモード）と交番させることができる。
【０１１５】
[0150]システムは、所定の概日相または時刻命令に応答して、ＣＤａｙモードとＣＮｉｇｈｔモードとの間で自動的に移行するように構成可能であり、ＣＤａｙの継続時間および計時、ならびに、ＣＮｉｇｈｔの継続時間および計時は、使用者によってあらかじめ設
定可能である。所定の概日相または時刻命令は、季節調節された時間を含む命令、一定のクロック時間を含む命令、および、使用者によって選定された時間を含む命令から成るグループから選択可能である。環境は、概日相データ、または、人工的に照光された環境システムによって照光されている個人から得られる情報に基づいて構成可能である。いくつかの実施形態では、システムは、ＣＤａｙモードとＣＮｉｇｈｔモードと間で不意に移行するように構成される。いくつかの実施形態では、システムは、ＣＤａｙモードとＣＮｉｇｈｔモードとの間で段階的に移行するように構成される。
【０１１６】
[0151]いくつかのシステムおよび方法によると、照明システムは人工光源を含む。人工光源は、可視光範囲（約４００ｎｍから約７００ｎｍ）において光を出射し、選択された生物活性波長帯域において出射された光が可視光範囲における人工光源から全放射照度の６パーセント（６％）未満を出射する概日夜モード（ＣＮｉｇｈｔモード）を含む。選択された生物活性波長帯域は、可視光範囲における人工光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）未満、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満からなるグループから選択された放射照度を出射することができる。ＣＮｉｇｈｔモードの紫色光は、約４００〜約４３５ｎｍ、約４００〜約４３０ｎｍ、約４００〜約４２５ｎｍ、および約４００〜約４１５ｎｍから成るグループから選択され、かつ、可視光範囲における光源からの全放射照度の、約４パーセント（４％）超、約６パーセント（６％）超、および、約１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された平均放射照度を有する波長帯においてもたらされる。ＣＮｉｇｈｔモードは、好ましくは、概日昼モード（ＣＤａｙモード）と交番し、選択された生物活性波長帯域は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、約４パーセント（４％）超、約６パーセント（６％）超、および、約１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射する。システムは、所定の概日相または時刻命令に応答して、ＣＤａｙモードとＣＮｉｇｈｔモードとの間で自動的に移行するように構成可能である。ＣＤａｙの継続時間および計時、ならびに、ＣＮｉｇｈｔの継続時間および計時は、使用者によってあらかじめ設定可能である。所定の概日相または時刻命令は、季節調節された時間を含む命令、一定のクロック時間を含む命令、および、使用者によって選定された時間を含む命令から成るグループから選択されてよい。
【０１１７】
[0152]場合によっては、人工光源は、ＣＮｉｇｈｔモードにおける光のみを出射する。例えば、第２の光源は、概日昼モード（ＣＤａｙモード）における光を出射することができる。第２の光源は従来の光源を含むことができる。第２の光源は、前から存在する電気器具を含むことができる、および／または、人工光源と平行に設置可能である。人工光源は、天井照明装置、壁照明装置、机／テーブルランプ、携帯用ランプ、車両用ランプ、屋外ランプ、電子装置の画面／モニターから成るグループから選択可能である。人工光源はＬＥＤまたは非ＬＥＤベース光源を含むことができる。
【０１１８】
[0153]いくつかのシステムおよび方法によると、照明システムは光源を含むことができる。光源は、好ましくは、約４００ｎｍ〜約４４０ｎｍの紫色スパイクでスペクトル分布パターンを有する光を放出するように構成される。ノッチフィルターは、光源に連結されるように適応可能である。ノッチフィルターは、生物活性波長帯がＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンに対応する第１のフィルター処理構成で可視光範囲における光源からの全放射照度の約６パーセント（６％）未満を出射するように、光源によって放出された光をフィルター処理するように構成可能である。第２のフィルター未処理構成はＣＤａｙスペクトル分布パターンに対応する。生物活性波長帯は、いくつかの実施形態では、可視光範囲における光源からの全放射照度の約４パーセント（４％）超を出射することができる。
【０１１９】
[0154]ＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンにおける生物活性波長帯は、約４３０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３０
ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４３５ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４４０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４７０ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約４６０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４９０ｎｍ、約４６０ｎｍ〜約４８０ｎｍ、および、約４６０ｎｍ〜約４７０ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択可能である。
【０１２０】
[0155]紫色スパイクを、約４００〜約４２５ｎｍ、約４００〜約４１５ｎｍ、および、約４１０〜約４２０ｎｍから成るグループから選択され、かつ、可視光範囲における光源からの全放射照度の、約４パーセント（４％）超、約６パーセント（６％）超、および、約１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された平均放射照度を有する波長帯においてもたらされる。ＣＮｉｇｈｔスペクトル分布パターンにおける生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射する。ＣＤａｙスペクトル分布パターンにおける生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）超、および、１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射する。
【０１２１】
[0156]ノッチフィルターは、いくつかの実施形態において一般的に固定される光源に対して移動可能である。光源は、いくつかの実施形態において一般的に固定されるノッチフィルターに対して移動可能である。光源およびノッチフィルターはいくつかの実施形態において独立して移動可能である。光源は紫色ポンプ式ＬＥＤ＋蛍光チップアレイを含むことができる。光源はＧａＮ  ｏｎ  ＧａＮＬＥＤ＋蛍光チップアレイを含むことができる。光源はＯＬＥＤを含むことができる。ノッチフィルターを二色性フィルターとすることができる。ノッチフィルターはいくつかの実施形態において吸収性フィルターである。
【０１２２】
[0157]いくつかのシステムおよび方法によると、光源は、複数の離散波長放出ＬＥＤチップを備える。複数のＬＥＤチップは共に、ＣＤａｙモードにおいて、全可視光スペクトルを構成する。離散波長放出ＬＥＤチップの１つまたは複数は、生物活性波長帯が、可視光範囲における光源からの全放射照度の１パーセント（１％）未満を出射するように、ＣＮｉｇｈｔモードにおいて選択的に電源が切られるように構成される。いくつかの実施形態では、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）未満、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。ＬＥＤチップの１つまたは複数は単色とすることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤチップの１つまたは複数はほぼ単色である。全可視光スペクトルは、いくつかの実施形態において、紫色、青色、緑色、黄色、および、赤色波長の離散波長チップを含むのが好ましい。青色ＬＥＤチップは、ＣＮｉｇｈｔモードにおいて選択的に電源が切られるように構成されるのが好ましい。
【０１２３】
[0158]いくつかのシステムおよび方法によると、光源は、紫色ＬＥＤチップの第１および第２の別個に制御されるセットを含む。紫色ＬＥＤチップの第１のセットは、ＣＤａｙモードで電源が入れられるように構成され、紫色光を吸収し、かつ、４００〜７００ｎｍ範囲にわたる可視光スペクトルを放出する蛍光体で被覆される。ＬＥＤチップの第２のセットは、ＣＮｉｇｈｔモードで電源が入れられるように構成され、生物活性波長帯において光を限定する異なる蛍光体、または、蛍光体の組み合わせによって被覆されることで、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の１パーセント（１％）未満を出射する。いくつかの実施形態では、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）未満、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。昼−夜パターン照明は、蛍光体被覆されたＬＥＤの第１のセットと第２のセットとの間で切り換えることによって実現できる。いくつかの実施形態では、紫色ＬＥＤチップ上で使用される被覆材料は、従来の希土類蛍光体ではなく、同様の吸収性および放出性を有するものである。紫色ＬＥＤチップ上で使用される被覆材料は、コロイド量子ドットおよび／またはアルキルナノ結晶を含むことができる。
【０１２４】
[0159]いくつかのシステムおよび方法によると、照明システムは、第１のチャネルおよび第２のチャネルを通して光を放出する複数のＬＥＤチップを含む光源を含む。第１のチャネルは、ＣＮｉｇｈｔモード中に、生物活性波長帯における光透過を限定する蛍光体または蛍光体のセットによって被覆されることで、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の１パーセント（１％）未満を出射するようにする。いくつかの実施形態では、生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）未満、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。第２のチャネルは、ＣＤａｙモード中に電源が入れられるように構成され、蛍光体被覆は施されない。ＣＤａｙモードにおける生物活性波長帯は、いくつかの実施形態において、可視光範囲の光源からの全放射照度の４％超を出射する。ＣＤａｙモードにおける生物活性波長帯は、可視光範囲における光源からの全放射照度の、６パーセント（６％）超、および、１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射することができる。
【０１２５】
[0160]本明細書に記載される現在の好ましい実施形態に対するさまざまな変更および修正は、当業者には明らかになるであろうことに留意すべきである。本開示の趣旨および範囲を逸脱することなく、かつ、その結果として伴う利点を損なうことなく、このような変更および修正をなすことができる。例として、さまざまな構成要素を要望通りに再位置決めすることができる。したがって、このような変更および修正は本開示の範囲内に含まれることが意図される。さらに、特徴、態様、および、利点の全ては、本開示を実践するために必ずしも必要とされるものではない。したがって、本開示の範囲は、特許請求の範囲によってのみ定められることが意図される。
【図１Ａ】
2018198214.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月19日(2018.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工光源は、可視光範囲において光を出射し、生物活性波長帯域において出射された光が前記可視光範囲における前記人工光源から全可視放射照度の６パーセント（６％）未満を出射する概日夜モード（ＣＮｉｇｈｔモード）をもたらし、前記可視光範囲が、４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長に規定され；
前記ＣＮｉｇｈｔモードの紫色光は、４００〜４４０ｎｍ、４００〜４３５ｎｍ、４００〜４３０ｎｍ、４００〜４２５ｎｍ、および、４００〜４１５ｎｍから成るグループの紫色波長帯から選択され、
紫色光が、前記可視光範囲における前記光源からの前記全可視放射照度の、４パーセント（４％）超の放射照度をもたらし、
紫色光の放射照度が、400ｎｍから700ｎｍまでのスペクトルパワーの分散曲線（SPD:spectral power distribution）の下の全面積の一部として、紫色の波長帯内のスペクトルパワーの分散曲線の下の全面積として規定される、人工光源。
【請求項２】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記選択された生物活性波長帯域は、４３０ｎｍ〜５００ｎｍ、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ、４３５ｎｍ〜５００ｎｍ、４３５ｎｍ〜４９０ｎｍ、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍ、４３５ｎｍ〜４７０ｎｍ、４４０ｎｍ〜５００ｎｍ、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ、４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ、４５０ｎｍ〜５００ｎｍ、４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ、および、４６０ｎｍ〜５００ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項１に記載の人工光源。
【請求項３】
ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記選択された生物活性波長帯域は、前記可視光範囲における前記人工光源からの前記全可視放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項２に記載の人工光源。
【請求項４】
前記人工光源に連結されるように適応されたノッチフィルターを含み、
前記ノッチフィルターは、前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯における前記人工光源によって放出された光をフィルター処理するように構成される、請求項３に記載の人工光源。
【請求項５】
前記ノッチフィルターは、一般的に固定される前記人工光源に対して移動可能である、請求項４に記載の人工光源。
【請求項６】
前記ノッチフィルターは二色性フィルターである、請求項４に記載の人工光源。
【請求項７】
前記ノッチフィルターは吸収性フィルターである、請求項４に記載の人工光源。
【請求項８】
前記人工光源は紫色ポンプ式ＬＥＤ＋蛍光チップを含む、請求項３に記載の人工光源。
【請求項９】
前記人工光源は、組み合わせて白色光をもたらす、紫色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および、赤色ＬＥＤを含むＬＥＤアレイを備える、請求項３に記載の人工光源。
【請求項１０】
前記人工光源は、窒化ガリウムおよびインジウムＬＥＤ、サファイア上窒化ガリウムＬＥＤ、または、炭化ケイ素上窒化ガリウムＬＥＤを含む、請求項３に記載の人工光源。
【請求項１１】
前記人工光源は窒化ガリウム上窒化ガリウムＬＥＤを含む、請求項３に記載の人工光源。
【請求項１２】
前記ＣＮｉｇｈｔモードは、前記人工光源または第２の光源によってもたらされる概日昼モード（ＣＤａｙモード）と交番し、前記ＣＤａｙモードの前記選択された生物活性波長帯域は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全可視放射照度の、４パーセント（４％）超、６パーセント（６％）超、および、１０パーセント（１０％）超から成るグループから選択された放射照度を出射し、前記可視光範囲が、４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長である、請求項３に記載の人工光源を含む照明システム。
【請求項１３】
前記システムは、日没又は日の出の事象の少なくとも１つに応答して、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードとの間で移行するように構成される、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記システムは、前記ＣＤａｙモードと前記ＣＮｉｇｈｔモードとの間で段階的に移行するように構成される、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記人工光源は前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける光のみを出射し、前記システムは、前記ＣＤａｙモードにおける光を出射する第２の光源を含む、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記第２の光源は前記人工光源と平行に設置される、または、人工的に照光された環境空間における前から存在する光源である、請求項１５に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記人工光源はＬＥＤを含む、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記ＬＥＤは、有機発光ダイオードまたは量子ドットＬＥＤを含む、請求項１７に記載の照明システム。
【請求項１９】
光源であって、
ＬＥＤチップの第１および第２の別個に制御されるセットを含み、
前記ＬＥＤチップの第１のセットは、ＣＤａｙモードで電源が入れられ、かつ、４００〜７００ｎｍ範囲にわたる可視光スペクトルを放出するように構成され、前記ＬＥＤチップの第２のセットは紫色ＬＥＤを含み、前記ＬＥＤチップの第２のセットは、ＣＮｉｇｈｔモードで電源が入れられるように構成され、前記ＣＮｉｇｈｔモードでは、前記ＬＥＤチップの第２のセットは、生物活性波長帯において光を限定することで、前記生物活性波長帯は、可視光範囲における前記光源からの全可視放射照度の６パーセント（６％）未満を出射し、それによって、昼−夜パターン照明は、前記ＬＥＤチップの第１のセットと前記ＬＥＤチップの第２のセットとの間で切り換えることによって実現されるように適応され、前記可視光範囲が、４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長であり、
前記ＣＮｉｇｈｔモードの紫色光は、４００〜４４０ｎｍ、４００〜４３５ｎｍ、４００〜４３０ｎｍ、４００〜４２５ｎｍ、および、４００〜４１５ｎｍから成るグループの紫色波長帯から選択され、
紫色光が、前記可視光範囲における前記光源からの前記全可視放射照度の、４パーセント（４％）超の、波長帯内の放射照度をもたらし、
波長帯のスペクトルパワーの分散（ＳＰＤ）曲線の下の、全面積として、波長帯の放射照度が規定される、
光源。
【請求項２０】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、４３０ｎｍ〜５００ｎｍ、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ、４３５ｎｍ〜５００ｎｍ、４３５ｎｍ〜４９０ｎｍ、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍ、４３５ｎｍ〜４７０ｎｍ、４４０ｎｍ〜５００ｎｍ、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ、４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ、４５０ｎｍ〜５００ｎｍ、４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ、および、４６０ｎｍ〜５００ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項１９に記載の光源。
【請求項２１】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全可視放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射し、前記可視光範囲が、４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長である、請求項２０に記載の光源。
【請求項２２】
前記ＬＥＤチップの第１のセットおよび前記ＬＥＤチップの第２のセットのうちの１つまたは両方ともが単一タイプのＬＥＤを含有する、請求項２１に記載の光源。
【請求項２３】
前記ＬＥＤチップの第１のセットおよび第２のセットは両方とも紫色ＬＥＤチップを含み、前記ＬＥＤチップの第１のセットおよび前記ＬＥＤチップの第２のセットは、異なる蛍光体または蛍光体の組み合わせによって被覆される、請求項２１に記載の光源。
【請求項２４】
前記紫色ＬＥＤチップ上で使用される被覆材料は、コロイド量子ドットを含む、請求項２１に記載の光源。
【請求項２５】
前記紫色ＬＥＤチップ上で使用される被覆材料が、アルキルナノ結晶を含む、請求項２１に記載の光源。
【請求項２６】
前記光源は、窒化ガリウム上窒化ガリウムＬＥＤを含む、請求項２１に記載の光源。
【請求項２７】
第１のチャネルおよび第２のチャネルを通して光を放出する複数のＬＥＤチップを含む光源を含み、
前記第１のチャネルは、ＣＮｉｇｈｔモード中に、生物活性波長帯における光透過を限定する蛍光体または蛍光体のセットによって被覆されることで、前記生物活性波長帯は、可視光範囲における前記光源からの全可視放射照度の６パーセント（６％）未満を出射するようにし、前記可視光範囲は、４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長であり、前記第２のチャネルは、ＣＤａｙモード中に電源が入れられるように構成され、前記ＣＤａｙモードにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲の前記光源からの前記全可視放射照度の６パーセント（６％）超を出射し、
前記ＣＮｉｇｈｔモードの紫色光は、４００〜４４０ｎｍ、４００〜４３５ｎｍ、４００〜４３０ｎｍ、４００〜４２５ｎｍ、および、４００〜４１５ｎｍから成るグループの紫色波長帯から選択され、
紫色光が、前記可視光範囲における前記光源からの前記全可視放射照度の、４パーセント（４％）超の、波長帯内の放射照度をもたらし、
波長帯のスペクトルパワーの分散（ＳＰＤ）曲線の下の、全面積として、波長帯の放射照度が規定される、
照明システム。
【請求項２８】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、４３０ｎｍ〜５００ｎｍ、４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ、４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ、４３５ｎｍ〜５００ｎｍ、４３５ｎｍ〜４９０ｎｍ、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍ、４３５ｎｍ〜４７０ｎｍ、４４０ｎｍ〜５００ｎｍ、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ、４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ、４５０ｎｍ〜５００ｎｍ、４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ、および、４６０ｎｍ〜５００ｎｍの生物活性波長帯域から成るグループから選択される、請求項２７に記載の照明システム。
【請求項２９】
前記ＣＮｉｇｈｔモードにおける前記生物活性波長帯は、前記可視光範囲における前記光源からの前記全可視放射照度の、４パーセント（４％）未満、２パーセント（２％）未満、および、１パーセント（１％）未満から成るグループから選択された放射照度を出射する、請求項２８に記載の照明システム。
【請求項３０】
前記光源は窒化ガリウム上窒化ガリウムＬＥＤを含む、請求項２９に記載の照明システム。
【請求項３１】
人工光源によって供給される光が、協働して、
（ｉ）生物活性波長帯で提供される光を制限し、及び、
（ii）紫色波長帯と、４９０ｎｍと７００ｎｍの間の波長帯の双方において光を放射する、
ようにさせる光エミッタ及び１つ又は複数の蛍光体によって提供される、
請求項１に記載の人工光源。
【請求項３２】
ＣＮｉｇｈｔモードの間に前記ＬＥＤチップの第２のセットによって供給される光が、協働して、
（ｉ）生物活性波長帯で提供される光を制限し、及び、
（ii）紫色波長帯と、４９０ｎｍと７００ｎｍの間の波長帯の双方において光を放射する、
ようにさせる、光エミッタ及び蛍光体若しくは蛍光体のセット、によって提供される、
請求項１９に記載の人工光源。
【請求項３３】
ＣＮｉｇｈｔモードの間に前記光源によって供給される光が、
協働して、
（ｉ）生物活性波長帯で提供される光を制限し、及び、
（ii）紫色波長帯と、４９０ｎｍと７００ｎｍの間の波長帯の双方において光を放射する、
ようにさせる、
光エミッタ及び蛍光体若しくは蛍光体のセット、によって提供される、
請求項２７に記載の人工光源。
【請求項３４】
前記紫色光が、前記可視光範囲の光源からの全可視放射照度の６パーセントより大きい放射照度を提供する、請求項１に記載の人工光源。
【請求項３５】
前記紫色光が、前記可視光範囲の光源からの全可視放射照度の６パーセントより大きい放射照度を提供する、請求項１９に記載の人工光源。
【請求項３６】
前記紫色光が、前記可視光範囲の光源からの全可視放射照度の６パーセントより大きい放射照度を提供する、請求項２７に記載の照明システム。
【請求項３７】
前記紫色光が、前記可視光範囲の光源からの全可視放射照度の１０パーセントより大きい放射照度を提供する、請求項１に記載の人工光源。
【請求項３８】
前記紫色光が、前記可視光範囲の光源からの全可視放射照度の１０パーセントより大きい放射照度を提供する、請求項１９に記載の人工光源。
【請求項３９】
前記紫色光が、前記可視光範囲の光源からの全可視放射照度の１０パーセントより大きい放射照度を提供する、請求項２７に記載の照明システム。
【請求項４０】
環境に人工照明を供給するステップと、
概日周期に従って、前記人工照明のスペクトル強度プロファイルを変化させるステップであって、当該変化させることが、以下の、
前記概日周期の第１の周期の間に、４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲での第１のスペクトル強度プロファイルを有する白色光を供給するステップであって、当該波長範囲が、４００ｎｍから４３０ｎｍの第１の構成要素波長範囲と、４３０ｎｍから５００ｎｍの第２の構成要素波長範囲と、５００ｎｍから７００ｎｍの第３の構成要素波長範囲と、を含むものと、
前記概日周期の第２の周期の間に、４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲での第２のスペクトル強度プロファイルを有する光を供給するステップであって、当該第２のスペクトル強度プロファイルが、前記第１のスペクトル強度プロファイルとは異なるものと、
を含み、
前記第１のスペクトル強度プロファイルと比較して、前記第２のスペクトル強度プロファイルが、前記第２の構成要素波長範囲内に十分に少ない放射照度を含むことによって、前記第１のスペクトル強度プロファイルを有する夜間の白色光への暴露に関連した夜間のメラトニンレベルの低減として測定される、及び／又は、前記第１のスペクトル強度プロファイルを有する夜間の白色光への暴露に関連した夜間のメラトニンレベルの概日の相の変化の低減として測定される、概日神経内分泌障害を低減し、
前記第２のスペクトル強度プロファイルが、前記第１の構成要素波長範囲内に十分な放射照度を含むことによって、前記第２のスペクトル強度プロファイルの前記第２の及び第３の構成要素波長範囲内の黄の色相の光を低減する、
照明を供給するための方法。
【請求項４１】
前記第２のスペクトル強度プロファイル内の全放射照度の６パーセントより少ないものが、前記第２の構成要素波長範囲内に存在し、前記第２のスペクトル強度プロファイル内の前記全放射照度の半分より多いものが、前記第３の構成要素波長範囲内に存在し、または、
前記第２のスペクトル強度プロファイル内の全放射照度の４パーセントより少ないものが、前記第２の構成要素波長範囲内に存在し、前記第２のスペクトル強度プロファイル内の前記全放射照度の半分より多いものが、前記第３の構成要素波長範囲内に存在し、または、
前記第２のスペクトル強度プロファイル内の全放射照度の２パーセントより少ないものが、前記第２の構成要素波長範囲内に存在し、前記第２のスペクトル強度プロファイル内の前記全放射照度の半分より多いものが、前記第３の構成要素波長範囲内に存在し、または、
前記第２のスペクトル強度プロファイル内の全放射照度の４パーセントより多いものが、前記第１の構成要素波長範囲内に存在し、前記第２のスペクトル強度プロファイル内の前記全放射照度の半分より多いものが、前記第３の構成要素波長範囲内に存在し、または、
前記第２のスペクトル強度プロファイル内の全放射照度の６パーセントより多いものが、前記第２の構成要素波長範囲内に存在し、前記第２のスペクトル強度プロファイル内の前記全放射照度の半分より多いものが、前記第３の構成要素波長範囲内に存在し、または、
前記第２のスペクトル強度プロファイル内の全放射照度の１０パーセントより多いものが、前記第２の構成要素波長範囲内に存在し、前記第２のスペクトル強度プロファイル内の前記全放射照度の半分より多いものが、前記第３の構成要素波長範囲内に存在する、
請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
環境に人工照明を供給するためのシステムであって、
１つ又は複数の人工光源を含む照明モジュールであって、当該照明モジュールが、人工照明で環境を照射するように構成されるものと、
概日周期に従って前記人工照明のスペクトル強度プロファイルを変化させるようにプログラムされた制御システムであって、当該変化させることが、以下の、
前記概日周期の第１の周期の間に、４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲での第１のスペクトル強度プロファイルを有する白色光を前記環境に供給するステップであって、当該波長範囲が、４００ｎｍから４３０ｎｍの第１の構成要素波長範囲と、４３０ｎｍから５００ｎｍの第２の構成要素波長範囲と、５００ｎｍから７００ｎｍの第３の構成要素波長範囲と、を含むものと、
前記概日周期の第２の周期の間に、４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲での第２のスペクトル強度プロファイルを有する光を前記環境に供給するステップであって、当該第２のスペクトル強度プロファイルが、前記第１のスペクトル強度プロファイルとは異なるものと、
を含み、
前記第１のスペクトル強度プロファイルと比較して、前記第２のスペクトル強度プロファイルが、前記第２の構成要素波長範囲内に十分に少ない放射照度を含むことによって、前記第１のスペクトル強度プロファイルを有する夜間の白色光への暴露に関連した夜間のメラトニンレベルの低減として測定される、及び／又は、前記第１のスペクトル強度プロファイルを有する夜間の白色光への暴露に関連した夜間のメラトニンレベルの概日の相の変化の低減として測定される、概日神経内分泌障害を低減し、
前記第２のスペクトル強度プロファイルが、前記第１の構成要素波長範囲内に十分な放射照度を含むことによって、前記第２のスペクトル強度プロファイルの前記第２の及び第３の構成要素波長範囲内の黄の色相の光を低減する、
システム。
【請求項４３】
前記１つ又は複数の人工光源が、前記第１の構成要素波長範囲内に強度ピークを有する光を放射するように構成された少なくとも第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記１つ又は複数の人工光源が、更に、前記第２の構成要素波長範囲内に強度ピークを有する光を放射するように構成された少なくとも第２のＬＥＤを含み、
前記制御システムが、概日周期に従って前記第１の及び第２のＬＥＤの相対的強度を変化させるようにプログラムされる、
請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記１つ又は複数の人工光源が、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４６】
前記１つ又は複数のＬＥＤが、１つ又は複数の蛍光物質で被覆された紫色ポンプ発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記１つ又は複数のＬＥＤが、紫色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び、赤色ＬＥＤを含み、これらの組み合わせによって、システムの運用中に白色光を放射するように構成される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４８】
前記１つ又は複数のＬＥＤが、窒化ガリウムおよびインジウムＬＥＤ、サファイア上窒化ガリウムＬＥＤ、及び、炭化ケイ素上窒化ガリウムＬＥＤ、からなる群から選択された１つ又は複数のＬＥＤを含む、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４９】
前記１つ又は複数の人工光源が、窒化ガリウム上窒化ガリウムＬＥＤを含む、請求項４２に記載のシステム。