技術領域

本發明涉及一種用于向房間提供光的光系統和方法。所述系統和方法還涉及一種用于向外部沒有光進入或者有限的光進入的房間提供光的系統。所述方法和系統尤其適于在一段時間內模仿經過的一天來提供光。

背景技術：

本發明解決了醫院房間照明不足的問題，照明不足可能導致普遍的混亂和精神錯亂。提出并描述了一種通過呈現模仿天窗的動態的照明場景來支持時間和空間定向(orientation)的系統。期望經歷所提出的照明的患者就經過的時間和房間定向而言具有更好的定向。盡管該系統主要對在缺少足夠窗戶的空間中的患者有益，然而呈現類似陽光“歡樂”天的照明條件的可能性在黑暗的冬天和陰郁的雨天期間也將對更大范圍的患者有益。

本發明的發明人已經意識到根據本發明用于向房間(尤其是特護病房)提供光的系統和方法將降低患者精神錯亂的風險，據此設計出本發明。

精神錯亂在病因學上是非特異性的有機腦部綜合癥，特征在于意識和注意力、知覺、思想、記憶、精神運動行為、情感和睡眠時間表的同時混亂。據報告，ICU患者中精神錯亂的發生率盡管在統計上變動較大，但是仍然很高(20-80％)

可以在多個方面感受到ICU精神錯亂的負面影響。在經濟上，精神錯亂由于較長的住院周期從而一直與較大的醫療保健支出有關。此外，由于顯示精神錯亂為ICU患者中長期認知障礙的良好預測指標，從而發展為精神錯亂的患者更有可能在短期或中期死亡或得并發癥。在社會領域中，由于當處理焦慮和不順從的患者時經歷降低的工作滿意度，從而員工士氣受到影響。

作為認知障礙的狀態，對精神錯亂的所有預防和干預措施具有重新定向患者的主要目標。對使用具有危險副作用的藥物進行補充的非藥物方法一般包括校正感知障礙(例如眼鏡和助聽器)，以支持患者適應、最小化環境中的對象的知覺錯誤、以及周期性認知刺激和口頭重新定向。

就這一點而言，已知照明條件大大影響人們的時間和空間定向。在一天中，天空顏色和太陽提供的照明的強度是變化的。影子一直移動，影子長度和方向改變。這種動態提供了人們據此測量經過的時間或定位基點的直覺方式。不幸地，這種信息在室內環境并且尤其是在患者不具有經由窗戶的適當外部照明條件的益處的醫院房間中大部分丟失。

在Keep等人進行的研究(Keep,P.,James,J.和Inman.M.于1980年3月在《Anaesthesia》的第35卷第257-262頁發表的“Windows in the intensive therapy unit”)中，作者觀察到如果病房沒有窗戶，則在ICU中停留至少48小時而幸存下來的患者對他們停留的長度的記憶不太準確，并且在時間上定向不太好。此外，作者報告了在無窗病房中幻覺和錯覺的發生率大于具有半透明但是不全透明窗戶的類似病房的兩倍。

美國專利No.5,589,741教導了一種用于位于具有光源的位置處的用戶的自然照明系統，其用于向用戶位置提供高于非零值的可變強度的照明。計算機產生可變信號，以控制光源的可變強度照明水平輸出的周期，從而對應于在從如同計算機輸入設備所選擇的地理位置處在所選擇的一天的時間期間高于非零值的光水平強度的逐步變化。按天產生可變信號，從而相對于在所選擇的地理位置處在連續幾天期間產生可變強度照明周期開始的正常時間，以在連續幾天期間的每天的時間段逐步改變產生可變強度照明周期的開始的時間的方式在相同時間段產生可變強度照明周期。還可以產生可變信號，以每天改變可變強度照明周期的開始的時間，并導致照明周期轉換的從黎明到黃昏或從黃昏到黎明的轉換。

美國專利申請公開No.US 2010/0231131 A1公開了一種照明系統，包括多個LED燈，所述多個LED燈具有至少兩個不同顏色的LED燈。控制器耦合到LED燈，以獨立控制多組不同顏色LED光的強度。可以在控制器上操作存儲在存儲設備上的程序，以控制不同組不同顏色LED燈的每一組的強度，從而產生表示室外日光條件的顏色和強度變化的光。

美國專利申請公開No.US 2009/0128044 A1公開了一種基于熒光燈或發光二極管的系統，用于產生光通量。該系統包括：燈，包括至少一個光源，用于對區域照明。從包括熒光光源或LED光源的至少一個的組中選擇所述至少一個光源的至少一個。燈還包括光源控制器，其與光源電耦合并被布置為控制光源的光譜輸出。燈還包括：電源；以及開關，其電耦合在燈和電源之間并布置為控制從電源到燈的電力供應。

技術實現要素：

實現允許控制不可能觀察到室外條件中的變化的房間(尤其是特護病房)或患者在延長時間段居住的任何其它康復病房中的光條件的系統將是有利的。總之，本發明優選尋求單獨或以任意組合的方式減輕、緩和或消除上述缺點的一個或多個。具體而言，可以將提供解決現有技術的上述問題或其它問題的方法看作本發明的目的。

為了更好地解決這些關注點的一個或多個，在本發明的第一方面中，提供了一種用于向房間提供光的方法。所述房間包括一面墻或至少一面墻。所述方法包括在所述房間中布置具有光強度控制設備的光源的步驟。所述方法包括提供光強度模型的步驟，所述光強度模型模擬一天的第一時間段中的光條件。所述方法包括根據所述模型操作所述光強度控制設備使得將光提供到所述房間的步驟。

所述房間是一種不具有或僅具有有限的允許光從外部進入房間的窗戶的房間。如上文所解釋的，缺少光對位于房間中的患者造成困擾，很有可能導致患者精神錯亂。因此，本發明提供了一種自動控制房間中的照明條件的方法。優選地，諸如計算機的控制器設備用于模擬光條件中的變化，例如在黎明和黃昏光線較少，在中午光線明亮等。此外，能夠模擬多云情況和陽光充足情況兩者。

在第一時間段期間光被感知為自然光，并且光強度進行變化，從而房間中的人感知到時間在流逝。這幫助人們(例如整天躺在床上的ICU患者)有意識地或無意識地認為時間過去了。

在實施例中，所述方法包括在房間中布置多個光源，使得從兩個或更多個角度對房間中的點進行照明。這預期到允許在一個時間段期間來自提供改進的光模擬的幾個角度的照明發生改變。例如，一個光源可以模擬早晨的光并且一個光源可以模擬下午的光，因此光來自房間中的不同角度。通過提供布置在房間中的多個光源，可以模擬更多的照明條件，并且提供光條件的改變，這給人們時間過去的感覺。

在實施例中，所述方法包括提供顯示屏和視頻源，并且在所述顯示屏上顯示來自視頻源的圖像。這允許顯示例如云彩、動物、顏色、移動動物和/或人和/或云彩和/或植物和/或樹的輪廓，因此提高了來自外部的光和景象的錯覺。

在實施例中，一個或多個光源包括：顏色調制設備，其控制所發出的光的顏色。這允許顏色調制和多個光條件的模擬。組合顏色和強度實現了更現實的光體驗。例如，在模擬日出期間光可以變得更紅，并且在模擬中午期間光可以變得更白。其它顏色也是可以的，例如用于模擬云彩經過。

所述一個或多個光源包括被配置為改變所發出的光的定向的定向設備。這是模擬太陽移動的一種方法。這增強了模擬時間經過的效果。具有控制器可以改變所發出的光的定向的光源允許模擬天空中太陽的位置變化。組合位置模擬和和顏色模擬和強度允許模擬例如從黎明到黃昏的一整天。此外，也可以模擬太陽沒有在藍天中發光的天。云彩和/或鳥和/或樹木的存在還增強了模擬。

本發明的一個方面涉及一種用于在房間中提供照明的系統，所述房間包括墻。所述系統可以包括：光源，其包括一個或多個獨立光源，所述光源包括用于控制發出的光的強度和/或顏色的光控制設備。所述一個或多個光源包括被配置為改變所發出的光的定向的定向設備。所述系統可以包括控制器設備，其被配置為根據模擬一時間段內日光的變化的模擬程序來控制所述光控制設備。

在實施例中，所述系統還包括：圖像顯示設備，其被配置為顯示靜止圖片和/或視頻；以及圖像源，其連接至用于顯示圖像和/或視頻的所述圖像顯示設備。由于視頻和/或圖像可以顯示云彩、鳥、樹木、景色、灌木、花等的圖像，很有可能是隨時間改變的多個元素的組合，以對觀看者提供變化，從而預期圖像和/或視頻的顯示提高了房間被自然光照亮的錯覺。

在實施例中，光源是包括位于一條線上的多個光源的燈帶。燈帶是伸長的光源，預期燈帶容易安裝并且空間距離提供了模擬太陽移動的可能性。

在實施例中，光源包括以矩陣形式布置的大量獨立光源。預期光源的矩陣容易安裝并且光源之間的空間距離提供了模擬太陽移動的可能性。預期矩陣提高了來自太陽移動的光的模擬。

在實施例中，系統包括兩個空間間隔開的光源。通過提供兩個或更多個光源，例如兩個燈帶或兩個光源矩陣或其任意組合，由于觀看者從不同方向感受到光，從而可以增強模擬的效果。來自不同方向的光將提供太陽移動從而時間過去了的錯覺。

在實施例中，房間包括兩面相對的墻，并且每面墻包括多個空間間隔開的光源中的一個。通過提供相對墻處的光源，能夠例如模擬日出和日落。如果光源能夠進一步改變顏色和/或強度，可以提高模擬效果。

在實施例中，圖像顯示設備是LCD屏幕、等離子體屏幕或OLED屏幕。在實施例中顯示單元的選擇可以取決于幾個因素，包括圖像質量、功耗以及實用性。

在實施例中，一個或多個光源提供光譜與在地球上觀察到的太陽發出的光的光譜類似的光。光源越類似于自然光源，模擬越可信。

在實施例中，系統進一步包括漫射器，其適于漫射一個或多個所述光源發出的光。漫射器幫助降低從光源發出的光是來自例如LED燈等小光源的感覺。小光源感覺不如漫射器后面的光源自然。

總之，本發明的各個方面可以在本發明的范圍內以任何可能的方式組合和結合。參考如下描述的實施例，本發明的這些和其它方面、特征和/或優點將是顯而易見的，并且參考如下描述的實施例對其進行說明。

附圖說明

將僅以示例的方式參考附圖來描述本發明的實施例，其中：

圖1示意性示出了根據本發明的系統的實施例，

圖2示意性示出了LED條，

圖3-圖8示意性示出了包括多個發光元件的不同房間，

圖9示意性示出了包括光漫射元件的LED條，以及

圖10示意性示出了根據本發明的方法的步驟。

具體實施方式

醫院房間并且尤其ICU環境是必須留意負責醫務人員的需求(例如照明、工作空間、放置設備等)并在可能的延長時間段容納康復患者的功能空間。對于從缺少意識到遺留建筑的理由，很多這種環境朝著員工優化而以患者為代價。缺少足夠的窗戶和恒“冷”照明是剝奪患者有助于時間和空間定向的環境提示的特征的通用例子，所述環境提示對精神錯亂具有潛在的影響。

本發明解決了醫院病房中照明不足的問題，照明不足可能導致普遍的混亂和精神錯亂。提出并描述了一種通過呈現模仿天窗的動態的照明場景來支持時間和空間定向的系統。期望經歷所提出的照明的患者就經過的時間和房間定向而言具有更好的定向。盡管該系統主要對在缺少足夠窗戶的空間中的患者有益，然而呈現類似陽光“歡樂”天的照明條件的可能性在黑暗的冬天和陰郁的雨天期間也將對更大范圍的患者有益。

圖1示意性示出了根據本發明的系統10的當前優選實施例。該系統包括視頻源12以及在這里實施于計算機中的用戶接口(UI)14。視頻源12和用戶接口14提供場景內容至系統以及諸如開始、結束的基本視頻命令。視頻源/管理器12和14將視頻數據以適于在局域網16中分配的格式轉換成照明控制命令。局域網(LAN)16在系統10中的不同設備中分配命令和數據。數據啟用器18和20并且單元(tile)控制器22控制光源和呈現來自視頻源14的場景。這里示出了兩種光源，即LED單元24，LED單元24是能夠基于視頻圖像和由計算機單元12控制的例如光強、顏色等的其它光信息來呈現照明場景的LED的矩陣。另一光源是LED條26和28，LED條26和28是根據一天中的時間以不同角度發光的光源。

通常，用于根據本發明提供房間中的照明的系統包括：光源，包括一個或多個單獨光源，所述光源包括用于控制光的強度和/或方向和/或發出的光的顏色的光控制設備；以及控制器設備，其被配置為根據模擬一段時間內日光的變化的模擬程序來控制所述光控制設備。

優選地，通過在例如計算機12的控制設備上執行的軟件來控制該系統。在軟件實施時，該系統優選按照如下方式工作：

向用戶供應具有三個選擇的菜單：

-場景：該選擇將用戶指引到場景控制板。

-選項：該選擇將用戶指引到選項菜單。在這里用戶可以選擇將多少房間連接至系統。

-退出：退出系統。

在軟件實施的場景控制屏處，用戶可以選擇：

-開始和結束場景。將根據系統日期和時間來開始呈現場景。日期和時間在一天中保持動態場景變化。

-根據患者的愿望限制場景的光強。

-限制工作區照明的光強，以對員工提供適當的工作環境。

-根據患者的愿望打開或關閉額外特征件。額外選項包括諸如移動云彩、飛鳥或樹木等的輪廓的自然元素。

圖2示意性示出了LED燈帶30的實施例。LED燈帶30包括若干個光源，在這里為28個LED燈，每個LED燈具有若干個LED發光元件。燈帶30包括位于一條線上的多個光源。在這里燈帶包括兩行或兩列LED燈。28個LED燈提供了適于LED燈帶30發出的光的可能性。可以控制LED燈，以改變諸如顏色和/或強度的光參數。此外，可能能夠單獨地對LED燈進行定向，使得可以模擬控制哪些燈以給定強度和顏色照亮給定光場景，例如日出、中午或日落，或者其間的任意時間。可以預想到LED光源之外的其它光源，而不脫離本發明的范圍。

圖3示意性示出了在一面墻42上具有七個用44表示的LED燈帶的房間40。七個LED燈帶允許模擬通過房間中的一個或多個窗戶的太陽光。房間實際上不具有任何窗戶，但是LED燈帶44模擬具有窗戶的房間中的情況。在其它實施例中，根據諸如房間大小和/或期望的最大強度的因素，LED燈帶44的數量可以不同于七個。

圖4示意性示出了具有兩個LED面板52和54的房間50，所述兩個LED面板52和54處于包括大量LED光源的兩個方形LED矩陣的形式。與上述實施例一樣，可以控制LED光源的強度、顏色以及方向，以提供經過的時間的模擬。

在圖3和圖4中示出的實施例中，并且對于在本文中示出的剩下的實施例來說，系統包括至少兩個空間間隔開的光源。空間間隔開的光源提供了太陽的運動的和由此導致的房間內光條件的變化的增強模擬。

在圖3和圖4中示出的實施例中，房間包括兩面相對的墻，并且每面墻包括所述空間間隔開的光源中的一個。因為例如LED條和/或LED矩陣的光源能夠模擬更長時間段的運動，例如日出和中午或從日出到日落，所述光源的定位提供了增強的模擬效果。

在實施例中，將具有如下優點：一個或多個光源提供其光譜與在地球上觀察到的太陽發出的光的光譜類似的光。從光源發出的光越與太陽發出的光類似，模擬的逼真度越高。在實施例中，可以控制并修改從一個或多個光源發出的光的光譜分布，以增強模擬效果。黎明時的光的顏色與中午時光的顏色不同。

圖5示意性地示出了具有方形LED矩陣形式的六個LED面板62、64、66、68、70以及72的房間60，每個LED面板包括多個LED光源。面板63和64位于墻上。面板66、68、70以及72位于天花板上。與上述實施例一樣，可以控制LED光源的強度、顏色以及方向，以提供經過的時間的模擬。光源的不同的空間間隔開的位置提供了增強的模擬效果。

圖6示意性地示出了具有長方形LED條形式的七個LED面板的房間80，位于墻上的每個LED面板包括多個LED光源。此外，九個長方形LED條位于天花板上，每個LED條包括多個LED光源。與上述實施例一樣，可以控制LED光源的強度、顏色以及方向，以提供經過的時間的模擬。光源的不同的空間間隔開的位置提供了增強的模擬效果。

圖7示意性地示出了具有方形LED矩陣形式的四個LED面板92、94、96以及98的房間90，每個LED面板包括多個LED光源。面板92和94位于墻上。面板96和98位于相鄰墻上。與上述實施例一樣，可以控制LED光源的強度、顏色以及方向，以提供經過的時間的模擬。光源的不同的空間間隔開的位置提供了增強的模擬效果。

圖8示意性地示出了具有長方形LED條形式的七個LED面板的房間100，位于墻上的每個LED面板包括多個LED光源。此外，九個長方形LED條位于天花板上，每個LED條包括多個LED光源。與上述實施例一樣，可以控制LED光源的強度、顏色以及方向，以提供經過的時間的模擬。光源的不同的空間間隔開的位置提供了增強的模擬效果。

在實施例中，上述系統的任意系統可以進一步包括：圖像顯示設備，其被配置為顯示靜止圖片和/或視頻；以及圖像源，其被連接到用于顯示圖像和/或視頻的圖像顯示設備，例如圖1中示出的圖像顯示設備和視頻源。

在本申請中描述的任意圖像顯示設備可以是LED屏幕、等離子體屏幕或OLED屏幕，或者可以提供多個圖像顯示設備。多個圖像顯示設備則可以是相同類型，或者可以是不同類型圖像顯示設備的混合。

圖9示意性示出了進一步包括適于漫射一個或多個光源發出的光的漫射器112的LED條110的實施例。漫射器112可以是半透明的或者包括半透明部分。漫射器112可以包括反射和半透明部分的組合。漫射器112可以包括半透明部分和透明部分。漫射器112在這里被示出為通過元件114與LED條110的表面以一定距離安裝的面板。

圖10示意性示出了用于將光提供到房間的方法的步驟120，其中房間包括墻。該方法包括在房間中布置具有光強度控制設備的光源的步驟122。該方法還包括提供提供光強度模型的步驟124，所述光強度模型模擬一天的第一時間段中的光條件。該方法還包括根據該模型操作光強度控制設備從而將光提供到房間的步驟126。

第一時間段期間的光被感知為自然光，并且執行光強度的變化，從而房間中的人感知到時間在流逝。這幫助人們(例如整天躺在床上的ICU患者)有意識地或無意識地認為時間過去了。第一時間段可以是一小時。該周期可以循環，從而比24小時短的周期可以被限定并用于模擬。模擬可以基于表示太陽的位置或至少傾角的數學公式。一種確定光的參數的方法可以基于對實際時間的計算。可以提供限定作為時間的函數的所有相關參數的表格，從而不需要每次執行計算。模擬可以基于關于一年中的給定時間(例如夏天、春天、秋天或冬天)的典型值。此外，該系統提供了允許人們(例如護士或其它員工)手動控制諸如光強度的參數的可能性，以滿足患者的特定患者需求和/或房間中的患者的主治醫生的各種需求。

在執行上述方法的步驟之前，可以執行如下步驟，即在房間中布置多個光源，從而從兩個或更多個角度對房間中的一個點進行照明。這允許在一個時間段期間從提供改進的光模擬的幾個角度的照明發生改變。例如，一個光源可以模擬早晨的光并且一個光源可以模擬下午的光。通過提供布置在房間中的多個光源，可以模擬更多的照明條件，并且提供光情況的改變，這給人們時間過去的感覺。

該方法可以進一步包括提供顯示屏和視頻源，并且在顯示屏上顯示來自視頻源的圖像。圖像可以包括云彩、動物、顏色、移動動物和/或人和/或云彩和/或植物和/或樹的輪廓。想到了移動的圖像增加了時間的感知，由此增加了模擬的效果。

如同在其它地方描述的，一個或多個光源可以包括：顏色調制設備，控制所發出的光的顏色，顏色調制實現了多個不同光條件的模擬。組合顏色和強度實現了更現實的光體驗。

一個或多個光源可以包括被配置為改變所發出的光的定向的定向設備。改變可以是動態的，即可以在模擬期間改變方向。替代地，定向設備可以是永久改變所發出的光的方向的設備，即，重新引導來自光源的光導。這可以具有如下優點：由于產品需求，如果光源位于特定方向，并且關于模擬該方向效率較低，因此定向設備提供了將光源以高效方式安裝并且仍然實現最佳模擬結果的可能性。具有控制器可以修改所發出的光的定向的光源允許模擬天空中的太陽的改變位置。組合位置模擬和顏色模擬和強度允許模擬例如從黎明到黃昏的一整天。此外，也可以模擬太陽沒有在藍天發光中的天。云彩和/或鳥和/或樹木的存在進一步增強了模擬。

雖然在附圖和前述說明中詳細地示出并描述了本發明，然而這種說明和描述應該被理解為是示意性的或示例性的而不是限制性的，本發明不限于所公開的實施例。在實踐要求保護的本發明時，根據對附圖、公開內容以及所附權利要求的研究，本領域技術人員可以理解并實現所公開的實施例的其它變化。在權利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一個”不排除多個。單個處理器或其它單元可以實現權利要求中記載的多項功能。在相互不同的從屬權利要求中描述了某些措施這一純粹的事實不表示不能受益于這些措施的組合。計算機程序可以存儲/分布在適當介質上，例如一起供應其它硬件或用作其它硬件的一部分的光學存儲介質或固態介質，但是也可以以其他形式分布，例如通過因特網或其它有線或無線遠距離通信系統。權利要求中的任意附圖標記不應構成為限制范圍。