用于控制照明元件的控制器的制作方法

专利2022-05-09  112



1.本公开涉及控制器和照明系统,用于控制由环境内的一个或多个照明元件发出的光照(illumination)。


背景技术:

2.研究表明:在动物(例如,婴儿鸟)在其各自的蛋内的发育期间(例如,在培育(incubation)和孵化期间)照亮动物蛋(即,包含未出生的婴儿动物的蛋)可以改善在出生之前的昼夜节律。昼夜节律是遵循大约24小时的每日循环的任何生物过程。昼夜节律允许动物(包括鸟类)预测定期的环境变化并为定期的环境变化做准备。例如,昼夜节律在确定动物的睡眠和进食模式方面是重要的。昼夜节律时常与动物环境中的明暗(light and darkness)有关。也已表明:照亮动物蛋尤其鸟蛋能够降低压力水平、减少培育时间和促进雏鸡的发育。
3.孵化器是通常在人工条件下在其中孵化蛋(例如,鸟蛋)的设施。鸟类孵化器产生被人类消耗的大多数鸟,尤其,诸如鸡、火鸡、鸭和鹅。时常没有(自然或人工)照明在孵化器等等中是可用的。这反过来意味着:没有认识到上面讨论的照亮鸟蛋的益处。换句话说,没有灯光消极地影响雏鸡的健康并且能够增加新近孵化的雏鸡的死亡率。
4.相反,典型地在蛋的孵化过程的最后几天,这些蛋遭受到恒定的光照,以使得雏鸡在它们从其蛋中孵化并离开其蛋时能够找到食物。虽然一定量的光照对雏鸡是有益的,但是遭受到24小时的光照不利于昼夜节律(其与明暗的周期有关)。
5.wo2018/160537a1公开在禽蛋的培育期间利用灯光来影响禽类孵化前与孵化后的特征的方法。具体数量的能量通过具有特定波长的光源被提供给培育的蛋,以加速胚胎发育和促进孵化后的肌细胞生成。绿色、红色或蓝色波长的灯光或其组合被提供至温控培育箱中的蛋,以增加禽蛋中的成肌细胞和卫星细胞(satellite cell)产生。能够采用诱导(entrain)蛋中胚胎的昼夜节律的方式来管理给予禽蛋的灯光。


技术实现要素:

6.本发明的发明人已认识到:创建由未孵化的动物(例如,当在蛋的内部时)体验到的明暗的周期对于那些动物的健康和发育而言将是有益的。发明人也已认识到:一些动物在任何时候都需要光照(例如,在孵化期间,以便在每个动物孵化时,那些动物能够找到食物、水、庇护所(shelter)等等)。发明人也已认识到:具有不同光谱成分的光照可能被动物体验为具有不同强度的光照,如果被放置在过滤器(filter)后面的话,例如,诸如被动物蛋的外壳内的未出生动物(体验为具有不同强度的光照)。
7.根据在本文公开的第一方面,提供一种控制器,其被配置成控制由环境内的一个或多个发光元件发出的光照,其中该环境用于寄养(host)一个或多个动物以及各自的在一个或多个动物之中的每一个动物与一个或多个发光元件之间的过滤器(608),其中该控制器被配置成:控制一个或多个发光元件,以便针对第一时间周期发出具有第一光谱成分的
光照,其中第一光谱成分被组成,以便在过滤器的第一侧面(side)上产生由一个或多个动物的视觉系统体验到的第一光照水平;控制一个或多个发光元件,以便针对第二后续的时间周期发出具有第二不同的光谱成分的光照,其中第二光谱成分被组成,以便在过滤器的第一侧面上产生由一个或多个动物的视觉系统体验到的第二不同的光照水平;以及控制一个或多个发光元件,以便贯穿第一时间周期和第二时间周期发出光照,从而在过滤器的第二侧面上维持由一个或多个动物的视觉系统体验到的最低光照水平。
8.这个的优点是:在过滤器的第一侧面上诸如在未孵化的蛋的内部创建相对明亮和相对黑暗的周期,因而有助于在出生之前昼夜节律的诱导(或创建)。例如,第一光照水平可以是较亮的周期并被体验为“白天”,而第二光照水平可以是被体验为“夜间”的较暗的周期。此外,在过滤器的第二侧面上诸如在蛋外部的环境内的最低照度水平保证:在任一周期中(例如,在晚上)孵化的雏鸡能够更容易地找到食物等等。本发明的实施例为未出生的雏鸡以及最近孵化的雏鸡提供最佳的照明条件。
9.在实施例中,过滤器的第一侧面可以是在动物与过滤器之间的侧面,而过滤器的第二侧面可以是在过滤器与一个或多个发光元件之间的侧面。
10.在可供选择的实施例中,过滤器的第二侧面可以是在动物与过滤器之间的侧面,而过滤器的第一侧面可以是在过滤器与一个或多个发光元件之间的侧面。
11.在实施例中,一个或多个动物可以是鸟类(即,未孵化的鸟或雏鸡)。
12.在实施例中,一个或多个过滤器可以是利用一个或多个发光元件照亮的未孵化的动物蛋的外壳,其中第一光谱成分被组成,以便在一个或多个未孵化的动物蛋的内部产生第一光照水平,其中第二光谱成分被组成,以便在一个或多个未孵化的动物蛋的内部产生第二不同的光照水平,以及其中贯穿第一时间周期和第二时间周期发出的光照在一个或多个未孵化的动物蛋的外部维持最低的光照水平。
13.在实施例中,一个或多个过滤器是利用一个或多个发光元件照亮的未孵化的动物蛋的外壳,其中第一光谱成分被组成,以便在一个或多个未孵化的动物蛋的外部产生第一光照水平,其中第二光谱成分被组成,以便在一个或多个未孵化的动物蛋的外部产生第二不同的光照水平,以及其中贯穿第一时间周期和第二时间周期发出的光照在一个或多个未孵化的动物蛋的内部维持最低的光照水平。
14.在实施例中,一个或多个动物可以是人类。
15.在实施例中,一个或多个过滤器可以是利用一个或多个发光元件照亮的太阳镜,其中具有第一光谱成分的光照在光学上在太阳镜上游方向(upstream)(即,在太阳镜与发光元件之间)产生第一光照水平,其中具有第二光谱成分的光照在光学上在太阳镜上游方向产生第二不同的光照水平,以及其中贯穿第一时间周期和第二时间周期发出的光照在光学上在太阳镜下游方向(downstream)(即,在太阳镜与人类的眼睛之间)维持最低的光照水平。
16.在实施例中,针对第一时间周期发出的光照可以具有第一蛋透光因子(transmittance factor),而针对第二时间周期发出的光照可以具有第二不同的蛋透光因子,其中蛋透光因子被定义为(i)穿透一个或多个未孵化的蛋的外壳的光照量与(ii)入射在一个或多个未孵化的蛋的外壳上的光照量(其与利用一个或多个发光元件发出的光量有关)之比率。
17.在实施例中,针对第一时间周期发出的光照可以具有第一每可见流明蛋透光率(transmittance),而针对第二时间周期发出的光照可以具有第二不同的每可见流明蛋透光率。
18.换句话说,在时间周期之中的一个时间周期中与另一时间周期相比而言更多的光照穿透蛋壳。这导致雏鸡体验到相对明亮的周期和相对黑暗的周期。
19.在实施例中,控制器可以被配置成控制一个或多个发光元件,以便贯穿第一时间周期和第二时间周期发出光照,从而在一个或多个未孵化的动物蛋的外部的环境内维持恒定的照度水平。
20.这个的优点是:环境中的光照水平没有波动,并因此当从第一周期切换到第二周期时光照的变化不会给孵化的雏鸡和/或环境的任何其他用户诸如例如农场主引起烦恼或不必要的分心,并且反之亦然。
21.在实施例中,控制器可以被配置成修改由一个或多个发光元件发出的光照的发光强度,其中针对第一时间周期发出的光照具有第一发光强度,而针对第二时间周期发出的光照具有第二不同的发光强度。
22.发明人已认识到:改变所发出光照的发光强度创建在未孵化的动物蛋内体验到的光照水平的二阶差。换句话说,相对明亮和相对黑暗的周期能够在相对明亮和/或相对黑暗(即,较亮的明度与较暗的明度;和/或较亮的暗度与较暗的暗度)的一阶周期期间进行创建。因此,在实施例中,控制器可以被配置成修改在第一时间周期和/或第二时间周期内由一个或多个发光元件发出的光照的发光强度,其中在第一时间周期中发出的光照在所述第一时间周期的第一亚周期期间可以具有第一发光强度并且在所述第一时间周期的第二亚周期期间可以具有与第一发光强度不同的第二发光强度,和/或在第二时间周期中发出的光照在所述第二时间周期的第三亚周期期间可以具有第三发光强度并且在所述第二时间周期的第四亚周期期间可以具有与第三发光强度不同的第四发光强度。
23.在实施例中,控制器可以被配置成:控制一个或多个发光元件,以便在第一时间周期中利用第一色温发出光照;以及控制一个或多个发光元件,以便在第二时间周期中利用第二不同的色温发出光照。
24.在实施例中,第一色温可以大于第二色温,以致在一个或多个未孵化的动物蛋的内部的第一光照水平低于在一个或多个未孵化的动物蛋的内部的第二光照水平。
25.在此说明书的上下文中,光照的色温或发光元件的色温是理想的黑体(black

body)辐射器的温度,其中黑体辐射器辐射具有与发光元件的颜色相当的颜色的灯光。色温是可见光的特征并且最经常与“白光”相关联。白光在本文被定义为具有在黑体轨迹(bbl)中的七或八个macadam椭圆内的色度坐标的灯光。躺在bbl上或靠近bbl的颜色坐标产出对人类观察者而言令人愉悦的白光。然而,许多人造发光元件诸如荧光灯或led(发光二极管)主要利用除了热辐射之外的过程来发光,这意味着:所发出的辐射没有遵循黑体轨迹谱。这些源被分配所谓的相关色温cct。cct是黑体辐射器的色温,其对人类颜色感知而言最接近匹配来自人造发光元件的灯光。普通光照一般具有在2000k和10000k之间的(相关)色温,其中用于一般光照的大多数发光元件在2700k和6500k之间。
26.发明人已认识到:与通常在未孵化的动物蛋的外部的环境中所体验到的相反,较暖的光照(例如,具有低(相关)色温的暖白光)在未孵化的动物蛋的内部创建相对明亮,而
较冷的光照(例如,具有高(相关)色温的冷白光)在未孵化的动物蛋的内部创建相对黑暗。
27.在实施例中,控制器可以被配置成:控制一个或多个发光元件,以便在第一时间周期中发出针对第一时间周期具有相同的(相关)色温的光照;以及控制一个或多个发光元件,以便在第二时间周期中发出针对第二时间周期具有相同的(相关)色温的光照。
28.在实施例中,控制器可以被配置成:控制一个或多个发光元件,以便发出光照的明

暗循环(light

dark cycle),其中光照的明

暗循环包括光照的多个相邻的时间周期,其包括光照的第一时间周期和第二时间周期,其中针对每个各自的时间周期发出的光照与针对明

暗循环中的其他各自的时间周期发出的光照相比而言具有不同的光谱成分和/或不同的发光强度。
29.例如,明

暗循环可以用于在孵化期间创建或诱导昼夜节律。明

暗循环可以包括具有不同光照水平的相对较亮的周期和具有不同光照水平的相对较暗的周期。
30.在实施例中,控制器可以被配置成控制一个或多个发光元件,以便在一天的时间周期内发出光照的明

暗循环。
31.这个的优点是:这样的明

暗循环可以镜像(mirror)在24小时周期内利用阳光和月光创建的自然的明暗周期。
32.在实施例中,这些时间周期可以是由终端用户可编程的。
33.在实施例中,光照的明

暗循环可以包括光照的至少一个进一步时间周期,其与第一时间周期和第二时间周期的光谱成分和/或发光强度相比而言具有第三不同的光谱成分和/或第三不同的发光强度。
34.例如,具有第三光谱成分和/或第三不同的发光强度的进一步时间周期可以在未孵化的动物蛋内导致在由于光照的第一时间周期和光照的第二时间周期引起的光照水平之间的光照水平。
35.在实施例中,由一个或多个发光元件发出的光照可以是可见光照。
36.根据在本文公开的第二方面,提供一种系统,其包括:根据在本文公开的任何实施例的控制器;和一个或多个发光元件,其被配置成向环境中发出光照。
37.在实施例中,系统可以包括被适配成在照明元件和每个动物之间布置的过滤器。
38.在实施例中,系统也可以包括用于寄养动物的畜舍单元,以及其中控制器被配置成控制一个或多个发光元件,以便在畜舍单元中发出光照,以致动物当被寄养在住房(housing)单元中时利用所述光照来照亮。
39.根据在本文公开的第三方面,提供一种计算机程序产品,其包括被收录在计算机可读贮存器上并被配置以便当在控制系统的一个或多个处理单元上运行时控制一个或多个发光元件执行根据在本文公开的任何实施例的操作的代码。
附图说明
40.为了帮助理解本公开内容以及显示如何可以将实施例付诸实践,通过示例来参考附图,其中:图1显示在不同的波长上通过典型的雏鸡蛋壳的蛋透光率的示例;图2显示人与鸡的相对明视眼灵敏度的示例比较;图3显示描绘蛋透光因子如何随色温变化的第一图形;
图4显示描绘蛋透光因子如何随色温变化的第二图形;图5显示描绘在相同的色温上针对高与低的蛋透光因子谱的强度变化的示例图形;图6示意性地显示包括用于照亮环境的照明系统的环境;图7示意性地显示用于控制照明系统的控制系统的方块图;和图8示意性地显示示例的明

暗光照循环。
具体实施方式
41.蛋壳的透射(transmission)是光谱相关的。在图1中显示典型的cobb(科布)雏鸡的蛋壳的透射。如图1所示,光照通过蛋壳的相对透射一般随着光照的波长的增加而增加,具有在大约540

650纳米之间的一些差异。因此,随着光照的波长的增加,更多的灯光穿过蛋壳并因此未孵化的雏鸡遭受到更大的光照水平。
42.流明(lm)是从光源发出的被人类视觉系统感知到的总光量的量度(即,光通量),而照度(lux)是入射在给定区域上的被人类视觉系统感知到的光量的量度,其中一勒克斯等于每平方米一流明。根据nuboer等人的论文(nuboer, j. f. w., et al. (1992). "artificial lighting in poultry houses: are photometric units appropriate for describing illumination intensities" british poultry science 33(1): 135

140),图2举例说明典型的鸡眼灵敏度曲线。当将鸡的视觉灵敏度函数与光源的光谱辐射率相乘时,获得相当于人类(明视)光通量的鸡光通量,为方便起见而在此被表示为“鸡

lm”。
43.同样地,对于任何动物而言,与光谱(ir)辐射率相乘的那个动物的视觉灵敏度函数定义“动物

lm”或“动物

lx”来指定“动物(il)亮度”。
44.被雏鸡观察到的(即,通过蛋壳)过滤之后的光源的“鸡lm”/“鸡

lux”水平被归一化为被人观察到的过滤之前的光源的lm/lux水平。在此,过滤之前的灯光能够是lm/lux(对人类观察者而言),但是它也能够是“鸡勒克斯”或“鸡流明”(对于观察灯光的鸡而言)。
45.在图2中,雏鸡的眼睛灵敏度利用曲线202来显示,而人类的眼睛灵敏度利用曲线204来显示。蛋透射因子(etf)定义蛋中的lm/lux与光源的lm/lux量之比率,并且利用下式来定义:来定义:
46.前一等式中的分母给出人类的明视流明(或lx),而分子给出蛋内的“鸡流明”(或“鸡lx”)。etf取决于由光源发出的光照的光谱成分而改变。
47.两侧上的观察者能够但不一定属于相同的物种:在过滤器的一侧上,观察者能够
是人类,而在另一侧上,观察者能够是动物(例如,鸡)。在那种情况下,被人类体验到的光照水平对人类而言采用lx来表示,而被动物体验到的光照水平以“动物

lx”来表示(例如,如同“鸡

lx”,如下根据nuboer等人的论文所示)。
48.图3举例说明针对利用下式定义的etf值的带宽而言的各种各样光源的etf图形:v'在0.42和0.55之间etf average =
ꢀ‑
2.392 19.33 * v'
–ꢀ
48.43 * v'^2 40.66 * v'^3
49.上限(曲线302)和下限(曲线304)分别被定义为etf均值(曲线306)的 11%和

11%。与图3和4相关注释的颜色坐标根据1976 cie u'v'颜色定义来定义。
50.图3显示:具有较高v'(对应于较低的颜色校正温度)的光谱在蛋中具有比在蛋的外部在同一勒克斯水平上具有较低v'(较高的颜色校正温度)的光谱更高的勒克斯水平。这意味着:如果在蛋的外部的色点被改变,在保持光照水平(lux)恒定的同时,在蛋内创建明

暗配置文件。在v'=0.42和v'=0.55之间的动态范围导致感知到的亮度增加一倍。在图3的示例中,光源仅限于白色光源,其具有偏离黑体轨迹(bbl)的平均0.007的du'v'的最大偏差。此外,振幅能够被二级放大,以便也添加强度变化。在蛋内观察到的明

暗循环与在蛋的外部相比而言保持不同。因此,这将意味着:对于较亮的周期而言,较暖的颜色是优选的,而对于较暗的周期而言,较冷的颜色是优选的。这与当前被视为的昼夜节律相反,其中较亮的周期具有较冷的颜色,而较暗的周期具有较暖的颜色。
51.动态范围能够被增强,或者可以使用不同的白色,如果光源的光谱能够适应于超出如在图3中所定义和所描绘的当前边界的etf值。图4举例说明已实现的利用倒三角形所显示的新光谱(ns)的etf值,其具有比当前白色led显著更高或更低的etf。较大的动态范围用于增加和降低蛋壳内的光照水平(在图4中在第一光谱成分与第二光谱成分之间较大的垂直距离)和/或创建在明周期中具有较冷颜色以及在暗周期中具有较暖颜色的明

暗循环(在图4中在第一光谱成分与第二光谱成分之间较大的水平距离)。
52.图5举例说明在~0.523的v'和3000k的色温上对于高etf解(曲线502)和低etf解(曲线504)的新近定义的光谱(ns)的示例。如图5所示,对于恒定的色温而言,能够产生蛋壳内的强度变化。
53.现在将通过示例来描述本发明的实施例。
54.图6举例说明其中可以采用在本文公开的实施例的示例环境600。环境600是可能被一个或多个动物(例如,人类用户602和/或一只或多只鸟604)占据的空间。一般而言,动物可以是animalia kingdom(动物王国)的任何成员。这些动物是活的动物。环境包含一个或多个未孵化的蛋608。例如,这些蛋可以是鸟诸如鸡、火鸡、野鸡、鹅、家禽、珍珠鸡(guinea fowl)、鹌鹑等等的蛋。一般而言,这些蛋可以是任何产卵动物的蛋。例如,这些蛋可以是鸟、蜥蜴、蛇、爬行动物、两栖动物等等的蛋。环境600可以采取以下的形式:室内空间,诸如家庭、办公室或其他建筑物诸如谷仓、孵化器或农舍的一个或多个房间;室外空间,诸如花园或公园;部分覆盖的空间,诸如凉亭;或这样的空间的组合,诸如包括室内空间和室外空间二者的农场。环境600也可以采取生态饲养场或动物饲养园的形式。
55.环境600被配备有在整个环境600的不同位置上安装或以其他方式布置的多个(光学)发光元件(或照明元件或光源或照明器)606。发光元件606可以指代任何种类的用于照亮被用户602或鸟604占据的环境或环境的一部分的发光设备,无论是提供环境照明还是任
务照明。每个发光元件606可以采取各种各样可能形式之中的任何形式,诸如吸顶式或壁挂式照明器、独立落地式或台式光源606、在电线杆、门架或索具上安装的光源606(并且环境600中的不同光源606不必采取彼此相同的形式)。无论采取什么形式,每个发光元件606包括至少一盏灯(灯光元件)以及任选地包括任何相关联的外罩、插座和/或支架。合适灯的示例包括基于led的灯或传统的白炽灯泡或气体放电灯。在示例中,一个或多个发光元件606可以是单一类型的发光二极管(led)或多种类型的led。在示例中,led可以是磷光体转换led或直接led并且可以在紫外到红外的范围中发光。将领会到:发光元件606可以是除led之外的发光元件。
56.环境600包括在每一个动物与发光元件之间的多个过滤器(即,用于每一个动物的各自过滤器)。在动物是人类的情况中,一般而言,过滤器可以是允许一些灯光穿过它的物体,例如,诸如一副眼镜或太阳镜。在动物是非人类的情况中,过滤器可以是未孵化的动物被包含在其中的蛋壳。
57.在一些情形中,环境600可以被分成多个不同的地区或地点(未显示),诸如不同的房间,其中每一个利用不同的各自子集的一个或多个发光元件606来照亮。例如,不同的地区可以涉及农舍或鸟窝的不同区间。
58.环境600也可以被配备有一个或多个照明控制设备610。每一个照明控制设备610可以采取独立的照明控制设备610诸如智能灯光开关、调光开关等等的形式,或可供选择地,照明控制设备610可以被集成在另一用户设备诸如移动用户终端诸如智能手机或平板计算机或甚至能够穿戴在用户身上的可穿戴设备中。例如,用户终端可以与合适的照明控制app(小应用)一起进行安装。照明控制设备610能够利用市电供电、利用电池供电或使用能量收集技术来供应其能量。照明控制设备610被配置成能够控制由环境600中的一个或多个发光元件606发出的灯光。这可以包括接通/关闭发光元件606、控制灯光的颜色、控制调光水平、控制灯光的时变效应、控制灯光的空变效应或调节可能适用于环境600内的发光元件606的灯光的任何其他方面。环境600也可以被配备有中央照明系统网桥或集线器(hub)612。
59.图7举例说明控制系统700,其使得用户602能够基于自用户602至照明控制设备610的一个或多个输入来控制来自一个或多个发光元件606的灯光和/或控制发光元件606的灯光状态。这可以是在与用户602在其中输入命令至照明控制设备610的环境600的相同部分或环境600的不同部分中控制灯光。
60.在图7中显示服务器/数据库710。数据库被配置成存储与一个或多个发光元件606相关联的一个或多个设置。例如,数据库710可以存储程序设置或定义在本文详述的光照的时间周期的设置。可供选择地,可以在照明控制设备610、中央照明系统网桥612上或跨越一个或发光元件606来存储数据库710。
61.照明控制设备610包括用户界面702,其被安排成从用户602接收输入并且操作地被耦合至控制器704。用户界面702可以包括采取屏幕形式的显示器和用于从用户接收输入的装置。例如,用户界面702可以包括触摸屏或单击(point

and

click)用户界面,其包括鼠标、跟踪板、跟踪球等等。可供选择地或附加地,用户界面702可以包括专用照明控制单元,其包括用于控制环境600内的发光元件606的专用致动器或控制面板。例如,照明控制设备610可以采取专用控制单元(有线或无线)的形式,其能够由用户602例如通过使用专用控制
单元的一个或多个按钮、滑块、开关和/或拨号盘来手动操作。
62.可供选择地或附加地,用户界面702可以包括麦克风,用于从用户602接收语音命令。在另一示例中,用户界面702可以包括照相机、红外检测器等等,用于检测来自用户的手势命令。
63.照明控制设备610包括控制器704,其被耦合至用户界面702,以便接收用户的命令的指示。控制器704也操作地经由无线收发机708被耦合至包括结合图6所讨论的一个或多个发光元件606的照明系统706。控制器704从而能够基于所识别的命令来控制照明系统706,以便选择特定程序。例如,用户602可以在不同时标的程序之间选择,例如,第一程序可以根据本发明的实施例在24小时的时间周期内发出光照的周期,而第二程序可以在12小时的时间周期内发出光照的周期。控制器704被配置成从数据库710中检索一个或多个设置,例如,以响应至用户界面702的输入。
64.在实施例中,控制器704采取在存储器中存储的软件和被安排用于执行软件的处理器的形式来实现(在其上面存储软件的存储器包括一个或多个存储单元,其采用一个或多个存储媒体,例如eeprom或磁驱动器,以及在其上面运行软件的处理器包括一个或多个处理单元)。可供选择地,并不排除:控制器704之中的一些或全部能够在专用硬件电路或者可配置的或可重新配置的硬件电路诸如pga或fpga中进行实现。无论其采取什么形式,在实施例中,控制器704可以内部地在单个照明控制设备610中与用户界面702和无线收发机708一起即在同一外罩中进行实现。可供选择地,能够部分或全部诸如在中央照明系统网桥612或包括在一个或多个地理网站上的一个或多个服务器单元(未显示)的服务器710上外部实现控制器704。也可以部分或全部在一个或多个发光元件606上实现控制器704。
65.控制器704可以被配置成执行在本文公开的照明控制设备610的动作之中的一些或所有动作。例如,控制器704被配置成经由用户界面702接收用户命令。控制器704也被配置成经由无线收发机708与环境600内的一个或多个发光元件606通信,和/或在适用情况下,控制器704也被配置成经由无线收发机708与中央照明系统网桥610或服务器710通信。
66.照明控制设备610包括用于经由任何合适的无线介质通信的无线收发机708,例如,用于经由无线电信道通信的无线电收发机(不过并不排除其他的形式,例如,超声波或红外收发机)。无线收发机708可以包括wi

fi、zigbee、bluetooth(蓝牙)、thread(线程)等等接口,用于与发光元件606通信。每个发光元件606可以被配置成能够通过无线信道、优选地通过无线电信道(不过并不排除其他的媒体诸如可见光通信、超声波或红外的可能性)通信,以便执行在本文公开的各自的控制操作。例如,无线电信道可以基于无线电接入技术,诸如zigbee、bluetooth、wi

fi、thread、jupitermesh、wi

sun、6lowpan等等。无线电信道能够被照明控制设备610使用来控制发光元件606。在直接从照明控制设备610接收命令的情况下,每个发光元件606包括各自的无线接收机或收发机(未显示),用于直接连接至控制设备610。
67.可供选择地,无线收发机708可以经由中央照明系统网桥612或经由服务器710例如通过局域网或广域网诸如互联网与发光元件606通信。因而,发光元件606也可以经由中央照明系统网桥612或服务器710、经由无线连接来接收控制命令。
68.也不排除:可供选择地或附加地,为了控制目的,能够在中央照明系统网桥612和发光元件606之间提供有线连接,例如,ethernet(以太网)或dmx连接,其中中央照明系统网
桥在有线系统中更频繁地被称为中央控制器而非网桥。
69.在实施例中,中央照明系统网桥612或服务器的功能采取在存储器中存储的软件和被安排用于执行软件的处理器的形式来实现(在其上面存储软件的存储器包括采用一个或多个存储媒体的一个或多个存储单元,例如eeprom或磁驱动器,以及在其上面运行软件的处理器包括一个或多个处理单元)。可供选择地,并不排除:中央照明系统网桥612或服务器的一些或所有功能能够在专用硬件电路或者可配置的或可重新配置的硬件电路诸如pga或fpga中进行实现。也再次注意:中央照明系统网桥612或服务器710可以本地在环境600内或在远程位置上进行实现,并且可以包括在一个或多个地理网站上的一个或多个物理单元。
70.中央照明系统网桥612可以包括无线收发机。无线收发机可以包括wi

fi、zigbee、bluetooth、thread等等接口,用于通过局域网和/或广域网与发光元件606、照明控制设备610或服务器710通信。例如,无线电信道可以基于无线电接入技术,诸如zigbee、bluetooth、wi

fi、thread、jupitermesh、wi

sun、6lowpan等等。可供选择地或附加地,在实施例中,中央照明系统网桥612可以包括有线连接,用于与发光元件606、照明控制设备610或服务器710通信。
71.无论控制器704就物理基础设施而言采取什么实现方式,在控制设备610、网桥612、发光元件606和/或服务器710上的控制器704可以被配置成根据以下来控制发光元件606。
72.控制器704被配置成控制一个或多个发光元件606,以便针对第一时间周期发出具有第一光谱成分的光照。具有第一光谱成分的光照在利用光照照亮的过滤器的一个侧面上(例如,在未孵化的鸟蛋608的内部)产生第一光照水平。接着,控制器704控制一个或多个发光元件606,以便针对第二时间周期发出具有第二不同的光谱成分的光照。具有第二光谱成分的光照在利用光照照亮的过滤器的同一侧面上(例如,在未孵化的鸟蛋608的内部)产生第二不同的光照水平。在本文,光照水平可以是照度水平,即,由于直接地或间接地从发光元件接收的灯光而引起的照度的量度。对人类而言,这意味着:光谱功率分布(spd)利用明视觉的vλ(眼睛)灵敏度函数(以人类而言)来加权。然而,对不同的物种(例如,鸡)而言,这意味着:利用那个物种的明眼灵敏度来加权spd(例如,用于雏鸡的nuboer曲线)。控制器可以被配置成考虑(account for)环境内的相关动物的眼睛灵敏度的加权,以便创建不同的照度水平。
73.其后面分别跟随着相对明亮或相对黑暗的周期的相对黑暗或相对明亮的周期对于未出生的鸟而言是有益的,因为它能够诱导昼夜节律、减少压力并促进未出生的鸟的发育。
74.在此,光照的光谱成分被定义为构成光照的波长的范围。第一和第二光谱成分包括一个或多个不同的波长。第一和第二光谱成分可以重叠。换句话说,它们可以包括一个或多个相同的波长。可供选择地,第一和第二光谱成分可以是互斥的。换句话说,第一光谱成分可以不包括在第二光谱成分中包括的任何波长。在一些示例中,第一光谱成分和第二光谱成分可以被挑选,以致在未孵化的鸟蛋608内的第一照度水平大于第二照度水平。可供选择地,第一光谱成分和第二光谱成分可以被挑选,以致在未孵化的鸟蛋608内的第一照度水平低于第二照度水平。
75.控制器704被配置成与特定过滤器或特定类型的过滤器一起工作。换句话说,控制器704被配置成基于特定过滤器来设置所发出光照的光谱成分,即,针对特定过滤材料(鉴于其透光率)来设置光谱成分,以致在一个侧面上相对明亮和黑暗的周期以及在另一侧面上最低的光照水平针对那个特定过滤材料来实现。例如,用于过滤器诸如蛋壳的光谱成分与用于过滤器诸如太阳镜镜片的光谱成分相比而言可以是不同的。此外,控制器704可以被配置成基于在过滤器的每一侧面上动物的特定类型(物种)来改变光谱成分,即,针对给定的过滤材料透光率和动物类型来设置光谱成分,以致在特定物种或动物的视觉系统的光谱敏感度(sensity)曲线的峰值的一定范围内实现指定的光照水平。例如,与用于雏鸡的光谱成分相比而言,用于人类的光谱成分可以是不同的。
76.第一时间周期和第二时间周期可以是相邻的。换句话说,光照的第二时间周期紧接在光照的第一时间周期之后开始。
77.光照的第一时间周期和第二时间周期可以应用于一些或所有的相同的发光元件606。可供选择地,与光照的第二时间周期相比而言,不同集合的发光元件606可以用于发出光照的第一时间周期。在一些示例中,单个发光元件可以用于发出光照的时间周期之一或二者。
78.光照的第一时间周期和第二时间周期可以具有相同的持续时间。换句话说,对于与具有第二光谱成分的光照相同的时间量,发出具有第一光谱成分的光照。可供选择地,光照的第一时间周期和第二时间周期可以具有不同的持续时间。例如,光照的第一时间周期可以具有比光照的第二时间周期更长或更短的持续时间。
79.控制器704也被配置成控制一个或多个发光元件606,以便贯穿第一时间周期和第二时间周期发出光照,从而在与其中相对明亮和相对黑暗的时间周期被感知到的侧面不同的过滤器的侧面上在环境600内(例如,在被孵化的鸟604、其他动物、农场主602等等使用的环境600中的未孵化的鸟蛋608的外部)维持最低的照度水平。贯穿第一时间周期和第二时间周期发出的光照可以是具有第一光谱成分的光照,其后面跟随着具有第二光谱成分的光照(即,没有附加的光照被发出)。光照被连续地发出,以致在环境600内总是具有最低的照度水平。
80.在环境600内维持最低的光照水平是有益的,因为它保证:新出生的鸟604在孵化时能够找到食物、水和庇护所。最低的光照水平对于其他的观察者例如对于检查蛋608或雏鸡的农场主也是有用的。
81.最低的照度水平可以贯穿第一时间周期和第二时间周期而改变。例如,在第一时间周期期间维持的最低照度水平与在第二时间周期期间维持的最低照度水平相比而言可以是不同的。可供选择地,控制器704可以被配置成贯穿第一时间周期和第二时间周期维持恒定的照度水平。换句话说,由发光元件606贯穿第一时间周期和第二时间周期发出的光照量没有波动。
82.控制器704可以控制一个或多个照明元件606,以便在第一时间周期期间发出的光照具有第一蛋透光因子(etf)。etf等于穿透未孵化的鸟蛋的外壳的光照量除以由发光元件606发出的光照量。换句话说,etf定义蛋壳内的lm(或lux)与发光元件606的lm(或lux)量之比率。控制器704可以控制一个或多个照明元件606,以便在第二时间周期期间发出的光照具有第二不同的蛋透光因子。随着etf的增加,更多的光照穿透外壳并因此鸟蛋内的光照水
平增加。第二etf可以大于第一etf,以致在一个或多个鸟蛋608内部的第二照度水平大于第一照度水平。可供选择地,第二etf可以低于第一etf,以致在一个或多个鸟蛋608内部的第二照度水平低于第一照度水平。
83.控制器704可以控制一个或多个发光元件606,以便在第一时间周期期间发出的光照具有第一每可见流明蛋透光率,即,第一光照量依照由发光元件606发出的可见光的流明而穿透蛋壳。控制器704也可以控制一个或多个发光元件606,以便在第二时间周期期间发出的光照具有第二每可见流明蛋透光率。第二每可见流明蛋透光率可以大于第一每流明蛋透光率,以致在一个或多个鸟蛋608内部的第二照度水平大于第一照度水平。可供选择地,第二每可见流明蛋透光率可以低于第一每流明蛋透光率,以致在一个或多个鸟蛋608内部的第二照度水平低于第一照度水平。
84.作为任选的特性,控制器704可以控制一个或多个发光元件606,以便在光照的第一时间周期期间发出具有第一发光强度的光照并且在光照的第二时间周期期间发出具有第二不同的发光强度的光照。所发出光照的发光强度与在鸟蛋608内体验到的光照水平相关,以致较大的发光强度导致较大的光照水平。因此,通过分别增加或降低发光强度,能够使得相对明亮的周期相对较亮或相对较暗。类似地,通过分别增加或降低发光强度,能够使得相对黑暗的周期相对较亮或相对较暗。
85.在一些示例中,光照的第一时间周期可以被分为光照的两个或更多个亚周期,其中光照的每个亚周期具有不同的发光强度。例如,光照的第一时间周期可以被分为光照的两个亚周期,其中光照的第一亚周期与光照的第二亚周期相比而言具有更大的发光强度。因此,光照的第一时间周期将具有两个不同的照度水平。作为示例,光照的第一时间周期可以是相对黑暗的周期,其中第一亚周期比第二亚周期更亮(或更暗)。类似地,光照的第二时间周期可以被分为光照的两个或更多个亚周期,其中光照的每个亚周期具有不同的发光强度。通过示例,光照的第二时间周期可以是相对明亮的周期,其中第一亚周期比第二亚周期更亮(或更暗)。
86.控制器704可以控制一个或多个发光元件606,以便在第一色温上发出在第一时间周期期间发出的光照。类似地,控制器704可以控制一个或多个发光元件606,以便在第二不同的色温上发出在第二时间周期期间发出的光照。因为较暖的灯光(较低的色温)已被发现比较冷的灯光(较高的色温)更容易(即,更大程度上)通过鸟蛋壳进行透射,所以在鸟蛋608内的照度水平将随着光照的色温的增加而降低。第二色温可以高于第一色温,以致在一个或多个鸟蛋608内部的第二照度水平低于第一照度水平。可供选择地,第二色温可以低于第一色温,以致在一个或多个鸟蛋608内部的第二照度水平高于第一照度水平。
87.在可供选择的实施例中,控制器704可以控制一个或多个发光元件606,以便在相同的色温上发出在第一时间周期和第二时间周期期间发出的光照。换句话说,所发出光照的色温贯穿第一时间周期和第二时间周期是恒定的。在此,在未孵化的鸟蛋608内的光照通过第一时间周期和第二时间周期的不同光谱成分或由于在光照的第一时间周期和第二时间周期期间发出的灯光的不同光谱成分和不同发光强度的组合而被改变。
88.光照的第一时间周期和第二时间周期可以形成光照的相邻周期的明

暗循环。换句话说,光照的第一时间周期和第二时间周期可以一个接一个、周期性地重复。控制器704可以控制发光元件606,以便针对第一时间周期发出具有第一光谱成分的光照,接着针对第
二时间周期发出具有第二光谱成分的光照,以及紧随其后发出具有第二光谱成分的光照,等等。
89.明

暗循环可以包括光照的至少一个进一步时间周期,其具有与针对光照的第一时间周期和第二时间周期发出的光照相比而言不同的第三光谱成分。第三光谱成分可以与第一光谱成分和/或第二光谱成分部分重叠。可供选择地,第三光谱成分可以不包括存在于第一光谱成分和第二光谱成分中的任何波长的灯光。在一些示例中,明

暗循环可以包括光照的附加时间周期,其中光照的每个时间周期具有与光照的前一时间周期的光谱成分相比而言不同的光谱成分。任选地,光照的每个时间周期可以具有与光照的所有以前时间周期的光谱成分相比而言不同的光谱成分。
90.附加地或可供选择地,明

暗循环可以包括光照的相邻周期,其中每个周期具有与光照的其他时间周期之中的一些或所有时间周期的发光强度相比而言不同的发光强度。换句话说,明

暗循环的光照的每个时间周期与光照的前一时间周期和/或光照的所有以前时间周期相比而言在发光强度方面可能不同。例如,明

暗循环可以包括光照的至少一个进一步时间周期,其具有与针对光照的第一时间周期和第二时间周期发出的光照相比而言不同的第三发光强度。
91.在优选的示例中,明循环(light cycle)是一天。明循环可能是正好或大约24小时。在可供选择的示例中,明循环可以大于或小于一天。例如,明循环可以每24小时重复两次。在另一示例中,明循环可以在20和28小时之间。
92.图8举例说明具有光照的四个相邻时间周期的示例明

暗循环800。如图8所示,光照的四个时间周期的光谱成分(以及任选地,发光强度和/或色温)被挑选,以致光照的第一时间周期801和第三时间周期803是相对黑暗的周期,而光照的第二时间周期802和第四时间周期804是相对明亮的周期。
93.例如,光照的时间周期、光谱成分、发光强度和/或色温之中的一个、一些或所有可以利用诸如鸟类型(例如,鸡、火鸡、鸭等等)、鸟品种(例如,cobb、ross等等)以及鸟类型和/或品种的典型孵化时间之类的因素来确定。在一些示例中,时间周期可以是由终端用户诸如农场主可编程的。例如,终端用户可以使用照明控制设备610来编程这些时间周期之中的一个或多个。在可供选择的示例中,终端用户602可能无法改变这些时间周期或初始设置中的灯光特征。
94.通过研究附图、公开内容和所附的权利要求书,本领域的技术人员在实践所请求保护的发明时能够明白和实现针对所公开实施例的其他变异。在权利要求书中,词“包括”并不排除其他的元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行在权利要求书中叙述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的纯粹事实并不指示不能有益使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适介质诸如光学存储介质或固态介质上,其中介质与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分来供应,但是也可以采取其他的形式诸如经由internet(因特网)或者其他的有线或无线电信系统来分发计算机程序。权利要求书中的任何参考标志不应被解释为限制范畴。

技术特征:
1.一种控制器(704),其被配置成控制利用环境(600)内的一个或多个发光元件(606)发出的光照,其中所述环境用于寄养一个或多个动物以及在一个或多个动物之中的每一个动物与一个或多个发光元件(606)之间各自的过滤器(608),其中所述控制器(704)被配置成:控制一个或多个发光元件(606),以便针对第一时间周期发出具有第一光谱成分的光照,其中第一光谱成分被组成,以便在所述过滤器(608)的第一侧面上产生由一个或多个动物的视觉系统体验到的第一光照水平;控制一个或多个发光元件(606),以便针对第二后续的时间周期发出具有第二不同的光谱成分的光照,其中第二光谱成分被组成,以便在所述过滤器(608)的第一侧面上产生由一个或多个动物的视觉系统体验到的第二不同的光照水平;和控制一个或多个发光元件(606),以便贯穿第一时间周期和第二时间周期发出光照,从而在所述过滤器(608)的第二侧面上维持由一个或多个动物的视觉系统体验到的最低光照水平。2.根据权利要求1所述的控制器,其中一个或多个过滤器(608)是利用一个或多个发光元件(606)照亮的未孵化的动物蛋(608)的外壳,其中第一光谱成分被组成,以便在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的内部产生第一光照水平,其中第二光谱成分被组成,以便在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的内部产生第二不同的光照水平,以及其中贯穿第一时间周期和第二时间周期发出的光照在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的外部的环境(600)内维持最低光照水平。3.根据权利要求1所述的控制器,其中一个或多个过滤器(608)是利用一个或多个发光元件(606)照亮的未孵化的动物蛋(608)的外壳,其中第一光谱成分被组成,以便在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的外部产生第一光照水平,其中第二光谱成分被组成,以便在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的外部产生第二不同的光照水平,以及其中贯穿第一时间周期和第二时间周期发出的光照在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的内部维持最低光照水平。4.根据权利要求2或权利要求3所述的控制器(704),其中针对第一时间周期发出的光照具有第一蛋透光因子,而针对第二时间周期发出的光照具有第二不同的蛋透光因子,其中所述蛋透光因子被定义为(i)穿透一个或多个未孵化的动物蛋(608)的外壳的光照量与(ii)入射在一个或多个未孵化的蛋的外壳上且由一个或多个发光元件(606)发出的光照量之比率。5.根据权利要求2

4之中任一项权利要求所述的控制器(704),其中针对第一时间周期发出的光照具有第一每可见流明蛋透光率,而针对第二时间周期发出的光照具有第二不同的每可见流明蛋透光率。6.根据权利要求2或在从属于权利要求2时的权利要求4

5之中任一项权利要求所述的控制器(704),其中所述控制器(704)被配置成控制一个或多个发光元件(606),以便贯穿第一时间周期和第二时间周期发出光照,从而在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的外部维持由一个或多个动物的视觉系统体验到的恒定光照水平。7.根据任一项在前权利要求所述的控制器(704),其中所述控制器(704)被配置成修改利用一个或多个发光元件(606)发出的光照的发光强度,其中针对第一时间周期发出的光
照具有第一发光强度,而针对第二时间周期发出的光照具有第二不同的发光强度。8.根据任一项在前权利要求所述的控制器(704),其中所述控制器(704)被配置成:控制一个或多个发光元件(606),以便在第一时间周期中发出针对第一时间周期具有第一相关色温的光照;和控制一个或多个发光元件(606),以便在第二时间周期中发出针对第二时间周期具有第二不同的相关色温的光照。9.根据在从属于权利要求2或权利要求3时的权利要求8所述的控制器(704),其中第一相关色温大于第二相关色温,以致在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的内部或在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的外部由一个或多个动物的视觉系统体验到的第一光照水平低于在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的外部或在一个或多个未孵化的动物蛋(608)的内部由一个或多个动物的视觉系统体验到的第二光照水平。10.根据权利要求1

7之中任一项权利要求所述的控制器(704),其中所述控制器(704)被配置成:控制一个或多个发光元件(606),以便在第一时间周期中发出针对第一时间周期具有相同的相关色温的光照;和控制一个或多个发光元件(606),以便在第二时间周期中发出针对第二时间周期具有相同的相关色温的光照。11.根据任一项在前权利要求所述的控制器(704),其中所述控制器(704)被配置成控制一个或多个发光元件(606),以便发出光照的明

暗循环(800),其中所述光照的明

暗循环(800)包括光照的多个相邻的时间周期,其包括光照的第一时间周期和第二时间周期,其中针对每个各自的时间周期发出的光照与针对所述明

暗循环(800)中的其他各自的时间周期发出的光照相比而言具有不同的光谱成分和/或不同的发光强度。12.根据权利要求11所述的控制器(704),其中所述控制器(704)被配置成控制一个或多个发光元件(606),以便在一天的时间周期内发出所述光照的明

暗循环(800)。13.根据权利要求11

12之中任一项权利要求所述的控制器(704),其中所述光照的明

暗循环(800)包括光照的至少一个进一步时间周期,其与第一时间周期和第二时间周期相比而言具有第三不同的光谱成分和/或第三不同的发光强度。14.一种系统(700),其包括:根据权利要求1

13之中任一项权利要求所述的控制器(704);和一个或多个发光元件(606),其被配置成向所述环境(600)中发出光照。15.一种计算机程序产品,其包括被收录在计算机可读贮存器上并被配置以便当在控制系统的一个或多个处理单元上运行时控制一个或多个发光元件(606)执行根据权利要求1

13之中任一项权利要求所述的操作的代码。
技术总结
一种控制器,用于控制利用环境内的照明元件发出的光照,其中该环境包括动物以及在每一个动物与照明元件之间各自的过滤器,该控制器被配置成:控制照明元件,以便针对第一时间周期发出具有第一光谱成分的光照,从而在过滤器的第一侧面上产生由动物的视觉系统体验到的第一光照水平;控制照明元件,以便针对第二后续时间周期发出具有第二不同的光谱成分的光照,从而在过滤器的第一侧面上产生由动物的视觉系统体验到的第二不同的光照水平;以及控制照明元件,以便贯穿第一时间周期和第二时间周期发出光照,从而在过滤器的第二侧面上维持由动物的视觉系统体验到的最低光照水平。动物的视觉系统体验到的最低光照水平。动物的视觉系统体验到的最低光照水平。


技术研发人员:R
受保护的技术使用者:昕诺飞控股有限公司
技术研发日:2019.10.24
技术公布日:2021/6/29

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