具有小睡功能的唤醒器具

技术领域

本发明总体上涉及唤醒器具的领域，即向睡着的人给出信号以 将他/她唤醒或者帮助他/她醒来并起床的器具。

背景技术

通常但并非必要地，唤醒器具也具有示出时间的显示器，这解 释了这样的器具为何通常也被称作闹钟。

常规地，闹钟仅给出声音信号，例如警报声音或音乐(广播)。 近来，已经研发出了包括缓慢提高灯光水平、模仿日出的唤醒器具； 这样的器具也被称为唤醒灯。唤醒灯通常也包括时间显示器，虽然 这对于本发明而言并非关键。

本发明应用于任一种类型的唤醒器具，无论其是否为唤醒灯的 形式。在任意情况下，本发明涉及一种给出无论其为视觉或听觉或 触觉的清晰信号的类型的唤醒器具，该信号指示用户应该在此时起 床；这样的清晰信号随后将被称之为警报信号，并且典型地，这样 的信号将是声音信号。这样的声音信号可以是嗡嗡声或哔哔声，但 是该信号也可以包括由集成的播放器从例如CD、DVD、USB、MP3 之类的存储介质播放的音乐或者由无线电调频器播放的音乐。

还可以根据唤醒器具是否提供小睡功能来对它们进行分类。在 没有小睡功能的情况下，仅是发出警报(例如，警报声音或音乐) 并且用户能够决定将其关闭或者允许其继续。利用小睡功能，该器 具通常包括小睡按钮或其它控制设备，其临时关闭警报(声音、音 乐)，并且在例如9分钟的预定时间之后再次发出警报。这可以重 复多次。在相继的警报时刻之间，用户能够安静地再打个盹。

本发明涉及一种具有小睡功能的唤醒器具。

发明内容

用户能够使用小睡功能作为一种在其应当起床的实际时间之 前缓慢地脱离其睡眠的愉悦方式，或者作为一种不可避免的延迟方 式。但是就这样的小睡并未帮助增进用户的清醒度的意义而言，其 实际上并未使得起床更为容易。本发明旨在提供一种具有增进用户 清醒度的具有小睡功能的唤醒器具。

为此，根据本发明的唤醒器具包括至少一个发光部件，其能够 发出蓝色光。每次用户激活小睡按钮时，蓝色光的强度就有所增加。 本发明利用了了这一事实：蓝色光(特别是处于430nm至490nm 的波长范围内的光，更特别地是处于460nm至480nm的波长范围 内的光)表现出对于人类生理机能具有相对高的警醒效果。

进一步的有利的详细阐述在从属权利要求中有所提及。

附图说明

本发明的这些和其它方面、特征和优势将通过参考附图由以下 一个或多个优选实施例的描述得到进一步解释，其中相同的附图标 记指示相同或相似的部分，其中：

图1是概略地示出了根据本发明的唤醒器具的总体设计的框 图；

图2A-2E是概略地示出了根据本发明的设备的可能实施例的 光谱输出功率的图形；

图3是概略地示出了根据本发明的唤醒器具的第一实施例的 框图；

图4是概略地示出了根据本发明的唤醒器具的第二实施例的 框图；

图5A是示出了具有小睡功能的唤醒灯的可能警报时间设置的 图形；

图5B是可与图5A相比较的示出了根据本发明的唤醒器具的 操作的图形；

图6是概略地示出了根据本发明的唤醒器具的第三实施例的 框图；

图7是可与图5B相比较的示出了第三实施例的操作的图形。

具体实施方式

图1是概略地示出了根据本发明的总体上由附图标记100所指 示的唤醒器具的总体设计的框图。唤醒器具100包括警报设备20、 具有用于对警报设备20进行控制的警报输出14的控制设备10。该 控制设备具有例如被实施为按钮或开关的用户小睡输入11和用户关 闭输入12。警报设备20能够生成警报信号，该警报信号在该说明性 示例中将被假设为包括声音信号。然而，所要注意的是，使该警报 设备生成可视信号(例如，电视或视频)或触觉信号的替换形式是 可能的。

对于可听见的警报信号而言，警报设备20可以包括蜂音器、 蜂鸣器、无线电调频器、音乐播放器等或者它们的组合。因此，警 报设备20通常可以是常见已知设备，并且在此可以省略对其进一步 的解释。

典型地，唤醒器件100还包括时钟显示器，但是出于简明的原 因并未将其示出。

控制设备10对警报设备20的操作进行控制。控制设备10具 有警报时间设置输入31以允许用户输入警报时间。该器具100包括 用于提供表示实际时间的信号的时钟器件30，以及用于将实际时间 与用户所设置的警报时间进行比较的比较器33，该警报时间由控制 设备10在输出32处提供。该比较器33提供指示比较结果的比较器 输出信号，该比较器输出信号在控制设备10的输入34处被接收。

在图1中，时钟30、比较器33和控制器10被示为分离的单 元，并且警报时间被输入到控制器10中。然而，警报时间也可能被 输入到时钟30中。比较器33也可能与时钟30集成在一起，或者比 较器33与控制器10集成在一起。时钟、比较器和控制器的功能甚 至可能由公共集成设备来执行。唯一相关的问题在于控制设备10被 提供了指示实际时间何时与用户所设置的警报时间相等的器件。

假设器具100最初处于待机状态；警报设备20关闭。当比较 器输出信号指示实际时间已经与警报时间相等时，控制设备10转换 至警报状态并且激活警报设备20。当用户激活关闭输入12时，作为 响应，控制设备10关闭警报设备20并且该器具返回至其待机状态： 警报设备20保持在其关闭状态直至实际时间下一次与警报时间相 等，例如下一天。

可替换地，当控制设备10处于警报状态时，用户也可以激活 小睡输入11。作为响应，控制设备10将关闭警报设备20并且转换 至小睡状态。在该小睡状态中，控制设备10等待例如9分钟的预定 时间量，并且随后再次转换至警报状态，再次激活警报设备20。可 以重复以上动作直至用户最终激活了关闭输入12，作为响应，使得 控制设备10关闭警报设备20并返回待机状态。在上文所描述的唤 醒器具本身是已知的。

应当注意的是，作为替换，警报设备20也可能在小睡状态下 不被完全关闭。例如，输出信号可能被降低(变暗)，但是将在小 睡状态结束时切换至全功率；这在输出信号是音乐的情况下将是特 别有用的。警报设备也可能产生哔哔声信号以及音乐，并且在小睡 状态下，该哔哔声信号被抑制但是音乐则继续播放。

本发明的唤醒器具100还包括发光设备1000，其至少能够发 出蓝色光。控制设备10具有用于对发光设备1000进行控制的光控 制输出15。如所示出的，控制设备10可进一步具有第二关闭输入 13。

如将以更多细节所描述的，本发明的一个重要方面是控制设备 10响应于用户激活小睡输入11的操作：控制设备10将对发光设备 1000进行控制以便诸如提高蓝色光输出的强度。

在本发明的上下文中，光谱的蓝色范围将被认为是从430至 490nm的波长范围。蓝色光将被认为是具有处于该蓝色范围内的波 长的光。优选蓝色光具有处于从460至480nm范围内的波长。

在本发明的上下文中，短语“至少蓝色的光”被用来指示发光 设备100的输出光的光谱具有处于蓝色范围内的至少一个非零光谱 部分。输出信号的光谱不必覆盖整个蓝色范围：输出光谱可以包括 在蓝色范围内强度为零的部分。如将参考图2A-2E所解释的，若干 实施方式是可能的。在这些图中，水平轴线表示波长，而垂直轴线 则表示强度(光谱输出功率)。

发光设备1000可能并不具有蓝色范围之外的任何光谱输出， 从而100％的光输出都处于蓝色范围之内。这样的发光设备1000将 被称为“仅为蓝色”的设备，并且其整体输出光将被称为“蓝色”。 光谱强度可能仅在一个连续光谱范围内是非零的，即光谱仅包含一 个谱峰值。这样的峰值相对于蓝色范围可能很窄，如图2A所示。可 替换地，这样的峰值可能具有与蓝色范围相当的宽度，如图2B所示。 光谱强度也可能在两个或更多光谱子范围内是非零的，即光谱包含 多个谱峰值，如图2C所示。这样的峰值可以是等距或非等距的，并 且可以具有相同或不同高度。

发光设备1000可能具有处于蓝色范围之外的光谱输出，从而 发光设备1000处于蓝色范围之内的综合光谱强度(此后将被称为蓝 色强度)小于所述设备的总的综合强度的100％。当蓝色输出功率高 于总输出功率的50％时，发光设备1000将被称作“主要为蓝色”的 设备，并且其总的输出光将被称作“主要为蓝色”。在蓝色范围内， 光谱输出可以如上所指出，同时另外存在处于蓝色范围以外的光谱 输出。这种处于蓝色范围以外的光谱输出例如可以包括一个或多个 窄和/或宽的峰值、连续值等。而且，如图2D所示，光谱强度可能 在至少一个相对宽的连续光谱范围内是非零的，该连续光谱范围包 括蓝色范围的至少一部分或者甚至包括整个蓝色范围。最高强度数 值甚至可能处于蓝色范围以外的波长处，如图2E所示。

在本文中，短语“波长范围内的综合强度”被用来根据以下公 式而表示强度在波长上的积分：

$\Phi (\lambda 1;\lambda 2)=\underset{\lambda 1}{\overset{\lambda 2}{\int }}I\left(\lambda \right)\mathrm{d\lambda }$

其中λ表示波长，

其中λ1和λ2表示波长范围的边界，

其中I(λ)表示在波长λ处的光谱强度，

并且其中Φ(λ1；λ2)表示输出光在从λ1到λ2的波长范围内的综合强 度。

应当注意到，光谱强度在蓝色范围内无需是恒定的：在光谱或 其一部分具有或多或少地高斯分布的情况下，可定义达到最高强度 值处为中心波长。优选地，该中心波长处于蓝色范围内。也可将光 谱的宽度限定为在峰值高度的50％处所测量的宽度：优选地，光谱 的该宽度处于蓝色范围内。

在第一实施例配置中，发光设备1000仅包括一个光源50。图 3中概略地示出了这样的实施例。在本发明的上下文中，如果实体能 够由控制设备10进行独立控制，则其被指示为单独的光源。图3示 出了控制设备10具有用于对所述一个光源50进行控制的一个光源 控制输出15。在该布置中，控制设备10仅能够作为整体地打开或关 闭光源50，或者作为整体地提高或降低光源50的光输出强度，但是 输出光的光谱将基本上保持恒定。然而，光源50自身可以包括一个 或多个发光元件51，它们可以彼此相同从而具有相同的输出光谱， 但是即使是这一点也并非是必要的。光源50也可以仅包括一个发光 元件51。

发光元件51的类型并非关键，但是优选地，发光元件51被实 施为LED。适于被用作光源50中的发光元件51的适当LED被称为 类型599LB7C，其可从中国上海的Hebei International Trading (Shanghai)公司市售获得。可替换地，发光元件51可以被实施为 OLED、荧光灯、放电灯，等等。

应当注意到，LED通常由被指示为驱动器的电路驱动。在图3 中，这样的驱动器并未单独示出：其被认为包括在控制设备10中。

操作如下。当用户第一次激活小睡输入11时，控制设备10将 转换至小睡状态并且开启光源50，或者如果光源50已经开启，则控 制设备10将提高光源50的输出功率。随后，当用户再次激活小睡 输入11时，控制设备10将再次提高光源50的光输出。应当注意到， 本发明想要表达的是，即使控制设备10响应于用户的仅仅一个小睡 输入动作而提高发光元件50的光输出，但是优选地，控制设备10 在用户每次激活用户小睡输入11时都提高光输出，直至最终达到最 大光输出水平。还应该注意到，光增强的量可以在不同小睡输入动 作之后有所不同。

当用户激活警报关闭输入12并且控制设备10返回其待机状态 时，控制设备10也可以关闭发光设备1000。然而，控制设备10也 可能响应于用户激活第二关闭输入13而关闭发光设备1000。

蓝色光输出强度响应于用户激活小睡输入11而提高的方式可 以以若干种方式来实施。蓝色光输出强度可能从当前水平步进式地 增加至新的水平，并且随后保持恒定直至发出警报。蓝色光输出强 度也可能从当前水平逐渐增加至新的水平，并且随后保持恒定直至 发出警报。蓝色光输出强度也可能逐渐、连续地增加，直至发出警 报。也可对以上的可能性进行组合。

进一步注意到，控制设备10可以在执行到小睡状态的转换时 立即造成蓝色光输出的增加，但是也可在随后的小睡状态期间增加， 或者在其两者均增加。

图4是概略地示出了根据本发明的总体上由附图标记200所指 示的唤醒器具的第二实施例配置的框图。唤醒器具200同样包括警 报设备20、现在由附图标记2000所指示的发光设备，以及用于对警 报设备20和发光设备2000进行控制的控制设备10。该控制设备同 样具有用户小睡输入11，用于关闭警报的用户关闭输入12，以及用 于关闭发光设备2000的第二用户关闭输入13。警报设备20可以与 参考图1和3所描述的警报设备相同，并且控制设备10有关警报设 备20的操作也可以与参考图1和3所描述的操作相同，因此无需在 此对其进行重复描述。

发光设备2000包括以上针对第一实施例所描述的所述一个光 源50。相对于第一实施例的发光设备1000，发光设备2000还包括 至少一个附加光源450。两个光源50和450是分开的，这意味着它 们可以由控制设备10独立地控制：控制设备10具有用于控制第一 光源50的第一光源控制输出15以及用于控制第二光源450的第二 光源控制输出415。第一光源50与以上在第一实施例的上下文中所 描述的光源相同，因此无需对其进行重复描述。

与第一光源50类似，第二光源450可以由一个发光元件或者 多个发光元件构成。在具体实施例中，第二光源450是唤醒灯。应 当注意到，就结构设计而言，两个光源50和450可能在物理上是分 开的，但是它们也可能被安装在共用外壳中，以使得用户可以仅感 知到发光设备2000的整体输出光(而不是感知到两个空间分离的光 源)，即就像来自于一个光源那样的来自第一光源50的输出光和来 自第二光源450的输出光的混合。第一光源50甚至可能被安装在第 二光源450的外壳内。

由于唤醒灯本身是已知的，所以其描述在这里将保持简要。仅 要注意的是，唤醒灯可以包括一个或多个发光元件，例如(多个) LED、(多个)荧光灯等。控制设备10对唤醒灯130进行控制以使 得将其光输出从最低水平缓慢增加至最高水平，例如从0至100％。 典型地，控制设备10在警报设备20响之前开始如此操作。图5A是 总体上示出了具有小睡功能的唤醒灯的可能时序的图形。用户已经 将警报设置在时间tA。控制设备10在时间tA开启警报设备20，并 且当用户在时间ts1激活小睡输入11时将其关闭。在小睡间隔之后， 控制设备10在时间tA2再次开启警报设备20，并且当用户在时间ts2 激活小睡输入11时再次将其关闭。在时间tA3和ts3对此进行重复， 并且可以再重复多次。曲线21、22、23指示了警报设备20的操作 状态。在该说明性示例中，用户在时间ts3激活第一关闭输入12， 从而控制设备10切换回到待机状态，并且稍后激活第二关闭输入 13。

曲线459指示了唤醒灯450的光输出，并且图示出控制设备 10已经在早于警报时间tA的时间tWUL开启了唤醒灯450，并且其 光输出从零开始逐渐上升。该图示出了光输出和时间之间的线性关 系，但是这并非是必要的。该图还示出了唤醒灯450的光输出大约 在时间tA达到其最大值，这是优选的但也并非是必要的。该图还示 出了唤醒灯450响应于用户激活第二关闭输入13而关闭。为了检测 实际时间何时与用于启动唤醒灯的时间tWUL相等，该图示出了该 系统可以包括第二比较器36，其接收来自时钟30的指示实际时间的 信号并且接收来自控制设备10的指示时间tWUL的信号(该信号由 控制设备在输出35提供)，并且来自该第二比较器36的输出信号 被控制设备10在输入37处接收。在应用于该第二比较器36之前要 同样强调的是：其可以被整合在例如控制设备10中。

图5A示出了在没有根据本发明的小睡响应的情况下的正常操 作。图5B是可与图5A相比较的图示出根据本发明的设备200的操 作的图形。曲线59指示第一光源50的光输出。能够清楚地看出， 在小睡状态下，控制设备10总是增加该光输出。例如，这可以步进 式地(在时间ts1所示)或逐渐(在时间ts2和ta3之间所示)地完 成。光输出的增加(无论是步进式还是逐渐地)可以为相同大小， 但是这并非是必要的。与图5A相比，唤醒灯450的控制可以不经修 改。

原则上，关于第一可控光源50，其控制与第一实施例中相同： 响应于用户的小睡动作，即在小睡状态开始时或期间，第一光源50 的输出功率增加，导致所生成的蓝色光的量增加。有益效果在以下 事实中得以发现：蓝色光(特别是处于430nm至490nm的波长范 围内的光，更特别地是处于460nm至480nm的波长范围内的光) 表现出对于人类生理机能具有相对高的警醒效果。通过增加第二可 控光源450，无论其是否为唤醒灯，对于控制设备10而言都可获得 另外的可能性。

应当注意到，来自第二可控光源450的光输出通常将具有与第 一可控光源50不同的色点。因此，当控制设备10增加第一光源50 的输出功率时，发光设备2000的光输出作为整体而增加，并且发光 设备2000的光输出的色点作为整体而移位。控制设备10可以调适 其对于第二可控光源450的控制以对此进行补偿。

在第一可能的实施例中，控制设备10调适其对于第二可控光 源450的控制以与第一光源50的输出功率的任意增加同时且同等程 度地减少第二可控光源450的输出光，以使得在用户的感受中，发 光设备2000的整体光输出(所感知的亮度)作为整体基本上保持恒 定。这样的操作在图5B中示出。应当注意到，控制设备10也可能 将发光设备2000作为整体进行控制以使得整体光输出亮度遵循预定 的时间函数(无需保持恒定)，其中蓝色光输出的增加将通过第二 可控光源450的光输出的减少而得到补偿。然而，总的结果将是蓝 色光数量的增加。

在第二可能的实施例中，如果第二可控光源450具有可控的输 出颜色，则控制设备10调适其对于第二可控光源450的控制，而在 第一光源50的输出功率的任意增加的同时改变第二可控光源450的 输出光的色点，从而在用户的感受中，发光设备2000的色点作为整 体基本上保持恒定。

图6是概略地示出了根据本发明的总体上由附图标记300所指 示的唤醒器具的第三实施例配置的框图。唤醒器具300同样包括警 报设备20，现在由附图标记3000所指示的发光设备，以及用于对警 报设备20和发光设备3000进行控制的控制设备10。该控制设备同 样具有用户小睡输入11，用于关闭警报的用户关闭输入12，以及用 于关闭发光设备3000的第二用户关闭输入13。警报设备20可以与 参考图1和3所描述的警报设备相同，并且控制设备10有关警报设 备20的操作也可以与参考图1和3所描述的操作相同，因此无需在 此对其进行重复描述。

在该实施例中，发光设备3000被实施为包括彼此为不同颜色 的多个光源50、650R、650G的唤醒灯650，上述光源包括至少一个 发出蓝色光或者主要发出蓝色光或者部分发出蓝色光的光源50。光 源50可以与以上所描述的相同；其它光源例如分别可以是用于主要 或专门生成红色(R)和绿色(G)光的光源，但是其它颜色也是可 能的。唤醒灯650可以仅具有一个附加光源或者具有三个或更多附 加光源而不是两个附加光源650R、650G。合适的光源可以包括荧光 灯、LED等。发光设备3000是具有可控输出颜色的类型，通过对个 体光源的光输出进行单独控制而获得所述输出颜色。在图6中，这 被视觉化表示为唤醒灯650的控制输出615被细分为三个单独的控 制输出615B、615R、615G，即一个控制输出用于所述一个光源50， 一个单独控制输出615R用于光源650R并且一个单独控制输出615G 用于光源650G。通过设置相应光强度的适当比率，控制设备10能 够按照需要而将唤醒灯3000的整体输出光的整体颜色设置为几乎为 白色，或者略带红色或略带黄色或略带蓝色。

图7是可与图5B相比较的示出了该实施例的操作的图形。当 依据本发明进行操作时，控制设备10将首先生成其输出信号以诸如 从时间tWUL起缓慢增加所有光源50、650R、650G的光输出，从 而获得唤醒灯的功能。在警报时间tA之后，在小睡状态下，控制设 备10将以以上所描述的方式提升蓝色光源50的光输出(步进式或 逐渐地或连续地)。以与针对第二实施例2000所描述的相同方式， 控制设备10可以将唤醒灯650的其它光源650R、650G的光输出保 持恒定，或者调适对唤醒灯650的其它光源650R、650G的控制以 诸如将唤醒灯3000的整体输出光的强度或色点保持恒定。

因此，本发明提供了一种唤醒器具100、200、300，其包括生 成警报信号的警报设备20，对该警报设备进行控制的控制设备10， 以及由该控制设备控制的至少一个可控发光设备1000、2000、3000。

当该控制设备发现实际时间变为与预定警报时间相等时，其激 活该警报设备。当该控制设备在小睡输入接收到用户输入信号时， 其停止警报信号并且提高在光谱的蓝色范围中生成的至少一部分光 的强度。

虽然已经在附图和之前的描述中详细图示并描述了本发明，但 是本领域技术人员应当清楚的是，这样的图示和描述将被认为是说 明性或示例性而并非是限制性的。本发明并不限于所公开的实施例； 相反，可能在如所附权利要求所限定的本发明的保护范围内进行多 种变化和修改。

在上文中，已经针对蓝色区域中的相对光谱强度在用户激活小 睡按钮时有所增加而在其它时候则保持恒定的具体实施例对本发明 进行了描述。更一般地，该相对蓝色强度也可以在小睡间隔期间增 加。然而，在用户已经激活小睡按钮之后，控制设备10也可能在增 加蓝色光输出之前等待预定的延迟时间。

进一步注意到，在“正常”唤醒灯中，当光输出随时间逐渐增 加时，该增加还涉及蓝色区域中的绝对强度的增加。尽管如此，整 体所感知的颜色可以保持相同。然而，在“正常”唤醒灯中，光输 出通常仅在警报时间tA之前的时间帧中有所增加。在本发明中，蓝 色光在警报时间tA之后响应于小睡输入信号而增加。

通过研习附图、公开和所附权利要求，本领域技术人员在实践 所请求保护的发明时可以理解并实施针对所公开实施例的其它变 化。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它要素或步骤，并且 不定冠词“一个”并不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现 权利要求中所引用的若干事项的功能。某些措施在彼此不同的从属 权利要求中被引用这一事实并非指示这些措施的组合无法被用于有 益目的。权利要求中的任何附图标记都不应当被理解为对其范围进 行限制。

在上文中，已经参考框图对本发明进行了解释，其示出了根据 本发明的设备的功能模块。所要理解的是，这些功能模块中的一个 或多个可以以硬件来实施，其中这样的一个或多个功能模块的功能 由个体硬件组件来执行，但是这些功能模块中的一个或多个也可能 以软件来实施，从而这样的一个或多个功能模块的功能由计算机程 序的一行或多行程序或者诸如微处理器、微控制器、数字信号处理 器等的可编程设备来执行。