[发明专利]一种多色LED实现光源最佳显色性的光谱优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种多色LED实现光源最佳显色性的光谱优化方法。

背景技术

LED光源显著的节能、长寿等特性越来越引起人们的广泛关注。当前主要有两种方法用于产生照明白光：一种为蓝光LED激发黄色荧光粉，即荧光粉转换型白光LED，这种白光LED由于存在Stokes漂移故效率较低，且难以获得较高的显色性；另一种为借助LED丰富的颜色分布及色光混合原理组合多色LED产生白光，该方式通过调整各色LED的混合比例或强度能够产生想要的白光，而这一特性也为实现光源光谱优化提供了无限可能。显色性作为评价照明光源最为重要的品质参数，在一般照明应用中，如办公、家居、商场、博物馆以及产品颜色检测等场合，往往均对其有特定的要求，因此以光源最佳显色性为目标优化多色LED混合光谱具有十分重要的实际意义。

目前，采用多色LED对其混合光谱进行优化多集中于通过调整LED的峰值波长和带宽来实现特定显色性评价指标或辐射效率的最大化，这种优化方式旨在为促进新型LED的发展和LED类型的选择提供指导，并不是对实际已有的LED进行优化。另外，已有的优化方法也不能很好地针对特定的光源色品和照度来优化多色LED的混合光谱。为此，本发明公开了一种多色LED实现光源最佳显色性的光谱优化方法，该方法能够在匹配给定光源色品和照度的条件下实现其显色性的最大化。

发明内容

为了克服已有光谱优化方法的不足，本发明提供了一种多色LED实现光源最佳显色性的光谱优化方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多色LED实现光源最佳显色性的光谱优化方法，包括如下步骤：

S1：LED光谱样本数据的获取；

S2：光源目标色品和照度数据的输入及处理，得到其对应的目标绝对三刺激值；

S3：采用约束型差分进化算法进行迭代优化，获得匹配光源目标绝对三刺激值且实现其最佳显色性的各类LED的驱动值；

S4：对上述驱动值下测量得到的光谱进行优化评价。

作为优选，所述步骤S1中LED光谱样本数据的获取过程具体包括以下步骤：

S101：在各类LED的驱动值动态范围内以一定采样间隔建立LED驱动数据样本，记为d_i,j，表示第i类LED的第j个驱动数据样本，用行向量将每类LED的驱动数据样本表示为d_i＝[d_i,1,d_i,2,...,d_i,max]，其中d_i,max表示第i类LED的最大采样驱动值，并将各类LED最大采样驱动值构成的行向量记为D_max＝[d_1,max,d_2,max,...,d_n,max]，其中n为LED的种类数；

S102：将步骤S101中的驱动数据样本分别依次驱动点亮各类单颗LED，并等待其发光稳定；

S103：在各类单颗LED垂直正下方放置标准板，所述的标准板为标准灰板或标准白板，采用光谱辐射计依次测量获得各类单颗LED点亮稳定时经标准板反射的光谱辐射亮度分布数据，记为S_i,j(λ)，表示第i类单颗LED在驱动值d_i,j点亮稳定后经标准板反射的光谱辐射亮度分布，单位为W/(sr·m²·nm)，λ为可见光波长。

作为优选，所述步骤S2中光源目标色品和照度数据的输入及处理具体包括以下步骤：

S201：输入光源的目标色品数据，其中目标色品数据可以为光源的目标相关色温T、光源的目标相关色温T和目标D_uv或者光源的任意一种目标色品坐标，然后根据色度学原理将目标色品输入数据转换为目标CIE1931色品坐标(x_t,y_t)和目标CIE1976UCS色品坐标(u_t′,v_t′)；

S202：输入待匹配光源照度E_t，单位为lx，并结合标准板的反射比，根据光度学和色度学原理计算待匹配光源照度E_t和步骤S201中目标色品坐标(x_t,y_t)对应的目标绝对三刺激值(X_t,Y_t,Z_t)，标准板的反射比可通过分光光度计测量计算获得。