[发明专利]一种大范围光谱精度可调的照明光源的合成方法

摘要

本发明提供一种大范围光谱精度可调的照明光源的合成方法，包括从预设的LED发光芯片库中，选取n个光谱相异的LED发光芯片合成照明光源；确定第k个混合光源光谱密度函数，并构建无约束优化模型，且进一步对无约束优化模型进行迭代优化求解，得到最终的权值估计值；根据最终解的权值估计值，计算出照明光源调整的光谱值。实施本发明，既能提高显色指数，又能使得混合后的光谱与目标光谱曲线尽可能靠近，达到光谱精确可调的目的。

主权项

1.一种大范围光谱精度可调的照明光源的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、从预设的LED发光芯片库中，选取n个光谱相异的LED发光芯片合成照明光源；n为大于1的正整数；其中，所选取的n个光谱相异的LED发光芯片按照厂商预先给出的光谱密度函数中心波长的大小依次排列后，得到各自对应的光谱密度函数分别为si(k)；其中，i＝1,2,…,n；k＝1,2,…,N，k表示第k个离散波长点；N为总的离散点个数，N为正整数；所述照明光源光谱密度函数的波长与发光功率谱序列为向量y，y的元素由y(k)组成；步骤S2、将第k个离散波长点的照明光源的光谱视为所选取的n个光谱相异的LED发光芯片的光谱在该点线性叠加，则确定第k个混合光源光谱密度函数如下式(1)表示为：式(1)中，w＝[w1,w2,…,wn]T表示为权值矩阵，wi,i＝1,2,…n表示为所选取的n个LED发光芯片的点亮权值，上标T表示矩阵转置运算；λ表示为波长；s(k)＝[s1(k),s2(k),…,sn(k)]表示为第k个离散波长点的光谱密度函数矩阵，k＝1,2,…,N；将选取的n个LED发光芯片的光谱密度函数在N个波长离散点的功率以此法构造后，可得如下式(2)中的n行N列的离散光谱密度函数矩阵S；步骤S3、构建如下式(3)中的无约束优化模型：式(3)中，y的元素由组成；γ可以取任意实数，且γ∈(0,2]；q为正常数；步骤S4、设置q＝2，得到如下式(4)中的性能函数：步骤S5、令将所述性能函数J(w)对w分别计算一阶导数和二阶导数，得到如下式(5)中的一阶导数和如下式(6)中的二阶导数；式(5)和式(6)中，I为单位矩阵；步骤S6、由于所选取的n个LED发光芯片光谱相异，故s满秩易得以满足，则s^TDs+γI必然保证是正定的；令一阶导数等于0，可得唯一解w＝(s^TDs+γI)^‑1ys^Ty；然后通过计算即可获得所需的照明光源；步骤S7、为迭代获得权值w估计值，设计迭代算法获得权值向量的估计值具体为：定义pk＝wk‑1‑wk作为J(w)的下降方向，构造一个线性搜索方法wk+1＝wk+ηkpk；其中，ηk初始值设置为1；迭代算法步骤如下：步骤S7.1、初始化常数γ＝1，k＝1，权值初始值w0为单位向量，给定目标光谱数据向量y；步骤S7.2、计算求解w＝(sTDs+γI)‑1ysTy，获得第1次迭代时的权值向量w1，并设置ηk＝1；步骤S7.3、计算wk+1＝wk+ηk(wk‑1‑wk)，如果k＞400或J(wk)＞J(wk+1)，进入步骤S7.5；否则，进入步骤S7.4；步骤S7.4、更新返回步骤S7.3；步骤S7.5、令k＝k+1，重新计算y^k＝s^Tw^k，回到步骤S7.2，直到算法收敛，得到最终的权值估计值步骤S8、通过计算计算出所述照明光源调整的光谱值。