一种多光色LED光谱优化方法

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一种多光色LED光谱优化方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种多光色LED光谱优化方法。\n背景技术\n[0002] LED由于其光谱灵活性，可以组合成多种类型光色的光源。多光色LED可以由不同方式组合，包括多个芯片组合的LED，基于荧光粉形成不同光色混合的LED以及其它的方式。\n多芯片LED本身在光谱可选择性，控制灵活性，效率等方面具有优势，随着芯片技术和控制技术的提升，多芯片LED将更多的应用于照明中。基于荧光粉LED相对多芯片灵活性要差一些，但其稳定性更好。\n[0003] 在照射有色物体时，多光色LED应用，不仅可以改变光源本身光色，也可以对照射物体后的光色进行改变，而相应照射效率也是不同的。目前，比较缺少相关方面光谱优化的研究。\n[0004] 现有技术中没有对光色效果进行定量化，没有考虑物体反射光的效率，而且没有对于多光色LED给出系统的优化模型方案。\n发明内容\n[0005] 本发明克服了现有技术中的不足，提供一种考虑照明物体光谱反射曲线特性，从而提高光谱反射效率及优化光色效果的多光色LED光谱优化方法。\n[0006] 为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：\n[0007] 本发明多光色LED光谱优化方法包括下列步骤1，2，3，4或步骤1，5，6，7：\n[0008] 步骤1，所述多光色LED光谱光色混合方法；\n[0009] 步骤2，所述多光色LED合成色度选择及计算；\n[0010] 步骤3，所述多光色LED光谱反射效率计算；\n[0011] 步骤4，所述多光色LED照射物体后光色效果计算；\n[0012] 步骤5，所述多光色LED照射物体后拟合成色度选择；\n[0013] 步骤6，所述多光色LED光色效果计算；\n[0014] 步骤7，所述多光色LED光谱反射效率计算。\n[0015] 所述多光色LED包括四芯片LED、基于蓝光芯片或是紫外线芯片激发荧光粉形成不同光色的四色LED以及混光方式形成的四种光色的LED。\n[0016] 所述步骤1和步骤5光色混合中各光色LED所占比例呈线性关系,设某一光色LED所\n占比例为t，则各光色LED所占比例可以表示为kit+b(i＝1,2,3,4)，其中ki为斜率，bi为常数，t为未知数。\n[0017] 所述步骤3中光谱反射效率SRLER由公式\n[0018]\n[0019] 表示，其中P(λ)为光谱能量分布，V(λ)为明视觉光谱光视效率函数，ρ(λ)为物体光谱反射曲线，P1-P4为各单色光谱能量分布，k1-k4为斜率，b1-b4为常数，t为未知数，光谱反射效率SRLER与所述t呈反比例函数关系，具有单调性。\n[0020] 所述步骤4中多光色LED照射物体后光色色度对应的三刺激值可用公式\n[0021]\n[0022]\n[0023]\n[0024] 表示,其中Xρ、Yρ、Zρ为相应的三刺激值，X1、Y1、Z1，……X4、Y4、Z4为四种单芯片LED对应的三刺激值， 为光谱三刺激值；\n[0025] 所述技术方法中多光色LED照射物体后光色色度对应的色度坐标(xρ,yρ)可用公式[0026]\n[0027]\n[0028]\n[0029] 表示,其中\n[0030] 所述色度坐标(xρ,yρ)中的xρ与t呈反比例函数，相应的yρ与t呈反比例函数,yρ与xρ呈线性函数。\n[0031] 所述步骤6中多光色LED混色照射物体达到指定色度效果，对应的三刺激值X’，Y’,Z’，色度坐标x’，y’，可用公式\n[0032] P“(λ)＝P’(λ)ρ(λ)\n[0033]\n[0034]\n[0035] 表示，其中P’(λ)为多光色LED光谱能量分布，P”(λ)为反射后多光色LED光谱能量分布，X1’、Y1’、Z1’，……X4’、Y4’、Z4’为四种单芯片LED对应的三刺激值，P‘1 (λ)-P‘4 (λ)分别为四个光色LED光谱能量分布。\n[0036] 所述步骤6中多光色LED光色色度x’，y’分别与所述t呈反比例函数关系；所述多光色LED光色色度坐标y’与色度坐标x’呈线性函数关系。\n[0037] 所述步骤5将各单芯片LED光谱P’(λ)采用物体光谱反射曲线ρ(λ)修正后得到新的光谱函数P'(λ)ρ(λ)，再进行光色合成。\n[0038] 所述步骤7中多光色LED光谱反射效率与所述t呈反比例函数关系。\n[0039] 本发明多光色LED光谱优化方法适用于不同场所,包括景观照明、商业照明、情景照明以及某些室内的功能性照明。它与现有技术相比，具有以下积极效果。\n[0040] 1.定量化光色效果及光谱反射效率；\n[0041] 2.对于光色效果及效率的预测，可以很好的辅助不同应用场所照明设计；\n[0042] 3.通过多光色LED光谱优化，使其纸张反射出舒适的光色，从而使得整体阅读效果舒适，减少长时间阅读疲劳，达到护眼的功效；\n[0043] 4.本发明提出针对多色光LED光谱优化研究，能够对光源光色、光源照射物体后反射光色进行优化，以及对照射效率进行光谱优化。\n附图说明\n[0044] 图1为本发明多光色LED光谱优化方法步骤示意图；\n[0045] 图2为四种光色LED光谱图示意；\n[0046] 图3为四种光色LED对应色度图；\n[0047] 图4为各光色LED合成4000K色温光源时各部分光谱所占比例与t函数关系示意图；\n[0048] 图5为八种CRI色样对应色度值图；\n[0049] 图6为多光色LED合成4000K色温时，照射八种色样对应色度值变化关系图；\n[0050] 图7为各色样SRLER与t对应函数关系图。\n具体实施方式\n[0051] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细阐述。\n[0052] 本发明多光色LED光谱优化方法包括：光谱反射效率提升、光源光色效果以及照射物体光色效果优化。\n[0053] 实施例1：选用四个单芯片LED，合成色温为4000K的多光色LED光源。四个单芯片LED包括红色LED、琥珀色LED、绿色LED和蓝色LED，光谱能量分布如图2所示，相对应色度值如图3所示，其中X点为色度交叉点，4000K色温对应色度点位于普朗克曲线上。在光色混合中各光色LED所占比例呈线性关系,设某一光色LED所占比例为t，则各光色LED所占比例可以表示为kit+b(i＝1,2,3,4)，其中ki为斜率，bi为常数，t为未知数。这里设琥珀色LED所占比例为t，则各单芯片LED呈线性比例，如图4所示，各单芯片所占比例如下式所示。\n[0054]\n[0055] 色样采用CRI显色性对应的8种一般色样，其色度坐标如图5所示。多光色LED照射物体后光色色度对应的色度坐标(xρ,yρ)可用公式 表\n示，采用光源照射后，8种色样光色效果对应色度坐标如图6所示，呈线性函数关系。而根据本发明提出的光谱反射效率计算，其与t呈反比例函数关系。经计算，SRLER与t呈反比例函数关系，如图7所示，在t处于较小范围时，接近线性函数。\n[0056] 实施例2：根据书籍、报刊等阅读作品的白色纸张反射率，(通常白色纸张反射率可视为1，如果不是1，则测定其光谱反射曲线)，进行多光色LED光谱优化，使得纸张反射出舒适的光色；而字一般为黑色或者饱和度较高颜色，其改变相对较小。从而达到提高阅读舒适度的目的。\n[0057] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。