一种多光色led光谱优化方法
【技术领域】
[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。
【背景技术】
[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。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。
[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。
[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。
【发明内容】
[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。
[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：
[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 :
[0008] 步骤1，所述多光色LED光谱光色混合方法；
[0009] 步骤2,所述多光色LED合成色度选择及计算；
[0010] 步骤3,所述多光色LED光谱反射效率计算；
[0011] 步骤4,所述多光色LED照射物体后光色效果计算；
[0012] 步骤5,所述多光色LED照射物体后拟合成色度选择；
[0013] 步骤6,所述多光色LED光色效果计算；
[0014] 步骤7,所述多光色LED光谱反射效率计算。
[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。
[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 所占比例为t，则各光色LED所占比例可以表示为kj+ba = 1，2, 3, 4)，其中Ic1为斜率，b i 为常数，t为未知数。
[0017] 所述步骤3中光谱反射效率SRLER由公式 CN 105138827 A VL 2/4 贝
[0018]
[0019] 表示，其中Ρ(λ)为光谱能量分布，ν(λ)为明视觉光谱光视效率函数，p (λ)为 物体光谱反射曲线，P1-P4为各单色光谱能量分布，k i-匕为斜率，b fb4S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。
[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
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 表示，其中XP、YP、ZP为相应的三刺激值，X 1J1J1,……Χ4、Υ4、Ζ 4为四种单芯片 LED对应的三刺激值，对/0、_fU)、JU)为光谱三刺激值；
[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（xp，y p)可用公 式
[0030] 所述色度坐标（xp，yp)中的Xp与t呈反比例函数，相应的y p与t呈反比例函 数，yP与X p呈线性函数。
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[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
[0032] P "（λ) = Ρ'（λ) p (λ)
[0033]
[0034]
[0035] 表示，其中Ρ'（λ)为多光色LED光谱能量分布，Ρ"（λ)为反射后多光色LED 光谱能量分布，ΧΛ Y1'Z/，……X4'、Y4'、Z/为四种单芯片LED对应的三刺激值， P1 '（ λ ) -P4 '（ λ )分别为四个光色LED光谱能量分布。
[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。
[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p ( λ )修正后得 到新的光谱函数Ρ'（λ) ρ (λ)，再进行光色合成。
[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。
[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。
[0040] 1.定量化光色效果及光谱反射效率；
[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；
[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；
[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。
【附图说明】
[0044] 图1为本发明多光色LED光谱优化方法步骤示意图；
[0045] 图2为四种光色LED光谱图示意；
[0046] 图3为四种光色LED对应色度图；
[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；
[0048] 图5为八种CRI色样对应色度值图；
[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；
[0050] 图7为各色样SRLER与t对应函数关系图。
【具体实施方式】
[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。
[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。
[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kj+ba = 1，2,3,4)，其中1^为斜率，1^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。
[0054]
[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（ Xp，yp)可用公式
表示，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。
[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。
[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。
【主权项】
1. 一种多光色LED光谱优化方法，其特征在于，它包括下列步骤1，2, 3,4或步骤1，5， 6,7 ： 步骤1，所述多光色LED光谱光色混合方法； 步骤2,所述多光色LED合成色度选择及计算； 步骤3,所述多光色LED光谱反射效率计算； 步骤4,所述多光色LED照射物体后光色效果计算； 步骤5,所述多光色LED照射物体后拟合成色度选择； 步骤6,所述多光色LED光色效果计算； 步骤7,所述多光色LED光谱反射效率计算。2. 按照权利要求1所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，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。3. 按照权利要求1所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，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。4. 按照权利要求1所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，所述步骤3中光谱反 射效率SRLER由公式表示，其中P(A)为光谱能量分布，V(A)为明视觉光谱光视效率函数，p (A)为物体 光谱反射曲线，P1-P4为各单色光谱能量分布，k i-匕为斜率，b ^匕为常数，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。5. 按照权利要求1所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，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表示，其中Xp、Yp、Zp为相应的三刺激值，X ……X4、Y4、Z4为四种单芯片LED 对应的三刺激值，、歹(1)、玖2)为光谱三刺激值； 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（xp，yp)可用公式6. 按照权利要求5所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，所述色度坐标 (xp, yp)中的xp与t呈反比例函数，相应的y p与t呈反比例函数，y p与X p呈线性函数7. 按照权利要求1所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，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 式表示，其中P'（X)为多光色LED光谱能量分布，P"（A)为反射后多光色LED光谱能 量分布，X/JAZ/，……X4'、Y4'、Z4'为四种单芯片LED对应的三刺激值，户：U)-<U) 分别为四个光色LED光谱能量分布。8. 按照权利要求7所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，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。9. 按照权利要求1所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，所述步骤5将各单 芯片LED光谱P'（A)采用物体光谱反射曲线p (A)修正后得到新的光谱函数P'（入） P (A)，再进行光色合成。10.按照权利要求1所述的多光色LED光谱优化方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开了一种多光色LED光谱优化方法，它包括下列步骤1，2，3，4或步骤1，5，6,7：步骤1，所述多光色LED光谱光色混合方法；步骤2，所述多光色LED合成色度选择及计算；步骤3，所述多光色LED光谱反射效率计算；步骤4，所述多光色LED照射物体后光色效果计算；步骤5，所述多光色LED照射物体后拟合成色度选择；步骤6，所述多光色LED光色效果计算；步骤7，所述多光色LED光谱反射效率计算。本发明通过光谱优化技术提高光谱反射效率及光色效果，适用于景观照明、情景照明、商业照明及某些功能性照明场合等。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105138827
【申请号】CN201510493084
【发明人】姚其
【申请人】深圳大学, 姚其
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月12日