一種多光色led光譜優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多光色LED光譜優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] LED由于其光譜靈活性，可以組合成多種類型光色的光源。多光色LED可以由不 同方式組合，包括多個(gè)芯片組合的LED，基于熒光粉形成不同光色混合的LED以及其它的方 式。多芯片LED本身在光譜可選擇性，控制靈活性，效率等方面具有優(yōu)勢(shì)，隨著芯片技術(shù)和 控制技術(shù)的提升，多芯片LED將更多的應(yīng)用于照明中?；跓晒夥跮ED相對(duì)多芯片靈活性 要差一些，但其穩(wěn)定性更好。
[0003] 在照射有色物體時(shí)，多光色LED應(yīng)用，不僅可以改變光源本身光色，也可以對(duì)照射 物體后的光色進(jìn)行改變，而相應(yīng)照射效率也是不同的。目前，比較缺少相關(guān)方面光譜優(yōu)化的 研究。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中沒有對(duì)光色效果進(jìn)行定量化，沒有考慮物體反射光的效率，而且沒有 對(duì)于多光色LED給出系統(tǒng)的優(yōu)化模型方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種考慮照明物體光譜反射曲線特性，從 而提高光譜反射效率及優(yōu)化光色效果的多光色LED光譜優(yōu)化方法。
[0006] 為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明多光色LED光譜優(yōu)化方法包括下列步驟1，2, 3,4或步驟1，5,6, 7 :
[0008] 步驟1，所述多光色LED光譜光色混合方法；
[0009] 步驟2,所述多光色LED合成色度選擇及計(jì)算；
[0010] 步驟3,所述多光色LED光譜反射效率計(jì)算；
[0011] 步驟4,所述多光色LED照射物體后光色效果計(jì)算；
[0012] 步驟5,所述多光色LED照射物體后擬合成色度選擇；
[0013] 步驟6,所述多光色LED光色效果計(jì)算；
[0014] 步驟7,所述多光色LED光譜反射效率計(jì)算。
[0015] 所述多光色LED包括四芯片LED、基于藍(lán)光芯片或是紫外線芯片激發(fā)熒光粉形成 不同光色的四色LED以及混光方式形成的四種光色的LED。
[0016] 所述步驟1和步驟5光色混合中各光色LED所占比例呈線性關(guān)系，設(shè)某一光色LED 所占比例為t，則各光色LED所占比例可以表示為kj+ba = 1，2, 3, 4)，其中Ic1為斜率，b i 為常數(shù)，t為未知數(shù)。
[0017] 所述步驟3中光譜反射效率SRLER由公式 CN 105138827 A VL 2/4 貝
[0018]
[0019] 表示，其中Ρ(λ)為光譜能量分布，ν(λ)為明視覺光譜光視效率函數(shù)，p (λ)為 物體光譜反射曲線，P1-P4為各單色光譜能量分布，k i-匕為斜率，b fb4S常數(shù)，t為未知數(shù)， 光譜反射效率SRLER與所述t呈反比例函數(shù)關(guān)系，具有單調(diào)性。
[0020] 所述步驟4中多光色LED照射物體后光色色度對(duì)應(yīng)的三刺激值可用公式
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 表示，其中XP、YP、ZP為相應(yīng)的三刺激值，X 1J1J1,……Χ4、Υ4、Ζ 4為四種單芯片 LED對(duì)應(yīng)的三刺激值，對(duì)/0、_fU)、JU)為光譜三刺激值；
[0025] 所述技術(shù)方法中多光色LED照射物體后光色色度對(duì)應(yīng)的色度坐標(biāo)（xp，y p)可用公 式
[0030] 所述色度坐標(biāo)（xp，yp)中的Xp與t呈反比例函數(shù)，相應(yīng)的y p與t呈反比例函 數(shù)，yP與X p呈線性函數(shù)。
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0031] 所述步驟6中多光色LED混色照射物體達(dá)到指定色度效果，對(duì)應(yīng)的三刺激值X'， Y'，Z'，色度坐標(biāo)x'，y'，可用公式
[0032] P "（λ) = Ρ'（λ) p (λ)
[0033]
[0034]
[0035] 表示，其中Ρ'（λ)為多光色LED光譜能量分布，Ρ"（λ)為反射后多光色LED 光譜能量分布，ΧΛ Y1'Z/，……X4'、Y4'、Z/為四種單芯片LED對(duì)應(yīng)的三刺激值， P1 '（ λ ) -P4 '（ λ )分別為四個(gè)光色LED光譜能量分布。
[0036] 所述步驟6中多光色LED光色色度X'，y'分別與所述t呈反比例函數(shù)關(guān)系；所述 多光色LED光色色度坐標(biāo)y'與色度坐標(biāo)X'呈線性函數(shù)關(guān)系。
[0037] 所述步驟5將各單芯片LED光譜P'（ λ )采用物體光譜反射曲線p ( λ )修正后得 到新的光譜函數(shù)Ρ'（λ) ρ (λ)，再進(jìn)行光色合成。
[0038] 所述步驟7中多光色LED光譜反射效率與所述t呈反比例函數(shù)關(guān)系。
[0039] 本發(fā)明多光色LED光譜優(yōu)化方法適用于不同場(chǎng)所，包括景觀照明、商業(yè)照明、情景 照明以及某些室內(nèi)的功能性照明。它與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果。
[0040] 1.定量化光色效果及光譜反射效率；
[0041] 2.對(duì)于光色效果及效率的預(yù)測(cè)，可以很好的輔助不同應(yīng)用場(chǎng)所照明設(shè)計(jì)；
[0042] 3.通過多光色LED光譜優(yōu)化，使其紙張反射出舒適的光色，從而使得整體閱讀效 果舒適，減少長(zhǎng)時(shí)間閱讀疲勞，達(dá)到護(hù)眼的功效；
[0043] 4.本發(fā)明提出針對(duì)多色光LED光譜優(yōu)化研究，能夠?qū)庠垂馍?、光源照射物體后 反射光色進(jìn)行優(yōu)化，以及對(duì)照射效率進(jìn)行光譜優(yōu)化。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發(fā)明多光色LED光譜優(yōu)化方法步驟示意圖；
[0045] 圖2為四種光色LED光譜圖示意；
[0046] 圖3為四種光色LED對(duì)應(yīng)色度圖；
[0047] 圖4為各光色LED合成4000K色溫光源時(shí)各部分光譜所占比例與t函數(shù)關(guān)系示意 圖；
[0048] 圖5為八種CRI色樣對(duì)應(yīng)色度值圖；
[0049] 圖6為多光色LED合成4000K色溫時(shí)，照射八種色樣對(duì)應(yīng)色度值變化關(guān)系圖；
[0050] 圖7為各色樣SRLER與t對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0052] 本發(fā)明多光色LED光譜優(yōu)化方法包括：光譜反射效率提升、光源光色效果以及照 射物體光色效果優(yōu)化。
[0053] 實(shí)施例1 :選用四個(gè)單芯片LED，合成色溫為4000K的多光色LED光源。四個(gè)單芯 片LED包括紅色LED、琥珀色LED、綠色LED和藍(lán)色LED，光譜能量分布如圖2所示，相對(duì)應(yīng) 色度值如圖3所示，其中X點(diǎn)為色度交叉點(diǎn)，4000K色溫對(duì)應(yīng)色度點(diǎn)位于普朗克曲線上。在 光色混合中各光色LED所占比例呈線性關(guān)系，設(shè)某一光色LED所占比例為t，則各光色LED 所占比例可以表示為kj+ba = 1，2,3,4)，其中1^為斜率，1^為常數(shù)，t為未知數(shù)。這里設(shè) 琥珀色LED所占比例為t，則各單芯片LED呈線性比例，如圖4所示，各單芯片所占比例如下 式所示。
[0054]
[0055] 色樣采用CRI顯色性對(duì)應(yīng)的8種一般色樣，其色度坐標(biāo)如圖5所示。多光色LED照 射物體后光色色度對(duì)應(yīng)的色度坐標(biāo)（ Xp，yp)可用公式
表示，采用光源照射后，8種色樣光色效果對(duì)應(yīng)色度坐標(biāo)如圖6所示，呈線性函數(shù)關(guān)系。而根 據(jù)本發(fā)明提出的光譜反射效率計(jì)算，其與t呈反比例函數(shù)關(guān)系。經(jīng)計(jì)算，SRLER與t呈反比 例函數(shù)關(guān)系，如圖7所示，在t處于較小范圍時(shí)，接近線性函數(shù)。
[0056] 實(shí)施例2 :根據(jù)書籍、報(bào)刊等閱讀作品的白色紙張反射率，（通常白色紙張反射率 可視為1，如果不是1，則測(cè)定其光譜反射曲線），進(jìn)行多光色LED光譜優(yōu)化，使得紙張反射出 舒適的光色；而字一般為黑色或者飽和度較高顏色，其改變相對(duì)較小。從而達(dá)到提高閱讀舒 適度的目的。
[0057] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，它包括下列步驟1，2, 3,4或步驟1，5， 6,7 ： 步驟1，所述多光色LED光譜光色混合方法； 步驟2,所述多光色LED合成色度選擇及計(jì)算； 步驟3,所述多光色LED光譜反射效率計(jì)算； 步驟4,所述多光色LED照射物體后光色效果計(jì)算； 步驟5,所述多光色LED照射物體后擬合成色度選擇； 步驟6,所述多光色LED光色效果計(jì)算； 步驟7,所述多光色LED光譜反射效率計(jì)算。2. 按照權(quán)利要求1所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述多光色LED包括 四芯片LED、基于藍(lán)光芯片或是紫外線芯片激發(fā)熒光粉形成不同光色的四色LED以及混光 方式形成的四種光色的LED。3. 按照權(quán)利要求1所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟1和步驟5 光色混合中各光色LED所占比例呈線性關(guān)系。4. 按照權(quán)利要求1所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟3中光譜反 射效率SRLER由公式表示，其中P(A)為光譜能量分布，V(A)為明視覺光譜光視效率函數(shù)，p (A)為物體 光譜反射曲線，P1-P4為各單色光譜能量分布，k i-匕為斜率，b ^匕為常數(shù)，t為未知數(shù)，光譜 反射效率SRLER與所述t呈反比例函數(shù)關(guān)系，具有單調(diào)性。5. 按照權(quán)利要求1所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟4中多光色 LED照射物體后光色色度對(duì)應(yīng)的三刺激值可用公式表示，其中Xp、Yp、Zp為相應(yīng)的三刺激值，X ……X4、Y4、Z4為四種單芯片LED 對(duì)應(yīng)的三刺激值，、歹(1)、玖2)為光譜三刺激值； 所述技術(shù)方法中多光色LED照射物體后光色色度對(duì)應(yīng)的色度坐標(biāo)（xp，yp)可用公式6. 按照權(quán)利要求5所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述色度坐標(biāo) (xp, yp)中的xp與t呈反比例函數(shù)，相應(yīng)的y p與t呈反比例函數(shù)，y p與X p呈線性函數(shù)7. 按照權(quán)利要求1所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟6中多光色 LED混色照射物體達(dá)到指定色度效果，對(duì)應(yīng)的三刺激值X'，Y'，Z'，色度坐標(biāo)x'，y'，可用公 式表示，其中P'（X)為多光色LED光譜能量分布，P"（A)為反射后多光色LED光譜能 量分布，X/JAZ/，……X4'、Y4'、Z4'為四種單芯片LED對(duì)應(yīng)的三刺激值，戶：U)-<U) 分別為四個(gè)光色LED光譜能量分布。8. 按照權(quán)利要求7所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟6中多光色 LED光色色度x'，y'分別與所述t呈反比例函數(shù)關(guān)系；所述多光色LED光色色度坐標(biāo)y'與 色度坐標(biāo)x'呈線性函數(shù)關(guān)系。9. 按照權(quán)利要求1所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟5將各單 芯片LED光譜P'（A)采用物體光譜反射曲線p (A)修正后得到新的光譜函數(shù)P'（入） P (A)，再進(jìn)行光色合成。10.按照權(quán)利要求1所述的多光色LED光譜優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟7中多光 色LED光譜反射效率與所述t呈反比例函數(shù)關(guān)系。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多光色LED光譜優(yōu)化方法，它包括下列步驟1，2，3，4或步驟1，5，6,7：步驟1，所述多光色LED光譜光色混合方法；步驟2，所述多光色LED合成色度選擇及計(jì)算；步驟3，所述多光色LED光譜反射效率計(jì)算；步驟4，所述多光色LED照射物體后光色效果計(jì)算；步驟5，所述多光色LED照射物體后擬合成色度選擇；步驟6，所述多光色LED光色效果計(jì)算；步驟7，所述多光色LED光譜反射效率計(jì)算。本發(fā)明通過光譜優(yōu)化技術(shù)提高光譜反射效率及光色效果，適用于景觀照明、情景照明、商業(yè)照明及某些功能性照明場(chǎng)合等。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號(hào)】CN105138827
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510493084
【發(fā)明人】姚其
【申請(qǐng)人】深圳大學(xué), 姚其
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月12日