[发明专利]一种节能照明光源光谱设计方法

说明书

本发明提供了一种节能照明光源光谱设计方法，解决了现有技术中当前照明光源存在的无效光谱被物体吸收造成能源浪费的问题。本发明的步骤为：(1)、获取光谱反射特性；(2)、建立优化目标和约束条件；(3)遗传算法求解；(4)、根据上步骤中得到的适应度最小的染色体，进一步得到具有最低能源消耗的一组光谱数据，此数据即为该待照明物体的节能照明光源光谱。本发明中首先获得照明物体表面的光谱反射特性，然后在保证所设计光源与白光光源色差小于人眼可察觉范围的条件下，使用遗传算法对光源光谱进行优化，降低光谱中被物体吸收的部分，提高光谱利用率及能源利用率，达到节能照明的目的。本发明可用于展陈照明及建筑物内家具等照明。

技术领域

本发明涉及节能照明光源，尤其涉及一种节能照明光源光谱设计方法。

背景技术

目前，电光源照明产生的能源消耗在电力总能源消耗中占据较大的比重。通用照明及展陈照明中一般用的是显色质量较好的白光光源，该光源在可见光波段的光谱功率分布较均匀。人眼所能感知的物体表面颜色，由光源光谱及照明物体表面的光谱反射特性决定，只有被物体表面反射的光谱能量进入人眼，才能被人所感知；物体所吸收的光源光谱能量转化为物体的热能，对人眼感知没有意义，被认为是光谱能量的浪费即能源的浪费。

对于展陈照明或者建筑照明，特别是照明物体为单一颜色或者几种颜色简单拼接，可以通过调节照明光源的光谱，降低物体对光源光谱能量的吸收率、提高物体对光源光谱能量的反射率，与此同时保证照明光源调节后，人体对物体颜色的感知与白光光源相比不产生大的颜色偏差，即可提高光源光谱的利用率，在人眼吸收相同的流明通量的条件下节约光源所消耗的电能。

在展陈照明或者建筑照明中，如何通过照明物体的表面反射特性，设计照明光源的光谱，使得照明光源能量经反射后在人眼中产生相同的流明通量的同时，降低光源的电能消耗。这是目前照明光源设计中需要解决的问题。

发明内容

本发明提出了一种节能照明光源光谱设计方法，解决了现有技术中当前照明光源存在的无效光谱被物体吸收造成能源浪费的问题。

实现本发明上述目的所采用的技术方案如下：

一种节能照明光源光谱设计方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、获取光谱反射特性：将待照明物体的表面划分为N个区域，用光谱连续可调的激光光源测试上述区域的表面反射特性R_i(λ)，i＝1，...N；

(2)、建立优化目标和约束条件：2.1)、最小目标优化：将待照明物体作为二次光源，在产生同等光通量的条件下，计算出设计光源S1的光功率消耗与参考白光光源S2的光功率消耗之间的比值即为最小优化目标；2.2)、确定约束条件：待照明物体在设计光源S1与参考白光光源S2的照明下，人眼所观察到的物体表面各区域颜色色差颜色色差均值CD_t≤1，

(3)、遗传算法求解：3.1)、遗传编码：以25位二进制数表示光谱某波长处的相对光谱强度，可见光波段为380nm～780nm，在该波段内均匀选择K个波长点，将表示相对光谱强度的二进制数首尾相接形成一个K段、二进制长度为25K的染色体，即为一组光源光谱；3.2)、初始种群生成：在[0,1]范围内随机选取一组二进制数代表变量某波长处的相对光谱强度，形成一个染色体，重复操作直至染色体数目达到种群数M；3.3)、目标函数计算：计算群体中每条染色体的目标函数，即3.4)、适应度函数计算：对种群中的每条染色体的目标函数值进行排序，计算相应的适应度函数；3.5)、进行遗传操作：通过模拟生物遗传过程产生新的种群，得到的适应度最小的染色体；

(4)、根据上步骤中得到的适应度最小的染色体，进一步得到具有最低能源消耗的一组光谱数据，此数据即为该待照明物体的节能照明光源光谱。

步骤2.1)和步骤3.3)中的计算方法具体为：