[发明专利]一种高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法

权利要求书

1.一种高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)挑选出至少包含红、绿、蓝三种颜色的单色LED灯珠共N颗，在100mA电流驱动下测试各个灯珠的光功率P_Li、电功率P_Ei、以及归一化的光谱功率分布S_i(λ)，其中，1≤i≤N；则N颗灯珠构成的LED光源光谱用下式描述：

其中k_i为第i颗LED光谱辐射强度最大值；

(2)建立优化目标和约束条件：

(2.1)建立最小优化目标，所述最小优化目标通过下式表示：

其中，R_a是CIE标准中规定的一般显色指数，R₉是CIE标准中规定的用于评价光源对深红显色能力的特殊显色指数，Q_a是CQS标准中规定的一般显色指数，均根据光谱S(λ)计算得出；LE是光源的发光效率，根据光谱S(λ)和P_Ei计算得出；A、B、C和D分别是R_a、R₉、Q_a和LE的权重系数，为设置值，0<A，B，C，D<1，且A+B+C+D＝1；表示关于k_i的一组解；

和是该优化目标的惩罚函数，

其中，CCT是该光源的相关色温，DC是该光源与该光源具有相同色温的参考光源之间的色差，CCT和DC均根据光谱S(λ)计算得出；CCT_tar是该光源的设计目标色温；R是惩罚因子，为一个至少大于10的正数；

(2.2)建立约束条件：N颗LED在各自S_i(λ)＝1处波长的光谱辐射强度的相对比例0≤k_i≤1；

(3)遗传算法求解：

(3.1)遗传编码：

以二进制数表示k_i，则k_i为一个基因，将N个表示k_i的二进制数首尾相接形成一个N段染色体；所述染色体即个体；设置迭代次数；设置当前迭代次数；

(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k_i，形成一个染色体；重复形成染色体操作直至染色体数目达到种群数M，M个染色体组成一个种群；

(3.3)适度函数计算：

根据公式(1)计算种群中每条染色体的适度值

(3.4)遗传操作：

(3.4.1)复制操作：

建立一个新的种群，所述新的种群初始为空；选取当前种群中适应度函数最小的染色体放入新的种群中；

(3.4.2)交叉操作：

按照设置的概率P_c进行交叉，随机选取当前种群中的两条染色体，交换染色体段，产生两条新的染色体放入种群中；

(3.4.3)变异操作：

按照设置的概率P_m进行变异，随机选取当前种群中的一条染色体，分别在染色体的N段中提取任意一个基因进行数值的再生成，将生成的染色体放入新种群中；

(3.4.4)补足操作：

使用种群初始化的方法生成新染色体，补足种群染色体数至M；

(3.4.5)当前迭代次数累加1；若当前迭代次数达到设置的迭代次数，输出重复过程中适应度最小的染色体，进入步骤(4)；否则返回(3.3)；

(4)根据步骤(3)得到的适应度最小的染色体，得到色温CCT_tar下的由N颗灯珠构成的LED光源。

2.根据权利要求1所述的高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法，其特征在于：步骤(3.1)所述用于表示k_i的二进制的位数为25位。

3.根据权利要求1所述的高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法，其特征在于：步骤(3.4.2)所述的概率P_c设置为0.7。

4.根据权利要求1所述的高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法，其特征在于：步骤(3.4.3)所述的概率P_m设置为0.7。