[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

说明书

本发明提供了一种高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法，衡量LED显色能力及进行LED光源设计的折衷，在优化LED光源光谱时同时考虑CRI和CQS，克服了当前光源设计中没有全面的考虑显色质量问题。根据本发明方法设计得到的色温可调白光LED光源，由多颗单色LED组成，因此结构简单，仅仅通过控制各LED的驱动电流即可获得所需要的色温，并且保证光源具有高的显色质量及发光效率。本发明可应用于通用照明场合及需要调节光源色温的场合。

技术领域

本发明涉及一种高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法，属于照明控制领域。

背景技术

色温可调白光LED光源设计过程中，不仅要保证其具有高的发光效率,而且要保证LED光源具有高的显色质量。

目前，在光源设计中，会使用国际照明委员会CIE提出的用于衡量光源显色能力的CRI(Color Rendering Index)一般显色指数R_a，以此来评价光源的显色质量。但是一般CRI指数R_a所用的颜色样品为中度饱和的颜色样品，其缺陷在于无法正确衡量光源对饱和色的显色能力。当光源的CRI接近100时，其显示深红、深黄、深绿、深绿的显色能力可能很差。因此，国际照明委员会为了解决这个问题，于1995提出了对应于深红、深黄、深绿、深蓝、皮肤色、橄榄绿的特殊显色指数R₉、R₁₀、…、R₁₄。但是，由于国际照明委员会的标准制定时，当时的主流光源，如汞灯和荧光灯均为连续光谱，CRI较适合于评价此类光源。但是，由于LED光源光谱具有蓝色尖峰且光谱不连续，因此CRI在评价LED光源时存在一定的缺陷，这也得到国际照明委员会的公认。

2010年，美国国家标准研究院NIST提出了他们认为的更适合LED显色质量评价的指数：Color Quality Scale(CQS)，该指数所用颜色样品具有比CRI更宽广的色域，因而相比于CRI能更全面的评价LED的照明质量。并且美国国家标准研究院正努力推动将CQS成为CIE用于衡量LED光源显色能力的国际标准的工作。

同时，越来越多的学者肯定了CQS指数的合理性及先进性，由于CRI指数在衡量LED显色能力的时候存在一定的不足，他们在制备白光LED灯珠时考虑了CQS指数。但是，CQS在完全取代CRI成为国际照明委员会制定的国际标准之前还需要进一步的研究和发展。

色温可调白光LED光源设计过程中，如何保证光源具有可信的、高的显色质量，且同时具有高的发光效率，这是目前LED光源设计中存在的问题。因此，目前缺少一种高显色质量的白光LED光源设计方法，以控制LED光源的设计过程，使得LED光源具有高的显色质量。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法，衡量LED显色能力及进行LED光源设计的折衷，在优化LED光源光谱时同时考虑CRI和CQS，克服了当前光源设计中没有全面的考虑显色质量问题。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种高显色质量的色温可调白光LED光源设计方法，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：