[发明专利]适用于中国脆弱文物照明的LED光谱调节方法

权利要求书

1.一种适用于中国脆弱文物照明的LED光谱调节方法，其特征是，首先根据被照物的材料特点选择该类文物的最适宜光谱功率分布SPD，进而在LED控制器中输入该SPD；当更换照明对象时，根据新被照物材料特点选择其最适宜SPD，进而在LED控制器中将光谱调节为新的SPD，满足观赏要求的条件下实现对于新被照物的最低照明损伤。

2.如权利要求1所述的适用于中国脆弱文物照明的LED光谱调节方法，其特征是，具体步骤细化如下：

1)、搭建模型

以中国脆弱文物颜料制作实验用模型试件，颜料类型见表2：

表2中国绘画的颜料组成及特点

2)、构建光源

选取可见光谱范围内的10个典型波段单色光，用LED单色芯片制备实验光源，10个单色光源信息见表3：

表3实验光源信息表

3)、实施方案

在专门制备的展柜中进行，照射过程中不同单色光源置于独立的展柜空间，利用黑色隔板分隔不同组实验，避免各组间光照的相互干扰，对各组试件进行长周期照射，每天12小时，6天为一个周期，整个实验持续20个周期，共计1440小时，调节各组光源的功率，使各单色光源照射在对应试件上的辐照度相等，调节展柜内的环境参数，使之在整个实验过程中保持一致和恒定，参数值见表4：

表4实验室室内温度、湿度及空气质量标准

4)、参数检测

(1)采用PR-670光谱仪在经中国计量院标定过的D₆₅标准光源下测量试件的CIE LAB色坐标(a，b)和心理明度值L^*，D₆₅满足O SRAM，L30W/965,6500±200K；

(2)基于所测得的色坐标(a，b)和心理明度值L^*，计算在十种单色光照射下，20个实验周期内颜料相对于初始状态△E^*₀₀的色差值△E^*₀₀₁～△E^*₀₀₂₀，△E^*₀₀的计算方法如下：

式中：K_L,K_C,K_H为参数因子,是一个与观察环境相关的校正系数。S_L,S_C,S_H为亮度、饱和度和色调权重因子,允许在CIELAB颜色空间中根据区域不同进行各自的调整，以校正视觉空间中的均匀性。R_T为旋转函数，用于校正视觉感受中蓝色区域宽容量椭圆并不指向原点，用该函数对椭圆进行旋转；

5)、损伤数据分析

取每种颜料20个周期色差值的平均值作为该种颜料受照射单色光源辐射的损伤值。

式中i代表颜料种类；取文物所含颜料受损伤值的平均值作为该文物受单色光源的损伤值：

式中，m代表文物种类；j代表计算文物m中所含颜料的种类数，最终得到相等能量十种波段由于和文物颜料不同的作用关于而导致的不用相对损伤值：

D_m(445):D_m(480):D_m(500):D_m(525):D_m(560):D_m(595):D_m(615):D_m(635):D_m(670):D_m(720)

＝a_m:b_m:c_m:d_m:e_m:f_m:g_m:h_m:i_m:j_m

式中，a_m-j_m分别为十种单色光波段对m文物的相对损伤值，为常数。

6)、光谱拟合及迭代

根据光谱叠加定理可知，将十个单色光光谱叠加即可得到对应的LED光谱，一方面，由于十个波段对文物的损伤程度不同，因此首先需要考虑光谱叠加后对于脆弱文物的损伤影响；另一方面，光谱构成还会影响显色性、色温、普朗克曲线偏移度等观赏效果，因此还需考虑光谱叠加后对于观赏效果的影响，上述两方面指标均由光谱功率分布决定，已知光源的光谱功率分布，计算出所有需要评价的参数值，十条单色光波段的光谱功率分布是已知的，因此对十个波段的强度系数进行迭代，得到所有可能的光谱功率分布，进而进行评价和选择；

7)、光谱评价及选择

在视看观赏方面：平均显色指数R_a≥90且R₉＞0、2700K≤相关色温CCT≤4000K、普朗克曲线偏移度DUV≤0.0054，以上述指标作为评价标准，将所有叠加光谱中的不符合项剔除，剩余部分即为能够满足观赏要求的光谱；

在光照保护方面：所选单色光波段对文物的损伤程度都是不同的，通过照射实验已经获得了等能量单色光的损伤比例，让各单色光波段能量分别乘上其对应的相对损伤值并进行叠加即为构成LED对某种文物的损伤值D，由于一种光谱中各单色光波段之间的峰值波长峰值是一种相对值，为避免不同LED光源之间相互比较时，受到总能量不同导致的影响，对叠加得到的损伤值进行除光源总能量的处理，得到迭代得到的所有LED的相对损伤值，各单色光能量由下式得到：

式中，λ_0,n为中心波长为n种芯片的峰值波长，取值为1-10，分别为445nm、480nm、500nm、525nm、560nm、595nm、615nm、635nm、670nm、720nm；Δλ_n为第n个单色光芯片的光谱半带宽；为中心波长为λ_0,n的单色光芯片的相对光谱功率分布。

综合评价及选择：以100K作为间距对色温区间进行划分，将脆弱文物照明中2700K～4000K范围划分为14个色温区间，并在每个色温区间内利用相对损伤值计算方法得到相对损伤度D^*(λ)₁～D^*(λ)₁₄。