[发明专利]光健康的白光LED混色设计方法及其照明系统

权利要求书

1.一种光健康的白光LED混色设计方法，其特征在于用三原色红光LED、绿光LED、蓝光LED和任意色温的荧光粉转换的白光LED混色生成具有高的节律作用效率、高的褪黑素抑制指数、低的蓝光危害效率的白光LED照明系统，该白光LED混色设计方法具体包括以下步骤：

步骤1：设定待设计的白光LED照明系统所需要的目标色温；然后在CIE 1931色域空间中求得目标色温在黑体曲线上所对应的色坐标点；接着利用奇异值方程求解满足该色坐标点的三原色红光LED、绿光LED、蓝光LED和任意色温的荧光粉转换的白光LED的发射光谱能量比例，得到多种不同的发射光谱能量比例；再按照每种发射光谱能量比例，对满足该色坐标点的三原色红光LED、绿光LED、蓝光LED和任意色温的荧光粉转换的白光LED进行混色，得到每种发射光谱能量比例下的白光光源；其中，红光LED、绿光LED、蓝光LED和任意色温的荧光粉转换的白光LED的波长不同；

步骤2：计算每种发射光谱能量比例下的白光光源的节律作用效率、褪黑素抑制指数和蓝光危害效率，将任一种发射光谱能量比例下的白光光源的节律作用效率、褪黑素抑制指数和蓝光危害效率对应记为Υ_C,v、MSI和Υ_B,v；

步骤3：根据所有发射光谱能量比例及每种发射光谱能量比例下的白光光源的节律作用效率、褪黑素抑制指数和蓝光危害效率，得到发射光谱能量比例分别与节律作用效率、褪黑素抑制指数、蓝光危害效率之间的曲线关系；并计算每种发射光谱能量比例下的白光光源的显色指数，进而得到发射光谱能量比例、显色指数、节律作用效率之间的曲线关系；然后根据发射光谱能量比例、显色指数、节律作用效率之间的曲线关系，获得目标色温和指定显色指数下具有高节律作用效率的白光光源对应的优化发射光谱能量比例；

步骤4：对满足该色坐标点的三原色红光LED、绿光LED、蓝光LED和任意色温的荧光粉转换的白光LED均采用脉冲宽度调制调光，改变各自的光输出强度，使它们的发射光谱能量比例达到步骤3中所获得的优化发射光谱能量比例；然后根据已调光的红光LED、绿光LED、蓝光LED和白光LED进行混色设计，设计得到光健康的白光LED照明系统，该白光LED照明系统在目标色温和指定显色指数下具有高节律作用效率、高褪黑素抑制指数和低蓝光危害效率。

2.根据权利要求1所述的光健康的白光LED混色设计方法，其特征在于所述的步骤2中，其中，Υ_C,v的单位为W/klm，λ为波长变量，Φ(λ)表示该发射光谱能量比例下的白光光源的光谱能量分布函数，C(λ)表示该发射光谱能量比例下的白光光源的节律效应的光谱光效率曲线，V(λ)表示该发射光谱能量比例下的白光光源的明视觉的光谱光效率函数，K_m表示该发射光谱能量比例下的白光光源的明视觉的光谱光效率的最大值，M(λ)表示该发射光谱能量比例下的白光光源的褪黑素抑制的光谱光效率曲线，Φ_n(λ)表示Φ(λ)经归一化处理后得到的归一化光谱能量分布，Φ_n(D65)(λ)表示D65光源的光谱能量分布Φ_D65(λ)经归一化处理后得到的归一化光谱能量分布，Υ_B,v的单位为W/klm，B(λ)表示该发射光谱能量比例下的白光光源的蓝光危害的光谱光效率曲线。

3.一种权利要求2所述的光健康的白光LED混色设计方法设计得到的白光LED照明系统，其特征在于由不同波长的三原色红光LED、绿光LED和蓝光LED及任意色温的荧光粉转换的白光LED，按照在目标色温和指定显色指数下得到的优化发射光谱能量比例混色而成，该白光LED照明系统在目标色温和指定显色指数下具有高节律作用效率、高褪黑素抑制指数和低蓝光危害效率。

4.根据权利要求3所述的光健康的白光LED照明系统，其特征在于所述的目标色温的调节范围为2000～10000K。