[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

摘要

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。

主权项

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PLi、电功率PEi、以及归一化的光谱功率分布Si(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ki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；CCTtar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Si(λ)＝1处波长的光谱辐射强度的相对比例0≤ki≤1；(3)遗传算法求解：(3.1)遗传编码：以二进制数表示ki，则ki为一个基因，将N个表示ki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ki，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Pc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Pm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CCTtar下的由N颗灯珠构成的LED光源。