[发明专利]一种LED混光合成标准光源的方法

权利要求书

1.一种LED混光合成标准光源的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、从预设的LED发光芯片库中，选取n-2个具有高斯形光谱密度函数的LED发光芯片、一冷白LED发光芯片以及一暖白LED发光芯片合成标准光源；n为大于3的正整数；其中，

所述标准光源通过多项式拟合的方式近似拟合出光谱密度函数的近似数学表达式为y(λ)；λ表示为波长；

所述冷白LED发光芯片的光谱函数数据点进行多项式近似拟合，得到下式(1)中的冷白LED发光芯片的光谱密度函数s_ColdW(λ)；

式(1)中，α_p,p＝1,2,…,N表示通过拟合获得的多项式系数，N表示为多项式阶数；

所述暖白LED发光芯片的光谱函数数据点进行多项式近似拟合，得到下式(2)中的暖白LED发光芯片的光谱密度函数s_WarmW(λ)；

式(2)中，β_q,q ＝1,2,…,M表示通过拟合获得的多项式系数，M表示为多项式阶数；

所述n-2个具有高斯形光谱密度函数的LED发光芯片按照厂商给出的光谱密度函数中心波长的大小依次排列，得到各自对应的光谱密度函数分别为s_i(λ),i＝1,2,…,n-2，并进行归一化后通过下式(3)中的高斯近似函数表示：

s_j(λ)＝exp(-(λ-λ_j)²/2c_j²) (3)；

式(3)中，exp表示指数函数；j＝1,2,…,n-2；λ_j表示所述n-2个具有高斯形光谱密度函数的LED发光芯片中第j个LED发光芯片光谱高斯函数的中心位置；c_j表示为所述n-2个具有高斯形光谱密度函数的LED发光芯片中第j个LED发光芯片光谱高斯函数的标准差；

步骤S2、通过在空间积分将选取的n个LED发光芯片的光谱混合来合成标准光源的光谱，且选取的n个LED发光芯片合成的光谱可视为各个LED光谱的线性叠加，则混合光源光谱密度函数可如下式(3)表示：

式(3)中，W＝[w₁,w₂,…,w_n-2,w_ColdW,w_WarmW]表示为权值矩阵，w_i,i＝1,2,…n-2表示为所述n-2个具有高斯形光谱密度函数的LED发光芯片中第i个LED发光芯片的点亮权值；w_ColdW和w_WarmW分别为冷白LED发光芯片和暖白LED发光芯片的点亮权值；S＝[s₁(λ),s₂(λ),…,s_n-2(λ),s_ColdW(λ),s_WarmW(λ)]^T表示为光谱密度函数矩阵，上标T表示矩阵转置运算；

步骤S3、记L为采样总数，将所述选取的n个LED发光芯片的光谱密度函数在波长范围380-780纳米内等间隔采样，构造如下式(4)中的离散光谱密度函数矩阵S₁：

将所述标准光源的光谱密度函数的近似数学表达式y(λ)在波长范围为380-780纳米内等L总长的间隔采样，获得其离散形式记为y₁；

进而构造如下式(5)优化问题：

其中，表示2范数；

步骤S4、采用预设的最陡下降法求解所述构造出的优化问题并获得求解向量且进一步将所求解的向量与离散光谱密度函数矩阵S₁相乘，即可获得混光合成的标准光源的光谱值。

2.如权利要求1所述的LED混光合成标准光源的方法，其特征在于，所述除冷白LED发光芯片和暖白LED发光芯片之外的n-2个LED发光芯片为品蓝色LED发光芯片、蓝色LED发光芯片、绿色LED发光芯片、琥珀色LED发光芯片、黄色LED发光芯片、红色LED发光芯片和橙色LED发光芯片之中一种或多种组合而成。

3.如权利要求1所述的LED混光合成标准光源的方法，其特征在于，在步骤S1之前，所述方法进一步包括：

预先选出各种颜色类型波长函数的LED发光芯片并进一步测出相应的光谱数据，且根据预先选出的LED发光芯片及其对应的光谱数据，建立LED发光芯片库；其中，所述LED发光芯片库中各LED发光芯片的光谱线性叠加覆盖波长范围应为380纳米至780纳米之间。