[发明专利]一种LED混光合成标准光源的方法

摘要

本发明提供一种LED混光合成标准光源的方法，包括选取一冷白、一暖白以及除冷白、暖白之外的n‑2个LED发光芯片合成标准光源；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，确定混合光源光谱密度函数；通过间隔采样构造离散光谱密度函数矩阵，并进一步构造待求解的优化问题；求解优化问题，并将所求解的向量与离散光谱密度函数矩阵相乘，所得乘积为合成标准光源的光谱值。实施本发明，通过增加多个红、绿和蓝之间波段的中间部分光谱，用以增强光谱连续性并有效的提高显色指数，从而广泛适用于颜色测量、高端照明等领域。

主权项

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sColdW(λ)；式(1)中，αp,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sWarmW(λ)；式(2)中，βq,p＝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si(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：sj(λ)＝exp(‑(λ‑λj)2/2cj2)  (3)；式(3)中，exp表示指数函数；j＝1,2,…,n‑2；λj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；cj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,…,wn‑2,wColdW,wWarmW]表示为权值矩阵，wi,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；wColdW和wWarmW分别为冷白和暖白LED发光芯片的点亮权值；S＝[s1(λ),s2(λ),…,sn‑2(λ),sColdW(λ),sWarmW(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。