一種多色led匹配光譜和照度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多色LED匹配光譜和照度的方法。在本方法中，首先，通過采樣和測量獲取各色單顆LED的光譜樣本數(shù)據(jù)；然后，對待匹配光譜和照度進行轉(zhuǎn)換以獲得相應(yīng)的目標(biāo)光譜輻射亮度分布；最后，通過差分進化算法迭代匹配獲得LED的驅(qū)動值，同時還提供了相應(yīng)的光譜和照度匹配評價指標(biāo)以對匹配結(jié)果進行評價。本發(fā)明解決了當(dāng)前光譜匹配方法存在的不足，能夠在匹配光譜的同時獲得照度的匹配，并可顯著降低因LED混合光源維護和更新而造成的標(biāo)定成本，操作簡便，易于實施。此外，匹配過程中還解決了LED光源因發(fā)熱而造成的光譜變化問題，可滿足實際應(yīng)用同時對光譜和照度匹配的需求。
【專利說明】
一種多色LED匹配光譜和照度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及LED照明領(lǐng)域，尤其涉及一種多色LED匹配光譜和照度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] LED光源憑借環(huán)保、節(jié)能、長壽、體積小等優(yōu)勢正逐漸滲透到各個應(yīng)用領(lǐng)域，如顯 示、一般照明、植物栽培、生物醫(yī)療、光伏以及輻射度、光度和色度儀器定標(biāo)等方面，而其中 多數(shù)應(yīng)用均需光源在能夠提供一定亮度或照度的同時還要具有某種光譜分布特性，因此精 確提供滿足特定應(yīng)用需求的光源光譜和照度具有十分顯著的實際應(yīng)用價值。
[0003] LED光源光譜的窄帶特性及其豐富的顏色分布為實現(xiàn)光源光譜可調(diào)提供了重要基 礎(chǔ)。目前，通過LED光源實現(xiàn)光譜匹配的方法主要有：1)采用最小二乘法實現(xiàn)待匹配目標(biāo)光 譜與匹配光譜間的誤差最小，這種方法簡單易行，但對于某些匹配情形，最小二乘法獲得的 部分LED的匹配比例會出現(xiàn)負值，顯然負值無法用實際的LED予以實現(xiàn)，而簡單地丟棄出現(xiàn) 負值的LED光源又會造成匹配誤差增大;2)采用梯度下降的迭代方法，該方法對迭代參數(shù)的 設(shè)置較為敏感，一旦設(shè)置不合理，往往造成迭代不收斂的弊端;3)采用遺傳算法，這種方法 雖可以避免上述兩種方法缺點，但不易實施。
[0004] LED光源的光譜特性會隨其發(fā)熱產(chǎn)生變化，而已有方法往往假定LED光源的光譜特 性是恒定的，進而造成匹配誤差。此外，已有的方法也均未提及在匹配LED光譜的同時如何 處理照度匹配的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服已有光譜匹配方法的不足，本發(fā)明提供了一種多色LED匹配光譜和照度 的方法。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種多色LED匹配光譜和照度的方法，包括如下步驟：
[0008] SI: LED光譜樣本數(shù)據(jù)的獲??；
[0009] S2:待匹配光譜和照度數(shù)據(jù)的處理，得到與待匹配光譜和照度對應(yīng)的目標(biāo)光譜輻 射亮度分布；
[0010] S3:采用差分進化算法進行迭代匹配，獲得與目標(biāo)光譜輻射亮度分布對應(yīng)的各類 LED的驅(qū)動值；
[0011] S4:對上述驅(qū)動值下測量獲得的光譜和照度進行匹配評價。
[0012] 作為優(yōu)選，所述步驟S1中LED光譜樣本數(shù)據(jù)的獲取過程具體包括以下步驟：
[0013] S101:在各類LED的驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)以一定采樣間隔建立LED驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本，記 為d^，表示第i類LED的第j個驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本，用行向量將各類LED的驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本表示為cU = [(1^(1^，. . .，di,max]，其中，di,max表示第i類LED的最大采樣驅(qū)動值，并將各類LED最大采 樣驅(qū)動值構(gòu)成的行向量記為0 111￡?=[(11,111￡?，(12,111 ￡?，...，(111,111￡?]，其中11為]^1)的種類數(shù)；
[0014] S102:將步驟S101中的驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本分別依次驅(qū)動點亮對應(yīng)類別單顆LED，并等待 其發(fā)光穩(wěn)定；
[0015] S103:在各類單顆LED垂直正下方放置標(biāo)準(zhǔn)灰板或標(biāo)準(zhǔn)白板（以下統(tǒng)稱為標(biāo)準(zhǔn)板）， 采用光譜輻射計依次測量獲得各類單顆LED點亮穩(wěn)定時經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)板反射的光譜輻射亮度分布 數(shù)據(jù)，記為S^(A)，表示第i類單顆LED在驅(qū)動值點亮穩(wěn)定后經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)板反射的光譜輻射亮 度分布，單位為W/(sr · m2 · nm)，λ為可見光波長。
[0016] 作為優(yōu)選，所述步驟S2中待匹配光譜和照度數(shù)據(jù)的處理具體包括以下步驟：
[0017] S201:設(shè)置待匹配光譜St(A)，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)板的光譜反射比，依據(jù)光度學(xué)理論計算St (λ)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)板反射的光譜StQ(A)，標(biāo)準(zhǔn)板的光譜反射比通過分光光度計測量獲得；
[0018] S202:根據(jù)光度學(xué)理論計算步驟S201中StQ(X)對應(yīng)的光亮度Lto;
[0019] S203:設(shè)置待匹配照度Et，單位為lx，并結(jié)合步驟S202中的光亮度LtQ，依據(jù)光度學(xué) 理論計算待匹配光譜和照度對應(yīng)的目標(biāo)光譜輻射亮度分布S ta(A)。
[0020] 作為優(yōu)選，所述步驟S3中光譜和照度匹配采用差分進化算法進行迭代匹配，其具 體步驟為：
[0021] S301:根據(jù)光照度疊加原理計算各類LED的等效數(shù)量，用行向量記為Nmax= [Nmax>1， Nmax,2，…，Nmx,η]，其中η為LED的種類數(shù)；
[0022] S302:按照下式計算各類LED在采樣驅(qū)動值均為du打開時的混合光譜輻射亮度分 布Si，j，M(X):
[0023] Si, =Nmax,iSi, j(A)，
[0024] 式中Nmax,i為步驟S301中第i類LED的等效數(shù)量，Si,j(A)為步驟S103中單顆LED在采 樣驅(qū)動值為di,j時測量的光譜福射亮度分布；
[0025] S303:通過三次樣條插值算法預(yù)測各類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)任一驅(qū)動值時 的光譜福射亮度分布Si,M(X)，gp
[0026] Si，M(X) =spline(di，Si(A)，Di)，
[0027] 式中spline表示執(zhí)行三次樣條插值，di為步驟S101中第i類LED采樣驅(qū)動值構(gòu)成的 行向量為步驟S302中第i類LED在波長λ處不同采樣驅(qū)動值的光譜輻射亮度構(gòu)成的行 向量，Di為第i類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)的任一驅(qū)動值；
[0028] S304:設(shè)置波長匹配范圍[心，\2]，即在[心，\2]波長范圍內(nèi)進行光譜匹配；
[0029] S305:定義目標(biāo)函數(shù)f(D)，即將光譜匹配轉(zhuǎn)換為求解下式的最小值：
[0030] 注意的是，該目標(biāo)函數(shù)需在步驟S304中設(shè)置的波長匹配范圍內(nèi)進行計算；
[0035] S306:執(zhí)行初始化操作，即在0~Dmax間隨機生成Np個均勻分布的候選解向量集，記 為015,1 = [01,15,1，02人1，"_，0 11,1{,1]，其中汰表示第1^個候選解向量，且1^={1，2，...，郵}，恥取 決于LED的種類數(shù)，一般情況下Np=10n，l表示初始候選解向量集，同樣將經(jīng)過第G次迭代時 的郵個候選解向量集記為〇1^=[01,1^，02,1^，~，0 11,1^];
[0036] S307:根據(jù)經(jīng)典差分進化算法原理對步驟S306中的Np個候選解向量Dk,G依次執(zhí)行 變異、交叉和選擇操作，經(jīng)此系列操作獲得下一次（即第G+1次）迭代的Np個候選解向量 Dk,G+l ；
[0037] S308:按照下式獲得第G次迭代時的最佳候選解向量：
[0038] _ D
…一…」
[0039] 式中f(Dk,c+1)為第k個候選解向量對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，Do,c為第G次迭代時的最佳候 選解向量，Min表示計算最小值；
[0040] S309:重復(fù)執(zhí)行步驟S307~S308，直至滿足設(shè)定的迭代終止條件，即最大迭代次數(shù) Gmax，并將最終獲得的最佳解向量記為Do,end，即為匹配獲得的各類LED的驅(qū)動值；
[0041 ] S310 :將步驟S309中匹配獲得的各類LED的驅(qū)動值輸入到對應(yīng)的控制軟件點亮 LED，并通過光譜輻射計和照度計分別測量匹配出的光譜輻射亮度分布Stm(A)和照度Em。 [0042]作為優(yōu)選，所述步驟S4中光譜和照度匹配評價具體包括以下步驟：
[0043] S401:采用光譜均方根誤差(RMS)、光譜擬合優(yōu)度(GFC)、p參數(shù)等光譜評價指標(biāo)對 光譜匹配結(jié)果進行評價，這三個指標(biāo)的定義分別為
[0044]
[0045] 123456 2
[0047] 式中λ^ΡλΜ應(yīng)步驟S304中的波長匹配范圍，N為參與評價波長的數(shù)量，Sta(A)為 步驟S203中的目標(biāo)光譜，Stm(A)為步驟S310中的光譜測量值； 3
[0048] S402:^用照度誤差百分比εΕ對照度匹配結(jié)果進行評價，εΕ的定義為 4
[0049]
5 式中Et為步驟S203中的待匹配照度，Em為步驟S310中的照度測量值。 6 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明解決了當(dāng)前通過LED光源實現(xiàn)光譜匹配存在的不足， 所述方法僅測量不同類型單顆LED的光譜數(shù)據(jù)，而無需測量同類LED同時打開時的混合光 譜，能夠顯著降低因 LED混合光源維護和更新而造成的標(biāo)定成本。此外，匹配過程中通過三 次樣條插值考慮了 LED光源因其發(fā)熱而造成的光譜變化問題。此方法操作簡便，易于實施， 且在實現(xiàn)光譜匹配的同時兼顧照度匹配，能夠滿足實際應(yīng)用中對光源光譜和照度匹配的要 求。
【附圖說明】
[0052]圖1是與CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A對應(yīng)的目標(biāo)光譜和匹配測量光譜；
[0053]圖2是與CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65對應(yīng)的目標(biāo)光譜和匹配測量光譜。
【具體實施方式】
[0054] 本發(fā)明提供的多色LED匹配光譜和照度的方法，主要包括如下步驟：
[0055] SI: LED光譜樣本數(shù)據(jù)的獲取；
[0056] S2:待匹配光譜和照度數(shù)據(jù)的處理，得到與待匹配光譜和照度對應(yīng)的目標(biāo)光譜輻 射亮度分布；
[0057] S3:采用差分進化算法進行迭代匹配，獲得與目標(biāo)光譜輻射亮度分布對應(yīng)的各類 LED的驅(qū)動值；
[0058] S4:對上述驅(qū)動值下測量獲得的光譜和照度進行匹配評價。
[0059] 下面結(jié)合附圖和實施例對上述匹配方法進行詳細闡述，以更好地理解本發(fā)明的實 質(zhì)。
[0060] 本實施例采用的多色LED光源是由17種類型一千多顆單色LED構(gòu)成的一個大尺寸 LED矩陣，并通過基于PWM的數(shù)字調(diào)光方式對其進行調(diào)光控制。需要說明的是，本發(fā)明并不局 限于實施例中所采用的LED類型和調(diào)光方式，只要采用LED光源匹配光譜均適用于本發(fā)明。
[0061] 1.LED光譜樣本數(shù)據(jù)的獲取過程具體包括以下步驟：
[0062] S101:在各類LED的驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)以8作為驅(qū)動值采樣間隔建立LED驅(qū)動數(shù)據(jù) 樣本，記為d^，表示第i類LED的第j個驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本，用行向量將各類LED的驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本 表示為. . .，di,max]，其中，di,max表示第i類LED的最大采樣驅(qū)動值，驅(qū)動值的取 值范圍為〇~255,并將各類LED的最大采樣驅(qū)動值構(gòu)成的行向量記為D max=[cU,max， d2，max，· · ·，dn, max ]，中 Π - 17;
[0063] S102:將步驟S101中的驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本分別依次驅(qū)動點亮對應(yīng)類別單顆LED，并等待 其發(fā)光穩(wěn)定；
[0064] S103:在各類單顆LED垂直正下方放置X-Rite ColorChecker Passport標(biāo)準(zhǔn)灰板， 采用光譜輻射計Konica Minolta CS-2000依次測量獲得各類單顆LED點亮穩(wěn)定時經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)灰 板反射的光譜輻射亮度分布數(shù)據(jù)，記為S^(A)，表示第i類單顆LED在驅(qū)動值點亮穩(wěn)定后 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)灰板反射的光譜輻射亮度分布，單位為W/(sr · m2 · nm)，λ為可見光波長，波長測量 范圍為380~780nm，波長測量間隔為lnm。
[0065] 2.待匹配光譜和照度數(shù)據(jù)的處理具體包括以下步驟：
[0066] S201:選取CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A和D65作為待匹配目標(biāo)光譜St(A)，然后結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)灰板 的光譜反射比，根據(jù)光度學(xué)理論計算St(A)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)灰板反射的光譜St〇(A)，標(biāo)準(zhǔn)灰板的光譜 反射比通過分光光度計GretagMacBeth Color-Eye 7000A測量獲得，需要說明的是，本發(fā)明 并不局限于這兩種類型的光譜，只要采用LED匹配光源光譜均適用本發(fā)明；
[0067] S202:根據(jù)光度學(xué)理論計算步驟S201中StQ(X)對應(yīng)的光亮度Lt0;
[0068] S203:設(shè)置待匹配照度Et = 5001x，需要說明的是，本發(fā)明并不局限于這一照度值， 只要待匹配照度在多色LED所能實現(xiàn)的照度范圍之內(nèi)均適用本發(fā)明，并結(jié)合步驟S202中的 光亮度Lto,依據(jù)光度學(xué)理論計算待匹配光譜和照度對應(yīng)的目標(biāo)光譜輻射亮度分布S ta(A)， 即與選取的CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A和D65對應(yīng)的目標(biāo)光譜輻射亮度分布，計算結(jié)果分別見圖1(A_ 目標(biāo))和圖2(065_目標(biāo)）。
[0069] 3.光譜和照度匹配采用差分進化算法進行迭代匹配，其具體步驟為：
[0070] S301:根據(jù)光照度疊加原理計算各類LED的等效數(shù)量，用行向量記為Nmax=[Nmax山 Nmax,2，…，Nmax,n]，其中η為LED的種類數(shù)，SPn= 17;
[0071] S302:按照下式計算各類LED在采樣驅(qū)動值均為打開時的混合光譜輻射亮度分 布Si，j，M(X):
[0072] Si, =Nmax,iSi, j(A)，
[0073] 式中Nmax,i為步驟S301中第i類LED的等效數(shù)量，Si,j(A)為步驟S103中單顆LED在采 樣驅(qū)動值為di,j時測量的光譜福射亮度分布；
[0074] S303:通過三次樣條插值預(yù)測各類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)任一驅(qū)動值時的光 譜輻射亮度分布Si,M(A)，gp
[0075] Si，M(X) =spline(di，Si(A)，Di)，
[0076]式中spline表示執(zhí)行三次樣條插值，di為步驟S101中第i類LED采樣驅(qū)動值構(gòu)成的 行向量為步驟S302中第i類LED在波長λ處不同采樣驅(qū)動值的光譜輻射亮度構(gòu)成的行 向量，Di為第i類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)的任一驅(qū)動值；
[0077] S304:設(shè)置波長匹配范圍[λ^λ〗]，即在[心，\2]波長范圍內(nèi)進行光譜匹配，在此實 施例中設(shè)置^ = 430^1^2 = 640^11,需要說明的是，波長匹配范圍并不局限于這一范圍，取決 于實際采用的LED的光譜分布；
[0078] S305:定義目標(biāo)函數(shù)，即將光譜匹配轉(zhuǎn)換為求解下式的最小值：
[0079]
[0080]
[0081]
[0082]
[0083]式中D為待求解行向量，向量中各元素01表示第i類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)任 一驅(qū)動值，η為LED的種類數(shù)，即n= 17，Sm(A)表示多色LED的混合光譜輻射亮度分布，Si,Μ(λ) 為第i類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)任一驅(qū)動值處的光譜輻射亮度分布，可通過步驟S303獲 得，需要注意的是，λι = 430nm，λ2 = 640nm，即步驟S304設(shè)置的波長匹配范圍；
[0084] S306:執(zhí)行初始化操作，即在0~Dmax間隨機生成Np個均勻分布的候選解向量集，記 為〇15,1=[01,1<,1，02,1<,1，'"，017,1<,1]，其中，1^表示第1^個候選解向量，且1^={1，2，...，郵}，郵= 170，1表示初始候選解向量集，同樣將經(jīng)過第G次迭代時的170個候選解向量集記為Dk, G = [Dl,k,G,D2,k,G, ··· ,Dl7,k,G]；
[0085] S307:根據(jù)經(jīng)典差分進化算法原理對步驟S306中的170個候選解向量Dk,G依次執(zhí)行 變異、交叉和選擇操作，經(jīng)此系列操作獲得下一次（即第G+1次）迭代的170個候選解向量 Dk，G+l;
[0086] S308:按照下式獲得第G次迭代時的最佳候選解向量：
[0087]
[0088] 式中f(Dk,c+1)為第k個候選解向量對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，Do,c為第G次迭代時的最佳候 選解向量，Min表示計算最小值；
[0089] S309:重復(fù)執(zhí)行步驟S307~S308，直至滿足設(shè)定的迭代終止條件，即最大迭代次數(shù) Gmax，此處Gmax = 200,可根據(jù)實際匹配情況對其適當(dāng)調(diào)節(jié)，迭代次數(shù)設(shè)置越大匹配效果越好， 但會降低匹配效率，并將最終獲得的最佳解向量記為Do,end，即為匹配獲得的各類LED的驅(qū)動 值；
[0090] S310:將步驟S309中匹配獲得的各類LED的驅(qū)動值輸入到編寫的控制軟件中點亮 LED矩陣，并通過CS-2000和ΧΥΙ-ΙΙI全數(shù)字照度計分別測量匹配出的CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A和D65 的光譜輻射亮度分布S tm(A)和照度Em，具體匹配結(jié)果分別見圖1(A_匹配)和圖2(065_匹配）， 兩種匹配情形下的照度測量值分別為4761x和4761x。
[0091] 4.光譜和照度匹配評價具體包括以下步驟：
[0092] S401:采用光譜均方根誤差(RMS)、光譜擬合優(yōu)度(GFC)、p參數(shù)等光譜評價指標(biāo)對 光譜匹配結(jié)果進行評價，這三個指標(biāo)的定義分別為
[0093]
[0094]
[0095]
[0096] 式中λ#Ρλ2對應(yīng)步驟S304中的波長匹配范圍，分別為430nm和640nm，N為參與評價 波長的數(shù)量，即211，Sta(A)為步驟S203中的目標(biāo)光譜，Stm(A)為步驟S310中的光譜測量值； [0097] 將步驟S203中對應(yīng)CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A和D65的目標(biāo)光譜以及步驟S310中匹配光譜測 量值分別代入上述公式，可獲得光譜匹配評價結(jié)果，如表1所示。
[0098]由表1、圖1以及圖2可見，本發(fā)明提供的光譜匹配方法在設(shè)置的波長匹配范圍內(nèi)獲 得了較好的匹配結(jié)果，但CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65的匹配結(jié)果差于CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A，這主要是由 于D65在部分波長處存在尖峰和波谷，加之實施例采用的LED矩陣大約在540~580nm波長范 圍內(nèi)均為寬帶LED且短波區(qū)域LED光譜分布也不夠均勻，因此實踐中只要能夠在可見光波長 范圍內(nèi)獲得盡可能均勻分布的LED，本發(fā)明提供的光譜匹配方法就可以獲得滿意的匹配精 度。
[0099] 表1光譜匹配評價結(jié)果 [0100]
[0101] S402:采用照度誤差百分比εΕ對照度匹配結(jié)果進行評價，εΕ的定義為
[0102]
[0103] 式中Et為步驟S203中的待匹配照度，即5001x，Em為步驟S310中的照度測量值，即均 為4761x。將兩種情形中的測量照度分別代入上式，獲得照度匹配誤差均為4.8%，該照度匹 配誤差在可接受的范圍內(nèi)。照度匹配誤差主要源于A和D65整體上在540~580nm波長范圍內(nèi) 測量光譜輻射亮度均低于目標(biāo)光譜輻射亮度，鑒于實施例所采用LED光譜尤其在540~ 580nm波長范圍內(nèi)的限制，所以本發(fā)明提供的照度匹配方法是有效的。
【主權(quán)項】
1. 一種多色LED匹配光譜和照度的方法，其特征在于，包括如下步驟： SI: LED光譜樣本數(shù)據(jù)的獲??； S2:待匹配光譜和照度數(shù)據(jù)的處理，得到與待匹配光譜和照度對應(yīng)的目標(biāo)光譜輻射亮 度分布； S3:采用差分進化算法進行迭代匹配，獲得與目標(biāo)光譜輻射亮度分布對應(yīng)的各類LED的 驅(qū)動值； S4:對上述驅(qū)動值下測量獲得的光譜和照度進行匹配評價。2. 如權(quán)利要求1所述的多色LED匹配光譜和照度的方法，其特征在于，所述步驟Sl中LED 光譜樣本數(shù)據(jù)的獲取過程具體包括以下步驟： SlOl:在各類LED的驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)以一定采樣間隔建立LED驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本，記為 cU,J，表示第i類LED的第j個驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本，用行向量將各類LED的驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本表示為Cl1 = [di,i，di,2,. . .，di,max]，其中，di,max表示第i類LED的最大采樣驅(qū)動值，并將各類LED最大采樣 驅(qū)動值構(gòu)成的行向量記為〇1!1 ￡?=[(11,111￡?，(12,111￡?，...，(1 11,111￡?]，其中11為1^0的種類數(shù)； S102:將步驟SlOl中的驅(qū)動數(shù)據(jù)樣本分別依次驅(qū)動點亮對應(yīng)類別單顆LED，并等待其發(fā) 光穩(wěn)定； S103:在各類單顆LED垂直正下方放置標(biāo)準(zhǔn)板，采用光譜輻射計依次測量獲得各類單顆 LED點亮穩(wěn)定時經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)板反射的光譜輻射亮度分布數(shù)據(jù)，記為Si,」(λ)，表示第i類單顆LED在 驅(qū)動值di,j點亮穩(wěn)定后經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)板反射的光譜福射亮度分布，單位為W/(sr · m2 · nm)，λ為可 見光波長。3. 如權(quán)利要求1所述的多色LED匹配光譜和照度的方法，其特征在于，所述步驟S2中待 匹配光譜和照度數(shù)據(jù)的處理具體包括以下步驟： S201:設(shè)置待匹配光譜St(A)，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)板的光譜反射比，依據(jù)光度學(xué)理論計算St(A) 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)板反射的光譜Sto(A)，標(biāo)準(zhǔn)板的光譜反射比通過分光光度計測量獲得； S202:根據(jù)光度學(xué)理論計算步驟S201中Sto(A)對應(yīng)的光亮度Lt0; S203:設(shè)置待匹配照度Et，單位為lx，并結(jié)合步驟S202中的光亮度LtQ，依據(jù)光度學(xué)理論 計算待匹配光譜和照度對應(yīng)的目標(biāo)光譜輻射亮度分布Sta(A)。4. 如權(quán)利要求1所述的多色LED匹配光譜和照度的方法，其特征在于，所述步驟S3中光 譜和照度匹配采用差分進化算法進行迭代匹配，其具體步驟為： S301:根據(jù)光照度疊加原理計算各類LED的等效數(shù)量，用行向量記為Nmax= [Nmax山 Nmax, 2，…，Nmx, n]，其中η為LED的種類數(shù)； S302:按照下式計算各類LED在采樣驅(qū)動值均為du打開時的混合光譜輻射亮度分布 Si,」，Μ(λ): Si，j，Μ(λ·) - Nmax, iSi, j (λ.), 式中Nmax,i為步驟S301中第i類LED的等效數(shù)量，Si,j(A)為步驟S103中單顆LED在采樣驅(qū) 動值為di,j時測量的光譜輻射亮度分布； S303:通過三次樣條插值算法預(yù)測各類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)任一驅(qū)動值時的光 譜輻射亮度分布Si,Μ(λ)，gp Si，M(X) = spline(di，Si(A)，Di)， 式中spline表示執(zhí)行三次樣條插值，di為步驟SlO 1中第i類LED采樣驅(qū)動值構(gòu)成的行向 量，Si(A)為步驟S302中第i類LED在波長λ處不同采樣驅(qū)動值的光譜輻射亮度構(gòu)成的行向 量，Di為第i類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)的任一驅(qū)動值； S304:設(shè)置波長匹配范圍[A1J2],即在[A1J2]波長范圍內(nèi)進行光譜匹配； S305:定義目標(biāo)函數(shù)f(D)，即將光譜匹配轉(zhuǎn)換為求解下式的最小值：式中D為待求解行向量，向量中各元素 Di表示第i類LED在其驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)任一驅(qū)動 值，η為LED的種類數(shù)，Sm(A)表示多色LED的混合光譜輻射亮度分布，Si,Μ(λ)為第i類LED在其 驅(qū)動值動態(tài)范圍內(nèi)任一驅(qū)動值處的光譜輻射亮度分布，可通過步驟S303獲得； S306:執(zhí)行初始化操作，即在O~Dmax間隨機生成Np個均勻分布的候選解向量集，記為 Dk,i=[Di,k,i，D2,k,i，…，Dn,k,i]，其中，k表示第k個候選解向量，且k= {1，2,. . .，Np}，1 表示初 始候選解向量集，同樣將經(jīng)過第G次迭代時的Np個候選解向量集記為Dk, C = [Di, k, c， D2,k,G, ··· ,Dn.k.c]； S307:根據(jù)經(jīng)典差分進化算法原理對步驟S306中的Np個候選解向量Dk,G依次執(zhí)行變異、 交叉和選擇操作，經(jīng)此系列操作獲得下一次迭代的Np個候選解向量Dk,c+1; S308:按照下式獲得第G次迭代時的最佳候選解向量：式中f (Dk,c+1)為第k個候選解向量對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，Do,c為第G次迭代時的最佳候選解 向量，Min表示計算最小值； S309:重復(fù)執(zhí)行步驟S307~S308,直至滿足設(shè)定的迭代終止條件，即最大迭代次數(shù)Gmax， 并將最終獲得的最佳解向量記為Do,end，即為匹配獲得的各類LED的驅(qū)動值； S310:將步驟S309中匹配獲得的各類LED的驅(qū)動值輸入到對應(yīng)的控制軟件點亮LED，并 通過光譜輻射計和照度計分別測量匹配出的光譜輻射亮度分布Stm(A)和照度Em。5.如權(quán)利要求1所述的多色LED匹配光譜和照度的方法，其特征在于，所述步驟S4中光 譜和照度匹配評價具體包括以下步驟： S401:采用光譜均方根誤差RMS、光譜擬合優(yōu)度GFC、p參數(shù)等光譜評價指標(biāo)對光譜匹配 結(jié)果進行評價，這三個指標(biāo)的定義分別為式中λ#Ρλ2對應(yīng)步驟S304中的波長匹配范圍，N為參與評價波長的數(shù)量，Sta(A)為步驟 S203中的目標(biāo)光譜，Stm(A)為步驟S310中的光譜測量值； S402:采用照度誤差百分比εΕ對照度匹配結(jié)果進行評價，εΕ的定義為式中Et為步驟S203中的待匹配照度，Em為步驟S310中的照度測量值。
【文檔編號】H05B33/08GK105934020SQ201610273647
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】徐海松, 章夫正, 汪哲弘
【申請人】浙江大學(xué)