一种多色LED混光优解计算方法技术

本发明专利技术公开了一种多色LED混光优解计算方法，涉及照明技术领域。本发明专利技术首先测试得到各色光源在额定工作状态下的光谱功率分布，然后计算各色光源在CIE1931

【技术实现步骤摘要】
一种多色LED混光优解计算方法


[0001]本专利技术属于照明
，特别是涉及一种多色LED混光优解计算方法。

技术介绍

[0002]多色LED混光是目前在一些专业领域照明灯具常用的模型，常见有RGBW(红色光、绿色光、蓝色光和白光)、RGBCW(红色光、绿色光、蓝色光、冷白光和暖白光)等。多色LED所能得到的混光结果在CIE1931色度空间中表示为各个LED坐标点所能围成的最大区域。
[0003]在照明领域，通常使用色温及相关色温来描述白光的颜色。当光源和某一温度的黑体具有相同的颜色时，便用黑体的温度来描述光源的颜色，即色温。各个温度的黑体其在CIE1931中的色度坐标表现为一条曲线，称为黑体轨迹。对于坐标未落在黑体轨迹上的光源，其色温用距离最近的黑体轨迹上的点的色温来描述，即相关色温。光源对物体颜色的还原能力称为显色指数(CRI)，通常显色指数分为一般显色指数(Ra)和特殊显色指数(R1
‑
R15)，其最大值为100。TM
‑
30采用保真度(Rf)和饱和度(Rg)两个指标来共同评价颜色质量，其值越接近100便认为光源的颜色质量越高。
[0004]在实际应用中，当控制混光坐标落在黑体轨迹上时，通常并不能得到Ra、Rf和Rg的最佳表现结果，需要在该色温寻找表现更好的相关色温。现有混光技术通常采用脉冲宽度调制(PWM)技术控制LED，通过改变各个LED的占空比，达成不同的混光效果。占空比的计算多为遍历，即以固定步长改变各个LED的占空比，选取其中表现较好的占空比组合；
[0005]然而，现有技术中大多通过改变固定步长完全遍历各色LED的方法求得混光所用占空比，为了追求更好的颜色表现，参与混光的LED颜色越来越多，从最初的冷暖白光，到现在的RGBW、RGBCW混光，而随着参与混光的不同颜色LED数量的增加，固定步长遍历的方法所需时间呈指数增加，一组四色LED灯珠的计算需要几十甚至上百小时，基于此，我们提出了一种多色LED混光优解计算方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种多色LED混光优解计算方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术为一种多色LED混光优解计算方法，包括坐标计算方法，所述坐标计算方法基于CIE1931和CIE1960两个色度系统，以黑体轨迹上及其相关色温在1000K
‑
10000K范围内的点为目标点，求解给定光源达到目标点所需比例，所述坐标计算方法包含以下步骤：
[0009]S1.测试得到各色光源在额定工作状态下的光谱功率分布；
[0010]S2.计算各色光源在CIE1931
‑
RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值中的色度坐标；
[0011]S3.计算各色光源的CIE1931
‑
XYZ三刺激值；
[0012]S4.计算各色光源的CIE1931
‑
XYZ色品坐标；
[0013]S5.计算各色光源的CIE1960
‑
UCS色品坐标；
[0014]S6.以七阶黑体轨迹函数为基础，在色温1000K
‑
10000K区间内，取具有代表性的30个色温点，并计算黑体轨迹上各个选取的色温点在CIE1960
‑
UCS色度系统中的垂线函数；
[0015]S7.在S6计算得到的黑体轨迹各个选取的色温点在CIE1960
‑
UCS色度系统中的垂线上，每个点附近以固定间距选取20个相关色温点，记录其坐标(u，v)，并将坐标转换为CIE1931
‑
XYZ色度系统坐标(x，y)；
[0016]S8.将色品坐标靠近的不同颜色的LED以固定步长进行混合，得到一组混合后的LED数据，混合数量取决于不同颜色LED数量，混合后的数据视作一种颜色的LED，一种混合后的LED最多由三种初始LED混合得到，最后参与计算的LED数量为三种；并计算得到三种LED在CIE1931
‑
XYZ中的色度坐标(x，y)；
[0017]S9.使用S8中得到的三种LED，计算混光得到黑体轨迹上选取的目标点所需占空比；
[0018]S10.在每个色温点及其相关色温中寻找Ra、Rg和Rf表现较好的点，并保存数据。
[0019]进一步地，S2中，计算公式如下：
[0020][0021]式中，为待测光光谱分布函数，k为最大光谱光视效能，为待测光光谱分布函数，k为最大光谱光视效能，为CIE1931
‑
RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值。
[0022]进一步地，S3中，计算公式如下：
[0023][0024]进一步地，S4中，计算公式如下：
[0025][0026]进一步地，S5中，计算公式如下：
[0027][0028]进一步地，S6中所述七阶黑体轨迹函数为：
[0029]v＝
‑
14.336088+319.35498u
‑
2990.9729u2+15551.2u3‑
48288.335u4+
89346.075u5‑
91102.316u6+39467.868u7。
[0030]进一步地，S9中，计算公式如下：
[0031][0032]其中K
r
、K
g
、K
b
为三种LED的占空比，x
t
、y
t
为目标点的色度坐标，x
r
、y
r
、x
g
、y
g
、x
b
、y
b
为三种LED的色度坐标。
[0033]进一步地，还包括遗传算法，所述遗传算法基于坐标计算方法得出的结果，通过将S10中得出的结果，作为初始数据，对每个目标色温点进行寻优并保存目标色温点附近数据，所述遗传算法包含以下步骤：
[0034]Ⅰ.对坐标计算方法中得到的各色LED占空比进行二进制编码，每一个占空比对应10位二进制编码，总编码长度为10n，其中n为LED的颜色数量；
[0035]Ⅱ.对编码进行计算，得到编码对应占空比混光结果，混光结果包括CCT、Ra、Rf和Rg，该组数据为父代种群；
[0036]Ⅲ.将坐标计算方法中在1000K
‑
10000K色温区间内选择的30个色温点，逐个作为遗传算法计算的目标色温TargetCCT；
[0037]Ⅳ.根据混光结果，对各组数据进行非支配排序，排序参考值为|TargetCCT
‑
CCT|、(100
‑
Ra)、(100
‑
Rf)和|100
‑
Rg|,并计算拥挤度；
[0038]Ⅴ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多色LED混光优解计算方法，其特征在于，包括坐标计算方法，所述坐标计算方法包含以下步骤：S1.测试得到各色光源在额定工作状态下的光谱功率分布；S2.计算各色光源在CIE1931
‑
RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值中的色度坐标；S3.计算各色光源的CIE1931
‑
XYZ三刺激值；S4.计算各色光源的CIE1931
‑
XYZ色品坐标；S5.计算各色光源的CIE1960
‑
UCS色品坐标；S6.以七阶黑体轨迹函数为基础，在色温1000K
‑
10000K区间内，取具有代表性的30个色温点，并计算黑体轨迹上各个选取的色温点在CIE1960
‑
UCS色度系统中的垂线函数；S7.在S6计算得到的黑体轨迹各个选取的色温点在CIE1960
‑
UCS色度系统中的垂线上，每个点附近以固定间距选取20个相关色温点，记录其坐标(u，v)，并将坐标转换为CIE1931
‑
XYZ色度系统坐标(x，y)；S8.将色品坐标靠近的不同颜色的LED以固定步长进行混合，得到一组混合后的LED数据，混合数量取决于不同颜色LED数量，混合后的数据视作一种颜色的LED，一种混合后的LED最多由三种初始LED混合得到，最后参与计算的LED数量为三种；并计算得到三种LED在CIE1931
‑
XYZ中的色度坐标(x，y)；S9.使用S8中得到的三种LED，计算混光得到黑体轨迹上选取的目标点所需占空比；S10.在每个色温点及其相关色温中寻找Ra、Rg和Rf表现较好的点，并保存数据。2.根据权利要求1所述的一种多色LED混光优解计算方法，其特征在于，S2中，计算公式如下：式中，为待测光光谱分布函数，k为最大光谱光视效能，为待测光光谱分布函数，k为最大光谱光视效能，为CIE1931
‑
RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值。3.根据权利要求2所述的一种多色LED混光优解计算方法，其特征在于，S3中，计算公式如下：4.根据权利要求3所述的一种多色LED混光优解计算方法，其特征在于，S4中，计算公式如下：
5.根据权利要求4述的一种多色LED混光优解计算方法，其特征在于，S5中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄正飞，刘雪凝，庄朝辉，蒋长坡，刘志豪，刘晓珂，陈同生，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：