基于冷暖白光LED的线性调光混合照明

为了提供高品质、更安全和智能的照明光源,基于冷暖白光LED建立了线性调光混合照明系统及其优化调光调色方法。混合照明光源以色温和明度等级分别设定光色度和光强度,更加符合人性化需求。在系统智能优化配光过程中,设定色温转换为CIE u'v'均匀色品坐标,明度转换为亮度,使优化计算更加精确。系统采用的线性调光避免了闪烁潜在的安全风险,同时配合优化算法解决了线性调光色度漂移大的问题。实验结果表明,系统混合光的色度稳定性可以保持在1阶CIE u'v'圆内,相应色度设定下的整个光强度调节范围内无可察觉的色差。理论研究和实验结果表明该混光照明系统简单可行,具有较高的实用价值。     

基于物体表面色的超大色差评价

基于物体表面色样本的视觉评价,测试了典型色差公式对超大色差的预测性能.由18名观察者按照倍率法对60组颜色样本对进行心理物理视觉评价实验,获得视觉色差的评价数据.利用实验数据对两个常用色差公式CIELAB和CIEDE2000以及基于色貌模型的最新色差公式CAM02-UCS和CAM02-LCD的超大色差预测性能进行了详细的比较和分析,结果表明基于色貌模型的两个公式性能优异.同时,使用本实验视觉数据考察了Attridge等人提出的幂指数模型,并得到了一致的结论.     

基于Munsell新标系统的色差公式的均匀性研究

利用Munsell体系中色卡分布的视觉均匀性,对CIELAB及基于CIELAB的典型色差公式CMC、CIE94和CIEDE2000的原始形式(k1=kc=kH=1)在色差计算上的均匀性进行了测试和评价.采用Munsell颜色立体中不同位置和方向上的等距数据作为测试的输入数据对,借助性能因子(Performance Fa...     

基于光谱分析的彩绘文物照明光源损伤度评价方法

光源中的光谱辐射是造成彩绘文物褪色、变色等颜色受损的重要原因,但不同光源的光谱功率分布不同,不同材料对各个波段光谱能量的吸收反射特性各异,导致在相同曝光量下对彩绘文物造成的色彩损伤程度有很大差别,特别是随着光谱构成灵活的LED(light emitting diode)在文物照明中的大量应用,如何对光源进行照明损伤度评...     

基于物体表面色的人眼阈值水平微小色差评价

基于物体表面色样本的视觉评价,测试常用色差公式在人眼阈值水平的微小色差预测性能.由一组21名观察者采用感知法对100个颜色样本对进行视觉实验,获得视觉色差的评价数据,通过观察者精度分析并与BFD和Witt的视觉数据进行对比,验证了本实验数据的有效性.利用实验数据对CIELAB、CMC、BFD、CIE94、LCD和CIEDE2000等六个常用色差公式在人眼阈值水平的微小色差预测性能进行了详细的测试和比较,结果表明国际照明委员会(CIE)推荐的CIEDE2000表现最好,而CIELAB性能最差.     

基于LED反光杯系统的优化研究

在照明系统设计中,接收面的均匀照明以及光能的充分利用一直是光源设计急需解决的问题。目前在LED光源设计领域中,通常采用斯派罗法则分析和微分方程计算的方式进行照明效果优化,这些方式的优化层面较单一,周期长且误差较大。为了加强LED光源系统优化效率,同步提高光源系统的光照均匀度和能量利用率,论文提出了基于光照均匀度评价函数、能量利用率评价函数和综合性评价函数的优化设计算法。运用数值分析方法对单光源系统的反光杯第二面圆锥常数K与曲率半径R进行优化调整,实现整个反光杯光源系统的光照均匀度和能量利用率的同步优化。研究结果表明：利用该文算法优化后的系统比未优化的光源系统光照均匀度提高了14.2%,能量利用率提高了16.75%,与理想值的接近度提升了14.42%,验证了优化方法的可行性。在此基础上,论文进一步研究多光源系统阵列间距对系统光照均匀度和能量利用率的影响,得出光源阵列系统的最优阵列间距,在此间距下的光照均匀度与理想值的接近度为44.84%,能量利用率为88.84%,最终实现了光照均匀度和能量利用率均较好的矩形阵列光源系统。     

基于中国颜色体系的色差公式分析

CIE均匀颜色空间及利用色差公式对色差进行计算对彩色复制品的评价具有很关键的作用。利用中国颜色体系在视觉上为等色差系统以及色调、彩度和明度可以单独改变的特性,分别从色调、彩度、明度三方面对CIEL*a*b*、CMC(l:c)、CIE94、CIEDE2000色差公式进行了比较分析。结果表明:用各色差公式计算出的平均色差值是不同的,它们的均匀性也不同。需要针对不同的明度、彩度、色调选择使用不同的色差公式。     

白光照明LED灯温度特性的研究

分析了荧光粉转换型白光LED照明光源色坐标、显色指数、色温和发光效率与驱动电流和温度的关系。驱动电流的增加将引起蓝光波峰的长移，并随电流的增大而增大；但其对色坐标、色温和显色指并未引起较大的变化，而发光效率发生下降，主要原因为蓝光波峰的红移导致荧光粉与激发波长的不匹配，引起荧光粉发光效率的下降，这个现象在不同环境温度下的发光也得到证实，实验结果认为LED的驱动电流为20mA，温度低于50℃时具有较好的发光效率，而显色指数要通过增加红色成分来改善。     

彩色数字图像色差计算方法的研究

用5幅ISO SCID图像在EIZO CG19显示器上分别进行了两组图像色差等级评价实验。两组实验分别在室内自然照明环境和标准灯箱中进行,用目视评价实验数据检验并优化彩色图像色差的计算公式。用CIELAB、CIEDE2000、CIE94和CMC色差公式对第一组实验数据计算结果表明,现有色差公式计算的图像明度差和彩度差与实际色差感觉有明显的系统性差异,图像内容对计算色差与色差感觉的关系有一定影响,说明需要对原始色差公式进行改进。提出了用实验数据拟合直线斜率比值优化色差公式的方法,得到CIELAB(1.50:1)、CIEDE2000(2.29:1)、CIE94(3.04:1)和CMC(3.38:1)计算的色差比原始公式有明显的改善,其中CIEDE2000(2.29:1)计算结果受图像内容的影响最小。用第二组实验数据检验色差公式的优化效果也证明,这种优化方法准确,简单,具有普遍适用性。     

基于近场侧面均匀照明的LED投射器研究

在LED双面平板照明灯具中,为实现侧入式近场均匀照明,研究了一种LED柱面透镜阵列自由曲面投射器。根据非成像光学理论中的边缘光线原理,采用直接法和重叠法设计投射器的表面形状,利用反射旋转面和折射旋转面以及柱面透镜阵列将LED光源发出的朗伯光重新分配。建立侧面近场均匀照明的柱面透镜阵列自由曲面投射器模型,用TracePro软件对所设计的模型进行光线追迹仿真,结果表明,当不考虑反射损耗时投射器的出光效率达到96.03%,在投射器侧面的面板上面积为240mm×360mm的照度均匀度达到95.6%。     

面向自适应害虫诱捕的LED光源照明系统

设计了基于LED单个窄带光谱光源的害虫诱捕系统,可适应于不同害虫在不同季节环境下的趋光性。结合环境参数检测、诱杀虫量检测、单灯多波段LED调控和网络化分布式布局的系统功能,通过害虫趋光自适应模式选取确定最佳光谱LED光源,引诱最大化害虫量。设计了适应生态农业领域不同植株高度和密度的网络化诱捕系统结构。设计了基于害虫趋光性和趋色性的LED多波段灯具,通过测定365~430 nm波段的LED光源,分析得出单光谱波段稳定性及其多波段效果。     

利用数值再现实现彩虹全息色差评价

为了在计算机制彩色彩虹全息图输出之前定量得到再现像的色彩保真度,提出了一种采用数值再现进行色差评价的方法.首先对彩虹全息图进行了频谱分析,得到再现参量与频谱分布之间的关系;然后采用频域滤波算法实现彩色彩虹全息图数值再现,得到再现像的相对功率谱分布;最后采用CIE1976UCS均匀颜色空间对再现像色差情况进行了计算.设计了7个色块并制作了计算机制真彩色彩虹全息图,以金卤射灯作为照明光源进行了光学再现实验,给出实验结果及分析.研究证明了采用数值再现方法实现对计算彩虹全息再现像光谱分布和色差进行计算分析是一种快速经济的方法.     

白光LED固态照明光转换荧光体

报道了当前热点固态照明白光LED对所用光转换荧光体的特殊要求,从发光学和晶场理论出发,提出研发白光LED用荧光体的几种方案和原则.依据多年成果,特别阐述在稀土铝镓石榴石体系,氯硅酸钙及某些钨钼酸盐中,Ce³⁺、Pr³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Eu²⁺及Mn²⁺离子的发光特性,能量传递,Eu²⁺的特征“阶梯状”光谱以及激活剂在晶体中所占据不同晶体学格位与发光性质的关联性.这些材料都可用于白光LED之中.实践证明,这些基础性研究和原理是研制白光LED用荧光体的基础.光转换荧光体与InGaN蓝光芯片结合可以获得符合严格标准的全色温(2700~8000K)的高显色性白光LED光源.白光LED及InGaN蓝光LED的光电性能与正向电流I_F密切相关,器件散热极为重要.提出的在不同I_F下,LED的相关色温差(ρT_c)可用来表征LED色温变化幅度及稳定性.     

基于光学薄膜的LED光谱调制技术

针对白光LED光谱与自然光谱的不同,讨论了采用光学薄膜改善白光LED光谱的可行性,同时提出了一种利用光学薄膜消除白光LED发光光谱中蓝光成份的方法,设计了光学薄膜的透过率曲线,并分析了其可行性.针对单色LED光谱随温度不同发生变化的特点,根据分析样品在4.9°、24°和49°三种环境温度下的光谱分布,设计了一种光学薄膜的透过率曲线,分析利用该设计薄膜改善单色LED光谱温度稳定性的可行性及结果.研究结果表明,在保证白光LED出光效率的前提下,仅靠在发光芯片上镀制光学薄膜的方式并不能改善光谱的结构,而使之与自然光中的可见光谱相似.采用设计的光学薄膜,可以消除白光LED发光光谱中的蓝光波段,提高光谱的舒适性.在4.9°、24°和49°三种环境温度下,利用设计的薄膜可将分析LED的发光光谱的中心波长稳定在700 nm附近,相对发光强度稳定在0.2附近,不同温度时光谱分布的相似性也有了较大的改善,研究结果有助于LED照明光源的进一步应用.     

LED智能光源混光呈色模型构建方法研究

LED智能光源具有色光可调的特点,其内置微处理系统可以通过无线数据传输等技术调整发光方式,控制光色及发光强度,进而实现照明光源的动态调节,因此特别适合于博物馆展陈、家居照明等智能化照明设计环节。现阶段,鉴于LED光源智能混光技术尚未普及,目前绝大多数商用LED智能光源在混光控制方面仅局限于设备制造商所设定的几类固定模式,无法充分发挥智能LED光源色光可调的技术优势。针对此问题,提出了一种基于BP神经网络以及有效集算法的LED智能光源混光呈色模型构建方法,实现了LED智能光源控制信号与对应发光光谱辐亮度分布之间的双向高精度映射。研究中首先提出了一种基于BP神经网络的LED混光呈色预测方法,实现了由LED智能光源驱动控制值向光源实际发光光谱辐亮度分布的准确预测;在此基础上运用有效集算法实现了由光源实际发光光谱辐亮度分布向LED智能光源驱动控制值的反向高精度预测。实验结果显示,所提出的方法整体建模误差显著小于人眼视觉可分辨阈值(CIEUCS Duv值可低至0.002 7),达到了较为理想的建模效果。该方法的提出,将为当前LED智能光源制造以及现有商用LED智能光源的二次开发与优化提供有效的理论与方法支撑。     

基于光学薄膜的LED光谱调制技术

针对白光LED光谱与自然光谱的不同,讨论了采用光学薄膜改善白光LED光谱的可行性,同时提出了一种利用光学薄膜消除白光LED发光光谱中蓝光成份的方法,设计了光学薄膜的透过率曲线,并分析了其可行性.针对单色LED光谱随温度不同发生变化的特点,根据分析样品在4.9°、24°和49°三种环境温度下的光谱分布,设计了一种光学薄膜的透过率曲线,分析利用该设计薄膜改善单色LED光谱温度稳定性的可行性及结果.研究结果表明,在保证白光LED出光效率的前提下,仅靠在发光芯片上镀制光学薄膜的方式并不能改善光谱的结构,而使之与自然光中的可见光谱相似.采用设计的光学薄膜,可以消除白光LED发光光谱中的蓝光波段,提高光谱的舒适性.在4.9°、24°和49°三种环境温度下,利用设计的薄膜可将分析LED的发光光谱的中心波长稳定在700 nm附近,相对发光强度稳定在0.2附近,不同温度时光谱分布的相似性也有了较大的改善,研究结果有助于LED照明光源的进一步应用.     

基于色差的均方误差与峰值信噪比评价彩色图像质量研究

在图像质量评价模型中加入人眼视觉系统特性能够提高其评价性能．彩色图像色差模型S—CIELAB是在考虑到了人眼视觉系统的空间模糊特性基础上得到两幅图像的色差，该文在S—CIELAB色差模型的基础上，提出了色差均方误差（CD-MSE）和色差峰值信噪比（CD—PSNR）彩色图像质量客观评价参量．对JEPG2000、加白噪音和图像传输中产生位错的三类失真共180幅彩色图像进行了CD-PSNR参量计算，并与国际上已经给出的主观评价结果进行了比较．实验结果表明其客观评价结果与平均主观评价分数具有较好的一致性．     

LED灯具道路照明效果模拟与分析

为适应半导体产业的迅猛发展和环保节能的迫切要求,将LED作为一种新的能源方式应用到照明产业中。选取几种有代表性的LED路灯作为研究对象,根据各自不同形状的配光曲线,利用照明仿真软件Dialux对这些LED灯具在不同的布灯方式下在道路上的光照度分布情况进行模拟和分析比较,总结出适合于道路照明的LED路灯应具有的配光曲线特征,为LED灯具设计提供参考。     

LED作为量子效率仪中单色光的可行性研究

随着LED技术的不断进步,已发展出多种波长的大功率LED,不用昂贵的单色仪,而采用各种波长的LED作为单色光来制造量子效率仪;也不需要旋转滤色片轮切换滤色片来避免光栅单色仪中高级次光谱的影响。LED作为单色光,可实现无机械运动、测量速度快、故障率低的优点。多只LED焊接在PCB上形成离散型光源,无法采用常规的椭球面反射镜、透镜或凹面反射镜进行汇聚。采用高反射率反射镜片制备成锥形光导管,将离散型光源发出的光汇聚为一个小光斑,可以很好地解决离散型光源汇聚难的问题,同时实现了高的光利用率。通过测量LED的波峰值、半峰宽和稳定性,并与传统的卤素灯和氙灯为光源的传统量子效率仪进行比较,发现单色光的波峰值与量子效率的测量准确性是正相关的,波峰值越高,测量的准确性越高;半峰宽在5.1~9.5 nm范围内,半峰宽对测量的准确性没有影响。采用LED、卤素灯和氙灯量子效率仪分别测试同一块太阳电池的量子效率,计算相同波段的积分电流,与世界先进的氙灯量子效率仪相比,相对偏差为0.34%,与卤素灯量子效率仪的相当,说明半峰宽在5.1~55.7 nm范围内,测量准确性与半峰宽无明显的相关性;LED的不稳定度为0.4%,介于氙灯和卤素灯之间。从这几个方面来看,LED是可以作为单色光用于量子效率的测试。