[發明專利]光健康的Duv可調的白光LED設計方法及其照明系統

在審

• 申請號: 202011107764.2
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112255784A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 韓秋漪;馮祥芬;張善端;陳以平
• 申請（專利權）人: 安徽陽光照明電器有限公司;復旦大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 周玨

1.一種光健康的Duv可調的白光LED設計方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟1：設定待設計的白光LED照明系統所需要的目標色溫；然后在CIE 1931色域空間中，在目標色溫的等色溫線上取若干個到黑體曲線的距離即Duv值各不相同的色坐標點；

步驟2：針對目標色溫的等色溫線上所取的Duv值各不相同的每個色坐標點，利用奇異值方程求解滿足該色坐標點的三原色紅光LED、綠光LED和藍光LED及任意色溫的熒光粉轉換的白光LED的發射光譜能量比例，每個色坐標點對應有多種不同的發射光譜能量比例；然后按照每個色坐標點對應的每種發射光譜能量比例，對滿足該色坐標點的三原色紅光LED、綠光LED和藍光LED及任意色溫的熒光粉轉換的白光LED進行混色，得到該色坐標點對應的每種發射光譜能量比例下的白光光源；其中，紅光LED、綠光LED、藍光LED和任意色溫的熒光粉轉換的白光LED的波長不同；

步驟3：計算目標色溫的等色溫線上所取的Duv值各不相同的每個色坐標點對應的每種發射光譜能量比例下的白光光源的節律作用效率、褪黑素抑制指數和顯色指數，將任一個色坐標點對應的任一種發射光譜能量比例下的白光光源的節律作用效率、褪黑素抑制指數和顯色指數對應記為Υ_C,v、MSI和XS；

步驟4：根據目標色溫的等色溫線上所取的Duv值各不相同的所有色坐標點相應的Duv值、對應的發射光譜能量比例、對應的發射光譜能量比例下的白光光源的節律作用效率、褪黑素抑制指數和顯色指數，得到Duv值、發射光譜能量比例、節律作用效率、褪黑素抑制指數、顯色指數之間的曲線關系；然后根據Duv值、發射光譜能量比例、節律作用效率、褪黑素抑制指數、顯色指數之間的曲線關系，獲得目標色溫和指定顯色指數下具有高節律作用效率時每個Duv值相應的優化發射光譜能量比例；

步驟5：對滿足目標色溫的等色溫線上所取的Duv值各不相同的每個色坐標點的三原色紅光LED、綠光LED和藍光LED及任意色溫的熒光粉轉換的白光LED均采用脈沖寬度調制調光，改變各自的光輸出強度，使它們的發射光譜能量比例達到步驟4中所獲得的相應的優化發射光譜能量比例；然后根據每個色坐標點的已調光的紅光LED、綠光LED、藍光LED和白光LED進行混色設計，設計得到光健康的白光LED照明系統，該白光LED照明系統在目標色溫和指定顯色指數下具有高節律作用效率和高褪黑素抑制指數。

2.根據權利要求1所述的光健康的Duv可調的白光LED設計方法，其特征在于所述的步驟3中，其中，Υ_C,v的單位為W/klm，λ為波長變量，Φ(λ)表示該發射光譜能量比例下的白光光源的光譜能量分布函數，C(λ)表示該發射光譜能量比例下的白光光源的節律效應的光譜光效率曲線，V(λ)表示該發射光譜能量比例下的白光光源的明視覺的光譜光效率函數，K_m表示該發射光譜能量比例下的白光光源的明視覺的光譜光效率的最大值，M(λ)表示該發射光譜能量比例下的白光光源的褪黑素抑制的光譜光效率曲線，Φ_n(λ)表示Φ(λ)經歸一化處理后得到的歸一化光譜能量分布，Φ_n(D65)(λ)表示D65光源的光譜能量分布Φ_D65(λ)經歸一化處理后得到的歸一化光譜能量分布。

3.一種權利要求2所述的光健康的Duv可調的白光LED設計方法設計得到的白光LED照明系統，其特征在于由不同波長的三原色紅光LED、綠光LED和藍光LED及任意色溫的熒光粉轉換的白光LED，按照目標色溫和指定顯色指數下具有高節律作用效率時每個Duv值相應的優化發射光譜能量比例混色而成，該白光LED照明系統在目標色溫和指定顯色指數下具有高節律作用效率和高褪黑素抑制指數。

4.根據權利要求3所述的光健康的Duv可調的白光LED照明系統，其特征在于所述的目標色溫的調節范圍為2000～10000K。

5.根據權利要求3或4所述的光健康的Duv可調的白光LED照明系統，其特征在于所述的Duv值的取值范圍為[-0.1,0]。