基于多通道LED光源的光谱优化设计及颜色质量评价方法研究
发布时间：2023-04-03 04:43
随着发光二极管(LED)相关技术的迅速发展,LED光源已被广泛应用于日常生活、工业生产以及科学研究等领域。LED是一种电致发光的固态光源,相对于传统光源,具有绿色环保、寿命长、效率高等优势。尤其是,其可调的光谱特性和便捷的调光方式为满足人们对光源高光色品质和多样化的需求提供了无限可能,而这些需求的满足往往需要借助多通道LED光源来实现。为此,本论文紧密围绕其中所涉及的光谱优化设计方法以及光源的颜色质量评价开展了全面且深入的研究。其中,基于多通道LED光源的光谱优化设计方法主要用于实现目标光谱的复现(光谱匹配)和光源照明质量的最佳化(光谱优化),光源的颜色质量评价则主要涉及光源颜色质量评价方法的探讨以及感知相关的光源颜色质量评价建模。针对光谱匹配,基于差分进化(DE)算法和光度学原理提出了一种通过多通道LED光源匹配目标光谱和照度的方法,同时结合三次样条插值算法来解决LED’光谱随控制信号改变而出现漂移和非线性变化的问题。基于实际的多通道LED阵列,分别在500 lx和1000lx的照度水平下匹配国际照明委员会(CIE)标准照明体A和D65的光谱功率分布,验证了该方法的有效性,且DE算法...
【文章页数】：221 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景、目的和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的和意义
1.2 国内外相关研究概述
1.2.1 白光LED技术
1.2.2 光谱匹配
1.2.3 光谱优化
1.2.4 光源的颜色质量评价
1.3 本论文的主要研究内容和创新点
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 创新点
2 相关理论基础
2.1 辐射度学和光度学相关理论
2.2 CIE色度系统
2.2.1 CIE标准照明体和标准光源
2.2.2 CIE标准色度观察者
2.2.3 三刺激值和色品坐标
2.2.4 均匀颜色空间和色差评价
2.3 色貌模型
2.3.1 色貌属性
2.3.2 CIECAM02色貌模型
2.4 光源的光度及色度特性
2.4.1 光度特性
2.4.2 相关色温与Duv
2.4.3 日光模拟器光谱质量的评价
2.4.4 典型的光源颜色质量评价方法
2.5 心理物理学视觉实验方法
2.5.1 阈值与匹配实验方法
2.5.2 量表技术
2.6 本章小结
3 基于多通道LED光源的光谱匹配
3.1 基于差分进化的光谱匹配方法
3.1.1 多通道LED光源的光谱匹配模型构建
3.1.2 差分进化算法
3.2 光谱匹配实验及结果
3.2.1 实验设备及定标样本
3.2.2 目标光谱及算法参数的确定
3.2.3 光谱匹配结果与分析
3.3 适用于CIE日光照明体的光谱匹配方法及结果
3.4 本章小结
4 基于多通道LED光源的光谱优化
4.1 基于光源颜色质量的光谱优化
4.1.1 多通道LED光源的颜色质量优化模型构建
4.1.2 基于差分进化的约束型最优化算法
4.1.3 光谱优化实验结果及分析
4.2 基于IES颜色保真指数及LER的光谱优化
4.2.1 多通道LED光源双指标优化方法
4.2.2 双指标优化实验结果及分析
4.2.3 最佳光谱参数的确定
4.3 本章小结
5 光源颜色质量评价方法的探讨
5.1 基于黄金分割搜索的相关色温计算方法
5.1.1 相关色温主要计算方法的原理
5.1.2 高精度计算方法的提出
5.1.3 实验结果及分析
5.2 光源颜色质量评价典型指标的测试与分析
5.2.1 实验方法及结果
5.2.2 数据分析与讨论
5.3 综合性光源颜色质量评价指标的探索与构建
5.4 本章小结
6 感知相关的光源颜色质量评价及建模
6.1 心理物理学视觉实验设计
6.1.1 测试光谱与物体色
6.1.2 实验流程
6.2 实验结果
6.2.1 观察者精度
6.2.2 等距量表的建立及讨论
6.3 数据分析与建模
6.3.1 光源颜色质量评价典型指标与主观评价结果之间的关系
6.3.2 感知相关的光源颜色质量建模及性能评价
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录
攻读博士期间所取得的科研成果
本文编号：3780682
【文章页数】：221 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景、目的和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的和意义
1.2 国内外相关研究概述
1.2.1 白光LED技术
1.2.2 光谱匹配
1.2.3 光谱优化
1.2.4 光源的颜色质量评价
1.3 本论文的主要研究内容和创新点
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 创新点
2 相关理论基础
2.1 辐射度学和光度学相关理论
2.2 CIE色度系统
2.2.1 CIE标准照明体和标准光源
2.2.2 CIE标准色度观察者
2.2.3 三刺激值和色品坐标
2.2.4 均匀颜色空间和色差评价
2.3 色貌模型
2.3.1 色貌属性
2.3.2 CIECAM02色貌模型
2.4 光源的光度及色度特性
2.4.1 光度特性
2.4.2 相关色温与Duv
2.4.3 日光模拟器光谱质量的评价
2.4.4 典型的光源颜色质量评价方法
2.5 心理物理学视觉实验方法
2.5.1 阈值与匹配实验方法
2.5.2 量表技术
2.6 本章小结
3 基于多通道LED光源的光谱匹配
3.1 基于差分进化的光谱匹配方法
3.1.1 多通道LED光源的光谱匹配模型构建
3.1.2 差分进化算法
3.2 光谱匹配实验及结果
3.2.1 实验设备及定标样本
3.2.2 目标光谱及算法参数的确定
3.2.3 光谱匹配结果与分析
3.3 适用于CIE日光照明体的光谱匹配方法及结果
3.4 本章小结
4 基于多通道LED光源的光谱优化
4.1 基于光源颜色质量的光谱优化
4.1.1 多通道LED光源的颜色质量优化模型构建
4.1.2 基于差分进化的约束型最优化算法
4.1.3 光谱优化实验结果及分析
4.2 基于IES颜色保真指数及LER的光谱优化
4.2.1 多通道LED光源双指标优化方法
4.2.2 双指标优化实验结果及分析
4.2.3 最佳光谱参数的确定
4.3 本章小结
5 光源颜色质量评价方法的探讨
5.1 基于黄金分割搜索的相关色温计算方法
5.1.1 相关色温主要计算方法的原理
5.1.2 高精度计算方法的提出
5.1.3 实验结果及分析
5.2 光源颜色质量评价典型指标的测试与分析
5.2.1 实验方法及结果
5.2.2 数据分析与讨论
5.3 综合性光源颜色质量评价指标的探索与构建
5.4 本章小结
6 感知相关的光源颜色质量评价及建模
6.1 心理物理学视觉实验设计
6.1.1 测试光谱与物体色
6.1.2 实验流程
6.2 实验结果
6.2.1 观察者精度
6.2.2 等距量表的建立及讨论
6.3 数据分析与建模
6.3.1 光源颜色质量评价典型指标与主观评价结果之间的关系
6.3.2 感知相关的光源颜色质量建模及性能评价
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录
攻读博士期间所取得的科研成果
本文编号：3780682
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3780682.html
