,,,,,万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究,万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究目录第章绪论引言人类照明发展简史照明发展历程发光原理及其特性发光机理及结构特性和优势白光特性及其应用国内外产业发展行情及现状国内外投入规模产业格局及产业链中国国内产业面临的问题和挑战课题研究背景及内容课题研究背景课题研究内容第二章光源显色性评价指标过去年显色性评价方法简介光源的相关色温显色指数色质指数与的比较基于色适应及色貌模型的色差计算第三章新显色性评价方法色样和光源相关性分析评价传统光源的合理性分析评价光源的失效性分析，与孟塞尔色样相关性分析显色性样品的代表性分析新显色指标与和称万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究采用荧光粉涂覆型白光与红光混合产生白光简称。目前商业化的白光主要是由或基蓝光芯片和黄光荧光粉构成。虽然有文献报导，对于这种两基色白光，可以改进其荧光粉性能以增强白光中的红光成分，但应用更广泛的仍是由芯片构成的或有荧光粉覆盖的三基色白光。由于研究高性能白光的实验研究方法既费时又费财力，为了有效方便的研究白光的显色性，国内外研究者提出了几种光谱数学模型，通过建立光谱模型进行模拟仿真来进行光谱最优化研究。其中使用最多的为高斯模型和光谱模型。高斯模型高斯模型是众多研究者首选的光谱模型其中为峰值波长，为半高宽，单位为。由于高斯模型与实际光谱差异较大，年潘建根等人在单高斯模型上做了些改动，提出了修正高斯模型模型年等提出了种光谱数学模型其中，为峰值波长，为半高宽，单位为。双高斯模型年和等人提出了种双高斯模型其中和是峰值光强，和是峰值波长，和为半高宽。模型实验发现的峰值波长和半高宽随驱动电流而改变，而目前的光谱模型还都没有考虑驱动电流对的光谱的影响。为了完善光谱模型，何国兴等提出了单色光谱模型模型,万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究,其中为主峰波长，是光谱左半高宽，是光谱右半高宽，是光谱半高宽。和与驱动电流的关系分别为其中，和是的函数参量和是的函数参量，和是的函数参量。目前对白光的光效预测主要以辐射效率以及估算光效极限值为主。光效和显色性是对矛盾，为了探索不同固定色温高辐射光效高显色白光的最佳光谱分布，许多研究者做了理论模拟研究。对于多色光混合产生白光，等采用高斯光谱模型，模拟了的光谱半高宽均为的三色四色和五色混合色温为的白光，得到了显最大为达到的和三色最佳光谱组合，最大为达到的和四色最佳光谱组合，及最大为达到的和五色最佳光谱组合。采用模型，通过模拟三基色芯片和四基色芯片获得了色温为分别为和以上的白光。等采用高斯模型模拟了光谱半高宽分别为和的三色混合色温为的白光，得到了最高为为的和三色光谱半高宽为最佳光谱组合，最高为为的和三色光谱半高宽为最佳光谱组合。等采用高斯模型模拟了光谱半高宽为的四色混合色温为的白光，得到了最高为为的和四色最佳光谱组合。张蕾等模拟了蓝绿黄和红的光谱半高宽分别为和的蓝绿红三色和蓝绿黄红四色混合色温为的白光，得到了最大为达到的和三色最佳光谱组合，以及最大为达到万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究的和四色最佳光谱组合。对于蓝光激发荧光粉产生白光，等采用高斯光谱模型模拟了蓝光激发两种三种和四种荧光粉混合涂敷型白光，得到了色温为和白光的最佳光谱分布，其最高为，为，为，为。郭自泉等对相关色温下三基色合成白光进行了光谱优化模拟，模拟结果表明当三基色白光的个峰值波长分别为和，半高宽分别为和时白光的为，为。何国兴等采用模型，选用实际蓝光芯片绿黄橙色硅盐酸荧光粉和红色氮化物荧光粉，模拟了不同色温的，在和条件下，达到最大的的最佳光谱组合为蓝光芯片绿色硅盐酸荧光粉黄色硅盐酸荧光粉和红色氮化物荧光粉，模拟得到的为，为，为，为。如果采用红光芯片补偿法，用光谱半高宽为的红光芯片或红光替代红色荧光粉，模拟发现其显色性与基本相同，但得到大幅提高，达到。目前在研究领域上，虽然已经发现用于评价白光和视觉评价的关联性不够理想，并且也提出了色质指数，但在研究和产业上，大多依然使用作为评价白光的标准。同时在光谱最优化研究上习惯使用高斯模型进行仿真模拟，而且由于研究选用的白光种类较少，研究结果并非令人信服。目前光源显色指数评价存在的问题目前光源显色指数仅用的块孟塞尔颜色样品，般显色指数是个中等饱和度的颜色样品的平均值。然而对于白光光源，研究发现当相当好时，却相当差。因此，需要考虑白光光源对各种色调饱和色的显色性。三芯片白光光源的显色性对选择的颜色样品非常敏感，对块颜色样品中的些样品显色性很好时，而对其他样品的显色性却很差。研究发现尽管黑体或,昼光的为，但显色性却很不好。这说明参考光源的相关色温不能太低或太高。目前光源显色指数并没有给出光源色度坐标偏离黑体轨迹的程度，例如，紧凑式荧光灯，的色度坐标在黄方向从偏离到，仍为，然而其白光已经非常偏黄，难以被人接受。这暗示色适应性或色恒常性的处理问题。没有考虑色位移的方向。例如，涂钕层的白炽灯虽然仅为，但实际显色性却优于为的普通白炽灯。其原因是涂钕层白炽灯的低是由于红和绿色万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究样品的饱和度增加了，但实际人们在视觉上认为显色性更好了。因此，光源显色性评价应考虑色位移的方向。目前评价选用的色差公式和色适应公式太陈旧，应选用，或最新的色差公式，以及选用或色适应转换公式。目前白光光源光谱最优化存在的问题对于光谱最优化模拟研究所选用的高斯模型和实际芯片和荧光粉材料的光谱差异较大。目前对白光光谱优化主要考虑和的平衡，没有考虑实际照明场合对显色性的不同要求。没有考虑白光照明光源对色度坐标的限制。作为照明用光源，要求色差，目前在生产工艺中也往往忽略此要求。对于得到的光谱最优化没有试验验证。课题研究内容研究显色性评价方法对白光失效的原因提出白光显色性评价的新方法建立理论极限光效的最优化模型光谱最优化研究万方数据分类号学校代码学号东华大学硕士学位论文白光显色性评价和光谱最优化研究姓名唐驹指导老师何国兴教授申请学位级别硕士学科专业名称光学工程论文提交日期年月论文答辩日期年月日培养单位东华大学学位授予单位东华大学答辩委员会主席万方数据东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名签字日期年月日万方数据东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或者借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影音缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名导师签名签字日期签字日期万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究白光显色性评价和光谱最优化研究摘要白光的光效和显色性是其作为普通照明光源的两项重要指标。目前主要用于评价光源显色性的有国际照明学会的般显色指数评价指标和美国国家标准和技术研究所提出的色质指数评价指标。虽然和适合用于评价传统照明光源，但用于评价白光光源与视觉相关并非较好。本文通过对荧光灯和白光的般显色指数与号四个高饱和色样品的特殊显色指数的平均值和号样品的特殊显色指数的平均值的相关性分析，证明了指标评价传统照明光源显色性的合理性，并分析了其评价白光光源失效的原因。通过对典型传统照明光源和白光光源下，评价指标选用的颜色样品的平均色调差平均饱和度差及平均色差评价指标选用的颜色样品的及与个孟塞尔颜色样品的及进行了相关性分析，挑选出了新的个测试用的颜色样品。结果表明颜色样品比颜色样品和颜色样品更能够表征个孟塞尔颜色样品的代表性。通过对荧光灯的与颜色样品的和的线性回归分析，提出了改进的评价指标，表明色调差降低了显色性，正饱和度差提高了显色性而负饱和度差降低了显色性，与我们的视觉评价预期相致。通过对典型传统照明光源和各种白光光源的指标指标和指标进行了比较，表明指标不仅能很好的评价典型传统照明光源的显色性，对于白光光源的显色性评价比评价指标和评价指标都更符合人眼的视觉评价。提出了在给定显色性要求下可调相关色温由蓝光芯片绿黄荧光粉和红光芯片组成的荧光粉涂层白光理论极限光万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究效的最优化模型，通过对在相关色温范围内不同显色性条件下大于，和同时大于和大于理论极限光效最大化的非线性规划，获得了的最佳光谱，并给出了芯片和荧光粉的最佳峰值波长半高宽以及的光度和色度性能指标。关键字发光二极管，色调饱和度色差相关色温，显色指数，光效，峰值波长半高宽，相关分析，非线性规划。万方数据白光显色性评价和光谱最优化研究,,,,,