CN106287293A - 一种彩光led加多颗白光led合成白光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩光LED加多颗白光LED合成白光的方法，包括(1)计算RGB的比例：通过已知白光加CMY或色纸测量得到RGB颜色的亮度比例为E₁：E₂：E₃；通过RGB的亮度比例计算RGB的数量比例；(2)选择和计算白光W。本发明所要解决的技术问题提供一种彩光LED加多颗白光LED合成白光方法，RGBW颜色按照一定的比例，通过计算调节比例可以达到需要合成白光的色温要求。完全可以替代白光加CMY的效果，结构更简单，效率更高，更贴合实际使用，更节能环保。

Description

一种彩光LED加多颗白光LED合成白光方法

技术领域

本发明涉及LED彩光合成白光，尤其是一种彩光LED加多颗白光LED合成白光方法。

背景技术

目前的大功率成像灯的彩色主要是通过两种方式获得：一是白光光源加CMY色片或各颜色色纸，这种方法需要有CMY三个色片和各颜色色盘，成本高，使用色片时会有反光，对光源部分的耐温要求高，使用CMY或颜色色纸时灯具仍然是全功率运行，效率低，灯体结构复杂。二是采用RGBW灯珠混合成白光，RGBW的数量比例为1:1:1:1，通过RGB得到彩色，这种方法的混合白光色温一般在100000K以上，需要调光才能实现特定色温，亮度只能达到纯白光的60％左右，白光效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种彩光LED加多颗白光LED合成白光方法，RGBW颜色按照一定的比例，通过计算调节比例可以达到需要合成白光的色温要求。完全可以替代白光加CMY的效果，结构更简单，效率更高，更贴合实际使用，更节能环保。

解决上述技术问题的技术方案是：一种彩光LED加多颗白光LED合成白光的方法，包括如下步骤：

(1)计算RGB的比例：通过已知白光加CMY或色纸测量得到RGB颜色的亮度比例为E₁：E₂：E₃；RGB的亮度比例即为数量比例；

(2)选择和计算白光W；根据颜色匹配方程及CIE标准色度系统原理，通过RGB三种颜色的色坐标及亮度比例，计算出RGB混合后颜色的色坐标(x，y)；具体计算过程如下：

$x=\frac{X}{X+Y+Z},y=\frac{Y}{X+Y+Z},z=\frac{X}{X+Y+Z}$

式中，x，y为色坐标，X，Y，Z为三刺激值，Y代表亮度；

设RGB的色坐标分别为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)，混合后的色坐标为(x，y)；其对应的三刺激值分别为(X₁，Y₁，Z₁)，(X₂，Y₂，Z₂)，(X₃，Y₃，Z₃)，(X，Y，Z)；根据三刺激值与色坐标关系，

$x_1=\frac{X_1}{X_1+Y_1+Z_1}---\left(1\right)$

$y_1=\frac{Y_1}{X_1+Y_1+Z_1}---\left(2\right)$

$x_2=\frac{X_2}{X_2+Y_2+Z_2}---\left(3\right)$

$y_2=\frac{Y_2}{X_2+Y_2+Z_2}---\left(4\right)$

$x_3=\frac{X_3}{X_3+Y_3+Z_3}---\left(5\right)$

$y_3=\frac{Y_3}{X_3+Y_3+Z_3}---\left(6\right)$

混合色坐标(x，y)为

$x=\frac{X_1+X_2+X_3}{X_1+X_2+X_3+Y_1+Y_2+Y_3+Z_1+Z_2+Z_3}---\left(7\right)$

$y=\frac{Y_1+Y_2+Y_3}{X_1+X_2+X_3+Y_1+Y_2+Y_3+Z_1+Z_2+Z_3}---\left(8\right)$

以上8个方程，9个变量，RGB三种颜色的照度比为E1：E2：E3，根据前面的公式计算出混合色色坐标(x，y)为：

$x=x_1\frac{1+B_2\×C_2\×A_2+B_3\×C_3\×A_3}{1+A_2\×C_2+A_3\×C_3}---\left(9\right)$

$y=y_1\frac{1+C_2+C_3}{1+A_2\×C_2+A_3\×C_3}---\left(10\right)$

其中，

通过上述计算可以得到RGB三种颜色按照E1：E2：E3的比例混合得到的混合色W₁的色坐标(x，y)；设目标白光W₀的色坐标为(x₀，y₀)，需要的白光W色坐标为(x₄，y₄)；设W₁和W的亮度分别为E_w1和E_W，计算色坐标(x，y)和色坐标为(x₄，y₄)对应的两种颜色混合的色坐标(x₀，y₀)，计算公式如下：

$x_0=x\frac{1+B_4\×C_4\×A_4}{1+A_4\×C_4}---\left(11\right)$

$y_0=y\frac{1+C_4}{1+A_4\×C_4}---\left(12\right)$

其中：

根据上述(11)、(12)公式并给定需要白光W色坐标y₄，计算出需要的白光W色坐标x₄和所需白光W与RGB混合色W₁的亮度比C₄；W₁为RGB的混合色，E_w1＝E₁+E₂+E₃，所以所需白光W的亮度E_W＝C4×(E₁+E₂+E₃)，即RGBW的亮度比为E₁：E₂：E₃：C4×(E1+E2+E3)；通过RGBW的亮度比例得到RGBW的数量比，所形成的白光即为目标白光W₀。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

1、采用RGBW作为光源，可以代替CMY色片，结构更简单，成本低。

2、通过本发明计算方法获得的比例的RGBW光源，可以实现RGB彩色和白光加CMY色片彩色的一致性，可以完全取代CMY色片。

3、通过计算可以实得到不同白光色温的颜色比例。

4、采用特殊比例的RGBW光源，单色时比白光加CMY色片节能80％以上。

5、采用特殊比例的RGBW光源，亮度可以达到纯白光的80％以上，白光效率高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

一种彩光LED加多颗白光LED合成白光的方法，包括如下步骤：

(1)计算RGB的比例：通过已知白光加CMY或色纸测量得到RGB颜色的亮度比例为E₁：E₂：E₃；RGB的亮度比例即为数量比例；

(2)选择和计算白光W；根据颜色匹配方程及CIE标准色度系统原理，通过RGB三种颜色的色坐标及亮度比例，计算出RGB混合后颜色的色坐标(x，y)；具体计算过程如下：

$x=\frac{X}{X+Y+Z},y=\frac{Y}{X+Y+Z},z=\frac{X}{X+Y+Z}$

式中，x，y为色坐标，X，Y，Z为三刺激值，Y代表亮度；

设RGB的色坐标分别为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)，混合后的色坐标为(x，y)；其对应的三刺激值分别为(X₁，Y₁，Z₁)，(X₂，Y₂，Z₂)，(X₃，Y₃，Z₃)，(X，Y，Z)；根据三刺激值与色坐标关系，

$x_1=\frac{X_1}{X_1+Y_1+Z_1}---\left(1\right)$

$y_1=\frac{Y_1}{X_1+Y_1+Z_1}---\left(2\right)$

$x_2=\frac{X_2}{X_2+Y_2+Z_2}---\left(3\right)$

$y_2=\frac{Y_2}{X_2+Y_2+Z_2}---\left(4\right)$

$x_3=\frac{X_3}{X_3+Y_3+Z_3}---\left(5\right)$

$y_3=\frac{Y_3}{X_3+Y_3+Z_3}---\left(6\right)$

混合色坐标(x，y)为

$x=\frac{X_1+X_2+X_3}{X_1+X_2+X_3+Y_1+Y_2+Y_3+Z_1+Z_2+Z_3}---\left(7\right)$

$y=\frac{Y_1+Y_2+Y_3}{X_1+X_2+X_3+Y_1+Y_2+Y_3+Z_1+Z_2+Z_3}---\left(8\right)$

以上8个方程，9个变量，RGB三种颜色的照度比为E1：E2：E3，根据前面的公式计算出混合色色坐标(x，y)为：

$x=x_1\frac{1+B_2\×C_2\×A_2+B_3\×C_3\×A_3}{1+A_2\×C_2+A_3\×C_3}---\left(9\right)$

$y=y_1\frac{1+C_2+C_3}{1+A_2\×C_2+A_3\×C_3}---\left(10\right)$

其中，

通过上述计算可以得到RGB三种颜色按照E1：E2：E3的比例混合得到的混合色W₁的色坐标(x，y)；设目标白光W₀的色坐标为(x₀，y₀)，需要的白光W色坐标为(x₄，y₄)；设W₁和W的亮度分别为E_w1和E_W，计算色坐标(x，y)和色坐标为(x₄，y₄)对应的两种颜色混合的色坐标(x₀，y₀)，计算公式如下：

$x_0=x\frac{1+B_4\×C_4\×A_4}{1+A_4\×C_4}---\left(11\right)$

$y_0=y\frac{1+C_4}{1+A_4\×C_4}---\left(12\right)$

其中：

根据上述(11)、(12)公式并给定需要白光W色坐标y₄，计算出需要的白光W色坐标x₄和所需白光W与RGB混合色W₁的亮度比C₄；W₁为RGB的混合色，E_w1＝E₁+E₂+E₃，所以所需白光W的亮度E_W＝C4×(E₁+E₂+E₃)，即RGBW的亮度比为E₁：E₂：E₃：C4×(E1+E2+E3)；通过RGBW的亮度比例得到RGBW的数量比，所形成的白光即为目标白光W₀。

在本实施例中，以7500K色温为目标色温对本发明进行具体的说明。

彩光LED加多颗白光LED合成白光方法，采用RGB加多颗冷白灯LED为光源，通过已知白光光源加CMY得到RGB的亮度为E₁＝1033lx、E₂＝3136lx、E₃＝250lx，RGB的色坐标分别为R(0.7120,0.2954)，G(0.1871,0.7024)，B(0.1553，0.0226)。通过公式(9)、(10)计算出由这样的RGB按照1033:3136:250的比例得到的混合色的色坐标为W₁(0.2631,0.2277)。

已知目标色温7500K的色坐标为W₀(0.2991,0.3150)，给需要白光W的色坐标为(x₄，0.348)。根据公式(11)(12)，计算得到所需白光W的色坐标(0.3127，0.348)和所需白光W与RGB混合色W₁的亮度比C₄＝4.043。可以计算出RGBW的亮度比为1033:3136:250:4.043×(1033+3136+250)＝4.13:12.54:1:71.46，即R占4.3％，G占12.54％，B占1.12％，W₄占80.17％。通过计算得到，R(0.7120,0.2954)，G(0.1871,0.7024)，B(0.1553，0.0226)，W(0.3127，0.348)按照R占4.3％，G占12.54％，B占1.12％，W占80.17％的比例混合可以得到7500K的色温。

综上所述，单色的RGB和白光加CMY得到的颜色一致，完全可以替代CMY效果；只开单色时，功率极低，相比白光加CMY节能80％以上；对光源部分的耐温要求不高，结构更简单；光源效率可以达到纯白光的80％以上。

Claims (2)

1.一种彩光LED加多颗白光LED合成白光的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)计算RGB的比例：通过已知白光加CMY或色纸测量得到RGB颜色的亮度比例为E₁：E₂：E₃；通过RGB的亮度比例计算RGB的数量比例；

(2)选择和计算白光W；根据颜色匹配方程及CIE标准色度系统原理，通过RGB三种颜色的色坐标及亮度比例，计算出RGB混合后颜色的色坐标(x，y)；具体计算过程如下：

$x=\frac{X}{X+Y+Z},y=\frac{Y}{X+Y+Z},z=\frac{X}{X+Y+Z}$

式中，x，y为色坐标，X，Y，Z为三刺激值，Y代表亮度；

设RGB的色坐标分别为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)，混合后的色坐标为(x，y)；其对应的三刺激值分别为(X₁，Y₁，Z₁)，(X₂，Y₂，Z₂)，(X₃，Y₃，Z₃)，(X，Y，Z)；根据三刺激值与色坐标关系，

$x_1=\frac{X_1}{X_1+Y_1+Z_1}---\left(1\right)$

$y_1=\frac{Y_1}{X_1+Y_1+Z_1}---\left(2\right)$

$x_2=\frac{X_2}{X_2+Y_2+Z_2}---\left(3\right)$

$y_2=\frac{Y_2}{X_2+Y_2+Z_2}---\left(4\right)$

$x_3=\frac{X_3}{X_3+Y_3+Z_3}---\left(5\right)$

$y_3=\frac{Y_3}{X_3+Y_3+Z_3}---\left(6\right)$

混合色坐标(x，y)为

$x=\frac{X_1+X_2+X_3}{X_1+X_2+X_3+Y_1+Y_2+Y_3+Z_1+Z_2+Z_3}---\left(7\right)$

$y=\frac{Y_1+Y_2+Y_3}{X_1+X_2+X_3+Y_1+Y_2+Y_3+Z_1+Z_2+Z_3}---\left(8\right)$

以上8个方程，9个变量，RGB三种颜色的照度比为E1：E2：E3，根据前面的公式计算出混合色色坐标(x，y)为：

$x=x_1\frac{1+B_2\×C_2\×A_2+B_3\×C_3\×A_3}{1+A_2\×C_2+A_3\×C_3}---\left(9\right)$

$y=y_1\frac{1+C_2+C_3}{1+A_2\×C_2+A_3\×C_3}---\left(10\right)$

其中，

通过上述计算可以得到RGB三种颜色按照E1：E2：E3的比例混合得到的混合色W₁的色坐标(x，y)；设目标白光W₀的色坐标为(x₀，y₀)，需要的白光W色坐标为(x₄，y₄)；设W₁和W的亮度分别为E_w1和E_W，计算色坐标(x，y)和色坐标为(x₄，y₄)对应的两种颜色混合的色坐标(x₀，y₀)，计算公式如下：

$x_0=x\frac{1+B_4\×C_4\×A_4}{1+A_4\×C_4}---\left(11\right)$

$y_0=y\frac{1+C_4}{1+A_4\×C_4}---\left(12\right)$

其中：

根据上述(11)、(12)公式并给定需要白光W色坐标y₄，计算出需要的白光W色坐标x₄和所需白光W与RGB混合色W₁的亮度比C₄；W₁为RGB的混合色，E_w1＝E₁+E₂+E₃，所以所需白光W的亮度E_W＝C4×(E₁+E₂+E₃)，即RGBW的亮度比为E₁：E₂：E₃：C4×(E1+E2+E3)；通过RGBW的亮度比例得到RGBW的数量比，所形成的白光即为目标白光W₀。

2.根据权利要求1所述的彩光LED加多颗白光LED合成白光的方法，其特征在于：所述的W为冷白LED光源。