CN113588080A - 一种光源光谱的校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光源光谱的校准方法，该方法如下：将基准光谱分解为至少两个波段；针对任一波段，分别计算基准光谱和光源的实测光谱在该波段的积分能量占比全波段积分能量的比率；计算该波段基准光谱与实测光谱积分偏差；若积分偏差大于设定的积分偏差阈值或者该波段基准光谱与实测光谱的峰值偏差超出设定的峰值偏差阈值范围，则对光源进行光谱校正，直至积分偏差小于等于设定的积分偏差阈值且峰值偏差在设定的峰值偏差阈值范围内。本发明可以快速有效的帮助使用者发现和定位光源光谱的偏差，及时进行光谱偏差校正，为特定专项照明领域的高精准光谱提供保障和支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种光源光谱的校准方法。
背景技术
根据调研发现，在教育、医疗、交通、印染及工矿厂房等领域，对照明光源有特殊的需求和应用，光谱作为光源光学性能指标的重要体现，与基准光谱的偏差分析尤显重要。目前关于光谱拟合偏差分析及校准方法的研究与应用缺失，无法评估光源的光谱属性和使用过程中的偏差监测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光源光谱的校准方法，该方法可实现光谱的实时监测和校准。
为解决上述技术问题，本发明的光源光谱的校准方法如下：
将基准光谱分解为至少两个波段；针对任一波段λi-λj，分别计算基准光谱和光源的实测光谱在该波段的积分能量占比全波段积分能量的比率δij、δ′ij；计算该波段基准光谱与实测光谱积分偏差δ1，
若δ1大于设定的积分偏差阈值或者该波段基准光谱与实测光谱的峰值偏差δ2超出设定的峰值偏差阈值范围，则对光源进行光谱校正，直至δ1小于等于设定的积分偏差阈值且δ2在设定的峰值偏差阈值范围内。
设基准光谱波长范围为λmin-λmax，基准光谱在波段λi-λj的积分能量占比全波段积分能量的比率δij通过下述公式计算；
其中μ(λ)是基准光谱波长λ对应的辐射通量。
所述的实测光谱在波段λi-λj的积分能量占比全波段积分能量的比率δ′ij通过下述公式计算；
μ′(λ)是实测光谱波长λ对应的辐射通量。
设实测光谱波长范围为λ′min-λ′max，所述的实测光谱在波段λi-λj的积分能量占比全波段积分能量的比率δ′ij通过下述公式计算；
μ′λ是实测光谱波长λ对应的辐射通量。
所述的基准光谱为波长范围360nm-800nm的健康光谱。
所述的基准光谱分解为7个波段，分别为360nm-400nm，401nm-480nm，481nm-640nm，641-720nm，721nm-755nm，756nm-780nm，781nm-800nm。
所述的实测光谱为波长范围360nm-800nm的健康光谱，实测光谱分解为7个波段，分别为360nm-400nm，401nm-480nm，481nm-640nm，641-720nm，721nm-755nm，756nm-780nm，781nm-800nm。
所述的积分偏差阈值为5％，所述的峰值偏差阈值范围为-2～2nm。
所述的光源为LED灯具；对于基准光谱与实测光谱积分偏差δ1大于设定的积分偏差阈值的波段，或者基准光谱与实测光谱的峰值偏差δ2超出设定的峰值偏差阈值范围的波段，光谱校正通过调整LED灯具中对应该波段的LED发光芯片的驱动电流实现。
所述的光源为荧光灯、卤素灯或者高压钠灯；对于基准光谱与实测光谱积分偏差δ1大于设定的积分偏差阈值的波段，或者基准光谱与实测光谱的峰值偏差δ2不在设定的峰值偏差阈值范围内的波段，光谱校正调整光源的整体驱动电流实现或者更换光源实现。
本发明的有益效果：
通过一种光源光谱的校准方法，可以快速有效的帮助使用者发现和定位光源光谱的偏差，及时进行光谱偏差校正，降低对光谱要求严格的教育、医疗、交通、印染及工矿厂房等领域的风险，为特定专项照明领域的高精准光谱提供保障和支撑。
附图说明
图1为本发明实施例1的光源光谱的校准方法的逻辑图。
图2为本发明实施例2的光源光谱的校准方法的逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义的理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或者仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例1
如图1所示，以光源为由多个不同颜色LED发光芯片组成的LED灯具为例，本发明的光源光谱的校准方法具体如下：
步骤一、设基准光谱为波长范围360nm-800nm的健康光谱，实测光谱为LED灯具的波长范围360nm-800nm的测试光谱；首先将基准光谱分解为7个波段，分别为360nm-400nm，401nm-480nm，481nm-640nm，641-720nm，721nm-755nm，756nm-780nm，781nm-800nm；实测光谱分解为7个波段，360nm-400nm，401nm-480nm，481nm-640nm，641-720nm，721nm-755nm，756nm-780nm，781nm-800nm。
步骤二、积分偏差分析：针对任一波段λi-λj，通过公式(1)和(2)进行基准光谱和实测光谱在该波段积分能量占比全波段积分能量的比率的计算；
δij是基准光谱在λi-λj波段积分能量占比360nm-800nm基准光谱全波段积分能量的比率；δ′ij是实测光谱在λi-λj波段积分能量占比360nm-800nm基准光谱全波段积分能量的比率；λi和λj取值见表1；μ(λ)是基准光谱波长λ对应的辐射通量，单位为W/cm2/nm；μ′(λ)是实测光谱波长λ对应的辐射通量，单位为W/cm2/nm；
λi和λj分别为特定波长值，取值对应关系见表1。
表1
| λ<sub>i</sub> | 360 | 401 | 481 | 641 | 721 | 756 | 781 |
| λ<sub>j</sub> | 400 | 480 | 640 | 720 | 755 | 780 | 800 |
根据公式(3)计算λi-λj波段基准光谱与实测光谱的积分偏差δ1；
若δ1小于等于设定的积分偏差阈值，则认为基准光谱与实测光谱积分偏差δ1符合要求，不进行光谱校准，直接进行步骤四的峰值偏差分析；若δ1大于设定的积分偏差阈值，则认为基准光谱与实测光谱积分偏差δ1不符合要求，进行步骤三的光谱校正；这里积分偏差阈值设定为5％。
步骤三、光谱校正：对积分偏差不符合要求的波段，对LED灯具进行该波段LED发光芯片的自适应光电参数进行调整，再返回步骤二进行积分偏差分析，直到δ1≤设定的积分偏差阈值，进行步骤四的峰值偏差分析；
LED灯具该波段LED发光芯片自适应光电参数调整过程分为两种类型：
1.通过调整对应波段LED发光芯片的驱动电流，使得δ1≤5％，即通过调整该波段LED发光芯片的驱动电流控制该波段积分能量使其符合占比全波段积分能量比率的要求。
2.对于无法通过调整LED发光芯片驱动电流使得δ1≤5％的LED灯具，可重新进行灯具方案设计(即调整LED灯具的发光芯片组成)或更换LED发光芯片。
步骤四、峰值偏差分析：针对任一波段λi-λj，设基准光谱和实测光谱该波段峰值对应的波长分别为λm和λn，设基准光谱与实测光谱的峰值偏差为δ2＝λm-λn，若δ2在峰值偏差阈值范围内，则认为基准光谱与实测光谱的峰值偏差符合要求，不进行光谱校准；若δ2超出峰值偏差阈值范围，则返回步骤三进行光谱校正；直至δ1小于等于设定的积分偏差阈值且δ2在设定的峰值偏差阈值范围内；这里设定峰值偏差阈值范围为-2～2nm。
步骤五、重复步骤二～四，直至完成所有波段的光谱校正。
对于完成上述光谱校正的光源，光谱可评价为A级。
实施例2
如图2所示，以光源为荧光灯为例，本发明的光源光谱的校准方法具体如下：
步骤一、设基准光谱为波长范围360nm-800nm的健康光谱，实测光谱为波长范围为360nm-800nm的荧光灯测试光谱；首先将基准光谱分解为7个波段，分别为360nm-400nm，401nm-480nm，481nm-640nm，641-720nm，721nm-755nm，756nm-780nm，781nm-800nm；实测光谱分解为7个波段，360nm-400nm，401nm-480nm，481nm-640nm，641-720nm，721nm-755nm，756nm-780nm，781nm-800nm。
步骤二、峰值偏差分析：针对任一波段λi-λj，设基准光谱和实测光谱该波段峰值对应的波长分别为λm和λn，设基准光谱与实测光谱的峰值偏差为δ2＝λm-λn，若δ2在峰值偏差阈值范围内，则认为基准光谱与实测光谱的峰值偏差符合要求，不进行光谱校准，直接进行步骤四的积分偏差分析；若δ2超出峰值偏差阈值范围，则进行步骤三的光谱校正，直至δ2在设定的峰值偏差阈值范围内；这里设定峰值偏差阈值范围为-2～2nm。
步骤三、光谱校正：对峰值偏差不符合要求的波段，对荧光灯调整荧光灯整体驱动电流或者更换荧光灯，直到δ2在设定的峰值偏差阈值范围内，再进行步骤四的积分偏差分析；
步骤四、积分偏差分析：针对任一波段λi-λj，通过公式(1)和(4)进行基准光谱和实测光谱在该波段积分能量占比全波段积分能量的比率的计算；
δij是基准光谱在λi-λj波段积分能量占比360nm-800nm基准光谱全波段积分能量的比率；δ′ij是实测光谱在λi-λj波段积分能量占比360nm-800nm实测光谱全波段积分能量的比率；λi和λj取值见表1；μ(λ)是基准光谱波长λ对应的辐射通量，单位为W/cm2/nm；μ′(λ)是实测光谱波长λ对应的辐射通量，单位为W/cm2/nm；
λi和λj分别为特定波长值，取值对应关系见表1。
表1
| λ<sub>i</sub> | 360 | 401 | 481 | 641 | 721 | 756 | 781 |
| λ<sub>j</sub> | 400 | 480 | 640 | 720 | 755 | 780 | 800 |
根据公式(3)计算λi-λj波段基准光谱与实测光谱的积分偏差δ1；
若δ1小于等于设定的积分偏差阈值，则认为基准光谱与实测光谱积分偏差δ1符合要求，不进行光谱校准；若δ1大于设定的积分偏差阈值，则认为基准光谱与实测光谱积分偏差δ1不符合要求，进行步骤三的光谱校正，直至δ1≤设定的积分偏差阈值并且δ2在设定的峰值偏差阈值范围-2～2nm内；这里积分偏差阈值设定为5％。
步骤五、重复步骤二～四，直至完成所有波段的光谱校正。
对于完成上述光谱校正的光源，光谱可评价为A级。
本发明不限于上述实施例，积分偏差阈值和峰值偏差阈值可以根据设定的基准光谱全波段、光源种类等具体情况设定；光源不限于LED灯具，还可以是卤素灯或者高压钠灯等；对于这些光源，光谱校正可以通过调整光源的整体驱动电流实现或者更换光源实现。
Claims (10)
1.一种光源光谱的校准方法，其特征在于该方法如下：
将基准光谱分解为至少两个波段；针对任一波段λi-λj，分别计算基准光谱和光源的实测光谱在该波段的积分能量占比全波段积分能量的比率δij、δ′ij；计算该波段基准光谱与实测光谱积分偏差δ1，
若δ1大于设定的积分偏差阈值或者该波段基准光谱与实测光谱的峰值偏差δ2超出设定的峰值偏差阈值范围，则对光源进行光谱校正，直至δ1小于等于设定的积分偏差阈值且δ2在设定的峰值偏差阈值范围内。
2.根据权利要求1所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：设基准光谱波长范围为λmin-λmax，基准光谱在波段λi-λj的积分能量占比全波段积分能量的比率δij通过下述公式计算；
其中μ(λ)是基准光谱波长入对应的辐射通量。
3.根据权利要求2所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：所述的实测光谱在波段λi-λj的积分能量占比全波段积分能量的比率δ′ij通过下述公式计算；
μ′(λ)是实测光谱波长λ对应的辐射通量。
4.根据权利要求2所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：设实测光谱波长范围为λ’min-λ’max，所述的实测光谱在波段λi-λj的积分能量占比全波段积分能量的比率δ′ij通过下述公式计算；
μ′(λ)是实测光谱波长λ对应的辐射通量。
5.根据权利要求1所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：所述的基准光谱为波长范围360nm-800nm的健康光谱。
6.根据权利要求5所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：所述的基准光谱分解为7个波段，分别为360nm-400nm，401nm-480nm，481nm-640nm，641-720nm，721nm-755nm，756nm-780nm，781nm-800nm。
7.根据权利要求6所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：所述的实测光谱为波长范围360nm-800nm的健康光谱，实测光谱分解为7个波段，分别为360nm-400nm，401nm-480nm，481nm-640nm，641-720nm，721nm-755nm，756nm-780nm，781nm-800nm。
8.根据权利要求7所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：所述的积分偏差阈值为5％，所述的峰值偏差阈值范围为-2～2nm。
9.根据权利要求1所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：所述的光源为LED灯具；对于基准光谱与实测光谱积分偏差δ1大于设定的积分偏差阈值的波段，或者基准光谱与实测光谱的峰值偏差δ2超出设定的峰值偏差阈值范围的波段，光谱校正通过调整LED灯具中对应该波段的LED发光芯片的驱动电流实现。
10.根据权利要求1所述的光源光谱的校准方法，其特征在于：所述的光源为荧光灯、卤素灯或者高压钠灯；对于基准光谱与实测光谱积分偏差δ1大于设定的积分偏差阈值的波段，或者基准光谱与实测光谱的峰值偏差δ2不在设定的峰值偏差阈值范围内的波段，光谱校正调整光源的整体驱动电流实现或者更换光源实现。
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