温度是影响光源稳定性的重要因素,温度变化会引起光源参数的改变,进而影响光源视觉与非视觉效应。基于三种光谱模型确定单通道光源的光谱参数与热沉温度的关系,建立多LED混光光源的温度光谱模型,并对RGBY四色LED混光光源(本文采用D50光源和D65光源)进行温度实验,结果表明,温度光谱模型中不同热沉温度下光源光谱与实测光谱基本一致,两者光源参数最大相对误差不超过6.15%,验证了该模型的可靠性。针对温度引起的光源参数(照度、色温、生理节律因子)变化问题,基于温度光谱模型采用差分进化算法实时确定脉宽调制控制系统中各通道的补偿权重,根据热沉温度对权重的反馈实现光源参数补偿。本研究可应用到多LED混光光源的动态设计及光源温度稳定性控制当中。

提出了一种基于非视觉和视觉效应的光谱重构解决方案,以实现健康照明的理念。建立了四通道光谱重构计算模型,利用该模型根据生理节律因子、色品坐标和照度直接求解脉冲宽度调制的占空比。设计了一种可远程控制的光谱可重构的发光二极管光源,用以实验验证。讨论了生理节律因子和显色性指数的可调谐性,为相关参数的选择提供了理论指导。实验结果表明,测量值与理论值之间的相对误差较小。此外,计算模型能够指导同一色品坐标上的光谱重构,以实现生理节律因子和显色性指数的调控。因此,计算模型能良好地指导光谱重构。该研究为下一代健康照明光源的设计提供了有益参考。

采用司辰节律因子模型, 通过计算三基色白光LED光源在不同工作电流下的司辰节律因子, 对可调色温的三基色白光LED光源进行非视觉效应研究。为了获取与自然光非视觉效应类似的LED白光, 建立了司辰节律因子和相关色温分别相对于工作电流的关系模型, 从而已知自然光的司辰节律因子和相关色温, 就可以确定三基色LED的工作电流。通过测试一天内不同时刻的自然光光谱, 根据上述模型推算出了三基色LED的工作电流。在所推算的三基色电流下, 测试了白光LED光谱参数并计算了相应的司辰节律因子。与自然光司辰节律因子的对比结果表明, 理论值和实验值的误差在1.1%以内, 证实该方法具有可行性。本文所呈现的方法对于利用三基色白光LED模拟自然光具有一定的指导意义。

分别采用模拟调光和PWM调光方式实现LED光调节。采用生理参数法, 以在校大学生为研究对象, 选择3种色温(3 000, 5 600, 6 500 K)LED光源, 在3种照度(300, 500, 800 lx)水平下, 对8名(5男, 3女)受测者在实验前后的脉搏和瞳孔进行测量。选择同样3种色温LED光源, 分别采用两种调光方式添加蓝光(464 nm, 20 lx)实现300 lx的照明环境, 对12名(8男, 4女)受测者在实验前后的脉搏和瞳孔进行测量。结果表明: 两种调光方式实现的LED光环境对人体脉搏变化率和瞳孔收缩率的影响均没有显著性差异; 在测试照明环境中添加蓝光, 可引起人体脉搏变化率和瞳孔收缩率增大, 峰值处分别增加约6%和9%。

针对以发光二极管为背光源的平板显示对人体生理节律等非视觉的影响，采用节律因子评价模型设计了实验系统.通过全空间平均辐射法，采用国际电工委员会标准中平均图像电平的节目画面，测量显示不同图像时以发光二极管为背光源的平板显示器光辐射的节律因子.结果发现: 以发光二极管为背光源的平板显示器在显示白场和大部分彩色图像时的节律因子为5.0以上，其非视觉效应比普通照明要强得多，且与显示的图像内容密切相关;该平板显示器的光学辐射对人体生理节律等非视觉具有不可忽视的影响.