熊晨雨，吳玉香?，文尚勝

(1.華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640；2.華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640)

基于遺傳算法的RGBW混光優(yōu)化研究

熊晨雨1，吳玉香1?，文尚勝2

(1.華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640；2.華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640)

根據(jù)RGBW四色混光原理，采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光方式，建立目標(biāo)色坐標(biāo)與占空比的關(guān)系方程，采用遺傳算法對(duì)混合光的光通量和一般顯色指數(shù)進(jìn)行多元約束下尋優(yōu)，在3 571～11 082 K色溫范圍內(nèi)選取13組目標(biāo)色溫，采用Matlab軟件進(jìn)行優(yōu)化仿真，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明:采用遺傳算法對(duì)混合光進(jìn)行光通量最大化尋優(yōu)，能夠使混合光的光通量最高可達(dá)166.062 lm；采用遺傳算法對(duì)一般顯色指數(shù)進(jìn)行最大化尋優(yōu)，能夠使混合光的一般顯色指數(shù)最高可達(dá)88.3。為了保證混合光光源同時(shí)兼具高光通量和高顯色性能，采用遺傳算法對(duì)光通量和一般顯色指數(shù)同時(shí)尋優(yōu)，并采用Matlab進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:通過(guò)同時(shí)優(yōu)化光通量和一般顯色指數(shù)，能夠保證混合光的一般顯色指數(shù)大于82時(shí)兼具適用于大多數(shù)照明場(chǎng)所的高光通量。

光電子學(xué)；動(dòng)態(tài)色溫；遺傳算法；LED混光；發(fā)光二極管

1 引 言

白光LED具有體積小、響應(yīng)時(shí)間短、低功耗、高可靠性、環(huán)保及長(zhǎng)壽命等一系列優(yōu)點(diǎn)，作為第四代照明光源，LED正逐步取代白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源。目前，LED光源在家庭照明、交通照明、植物培養(yǎng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[1-3]。

目前，大部分LED光源只能實(shí)現(xiàn)單一色溫的照明。然而，隨著人們生活水平的提高以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，單一色溫的LED光源已無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需求，在家庭照明、日光模擬照明、燈光舞臺(tái)照明燈等應(yīng)用方面，人們?cè)絹?lái)越多地使用組合LED光源來(lái)實(shí)現(xiàn)色溫的智能、精確動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，并能夠根據(jù)季節(jié)、情緒、晝夜變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)光照環(huán)境，提高人們?cè)诠猸h(huán)境中的舒適度[4-5]。目前，實(shí)現(xiàn)白光LED光源的色溫可調(diào)的方法主要有[6-7]: (1)采用冷暖色溫LED進(jìn)行混光，通過(guò)調(diào)節(jié)冷暖色溫LED的混合比例實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)，但此法只能實(shí)現(xiàn)兩色坐標(biāo)連線上的混合光，調(diào)光范圍小，難以精確控制；(2)采用紅、綠、藍(lán)三基色LED進(jìn)行混光，通過(guò)調(diào)節(jié)三基色的混合比例實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)，具有調(diào)光范圍廣、能實(shí)現(xiàn)白光的精確控制等優(yōu)點(diǎn)，但存在顯色指數(shù)較低的缺點(diǎn)，不適合室內(nèi)照明；(3)采用光譜豐富的正白、暖白LED各自代替三基色LED中的綠、紅LED以提高混合光的顯色性能，這種方法雖然可以提高混合光在部分色溫段的顯色指數(shù)，但調(diào)光范圍受到限制；(4)采用白光LED和黃光LED組合實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)，但黃光LED的發(fā)光光譜較窄，破壞白光LED光譜的均衡性，導(dǎo)致混合光顯色性能較差。綜合以上分析，將三基色LED與白光LED組合構(gòu)成的混合光源(RGBW)可兼具調(diào)光范圍廣和顯色性能優(yōu)的優(yōu)點(diǎn)。綜合考慮顯色性能和調(diào)光范圍，本文采用RGBW光源模塊進(jìn)行混光優(yōu)化研究。

本文基于RGBW四色混光方程組，結(jié)合脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光的占空比與光通量成正比的特點(diǎn)，推導(dǎo)出混合光的色坐標(biāo)與占空比的關(guān)系矩陣方程，再結(jié)合相關(guān)色溫與色坐標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系，可確定相關(guān)色溫與占空比之間的函數(shù)關(guān)系。由于RGBW混合光的色坐標(biāo)與占空比的關(guān)系矩陣方程為一個(gè)欠定方程組，其解空間存在不定解。為此，本文采用遺傳算法對(duì)混合光的光通量和一般顯色指數(shù)進(jìn)行多元約束條件下尋優(yōu)，最后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)尋優(yōu)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

2 理論計(jì)算

2.1 白光LED混光理論

與模擬(AM)調(diào)光方式相比，脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光方式具有更好的調(diào)光色穩(wěn)定性和精確調(diào)光范圍。在PWM調(diào)光方式中，光源的光通量大小與占空比成正比關(guān)系。根據(jù)格拉斯曼顏色定律和CIE-1931色度標(biāo)準(zhǔn)，n種已知色的混光方程組為:

式(1)中，占空比是唯一的自變量，在確定了各色光源的占空比后，相應(yīng)地就確定了混合光的色坐標(biāo)和光通量。對(duì)于三色以上的混光，其混光方程組為欠定方程組，未知變量數(shù)大于方程數(shù)量，解空間存在不定解。

對(duì)于RGBW四色混光，混合光源M由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)單色LED和白光LED混合而成，其混光方程組為:

將上式寫(xiě)成矩陣方程的形式:

式(2)、(3)中，Xm、Ym、Zm分別為混合光源M的三刺激值，Ci＝Y(jié)i/yi為光源i(i為R、G、B)在滿(mǎn)電流工作下的三刺激值之和，Yi為光源i在滿(mǎn)電流工作狀態(tài)下的刺激值Y，在CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中刺激值Y等于光通量，Di和(xi，yi)分別為光源i對(duì)應(yīng)的占空比及色坐標(biāo)。

2.2 相關(guān)色溫與占空比的關(guān)系

光源的色溫定義為與光源輻射顏色相同時(shí)的黑體溫度，但實(shí)際光源的光譜功率分布無(wú)法與黑體完全一致，所以光源一般采用相關(guān)色溫Tcp這個(gè)概念。在PWM調(diào)光中，通過(guò)調(diào)整占空比來(lái)調(diào)節(jié)光源的相關(guān)色溫。文獻(xiàn)[8]基于普朗克黑體線的查詢(xún)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)相關(guān)色溫，這種方法需要繁瑣的查詢(xún)和計(jì)算，因此采用日光色坐標(biāo)軌跡代替黑體軌跡的方法更為簡(jiǎn)便。日光軌跡的色坐標(biāo)與相關(guān)色溫Tcp存在明確的函數(shù)關(guān)系，日光軌跡的色坐標(biāo)具有以下關(guān)系[9]:

相關(guān)色溫Tcp與色坐標(biāo)具有以下關(guān)系:

當(dāng)4 000 K≤Tcp≤7 000 K時(shí):

當(dāng)7 000 K≤Tcp≤25 000 K時(shí):

通過(guò)式(5)、(6)、(7)建立的相關(guān)色溫與色坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系，即可求得對(duì)應(yīng)的色坐標(biāo)；再通過(guò)式(4)所確定的占空比和色坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系，即可確定相關(guān)色溫與占空比的函數(shù)關(guān)系。

2.3 光通量、一般顯色指數(shù)與占空比的關(guān)系

顯色指數(shù)用來(lái)表征光源對(duì)被照射物體顏色的還原能力。顯色指數(shù)的計(jì)算是通過(guò)測(cè)量和計(jì)算14種標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品各自在參照光源和待測(cè)光源下的色差ΔEi實(shí)現(xiàn)的。光源對(duì)某一標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品的特殊顯色指數(shù)定義為[10-11]:

一般顯色指數(shù)定義為特定的8種標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品的平均顯色指數(shù):

在RGBW四色混光中，一般顯色指數(shù)由混合光的光譜功率分布決定的，混合光的光譜功率符合線性疊加原理，RGBW混合光的相對(duì)光譜功率分布函數(shù)定義為[12]:

式中，Sr、Sg、Sb、Sw分別為紅、綠、藍(lán)、白LED在滿(mǎn)電流工作狀態(tài)下的相對(duì)光譜功率分布函數(shù)，Dr、Dg、Db、Dw分別為R/G/B/W單色光源的占空比。由于在調(diào)光過(guò)程中，結(jié)溫會(huì)產(chǎn)生一定的變化，而結(jié)溫的變化會(huì)導(dǎo)致峰值波長(zhǎng)和半峰全寬(FHWM)發(fā)生微小變化[13-14]，對(duì)此，在PWM調(diào)光中，假定占空比的變化只引起光譜功率分布的強(qiáng)度發(fā)生變化，峰值波長(zhǎng)和半峰全寬(FHWM)保持不變。

式(10)中，混合光的相對(duì)光譜功率分布函數(shù)是關(guān)于占空比Dr、Dg、Db、Dw的函數(shù)。根據(jù)混合光的相對(duì)光譜功率分布，可以計(jì)算混合光的CIE1930標(biāo)準(zhǔn)色坐標(biāo)xk，yk、CIE1960標(biāo)準(zhǔn)色度坐標(biāo)uk，vk和相關(guān)色溫Tc，其中

根據(jù)混合光的相對(duì)光譜功率分布和1～14號(hào)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色的光譜輻亮度因數(shù)，結(jié)合式(11)，可以計(jì)算混合光光源下1～14號(hào)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色的CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度坐標(biāo)xk，i，yk，i和CIE1960標(biāo)準(zhǔn)色度坐標(biāo)uk，i，vk，i。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)色溫Tc選擇參照照明體，由選取的參照照明體查表可以獲得參照體的色度參數(shù)以及在參照照明體下標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色的顏色空間坐標(biāo)。再根據(jù)混合光光源的色坐標(biāo)uk，vk以及混合光光源下標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色的色坐標(biāo)uk，i，vk，i，可以計(jì)算混合光光源下標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)色的顏色空間坐標(biāo)。色差ΔEi由式(12)定義，再根據(jù)式(8)和式(9)可計(jì)算出混合光的一般顯色指數(shù)[15-16]:

為了更便捷計(jì)算混合光的一般顯色指數(shù)，本文利用Matlab軟件編寫(xiě)混合光的一般顯色指數(shù)計(jì)算函數(shù)Ra(Dr、Dg、Db、Dw)，調(diào)用該函數(shù)即可計(jì)算出混合光的一般顯色指數(shù)。

通過(guò)上述分析，光通量與一般顯色指數(shù)的優(yōu)化是一個(gè)多元約束條件下的最優(yōu)化問(wèn)題，其自變量只有占空比。文獻(xiàn)[17]采用Matlab優(yōu)化工具箱中的Fmincon函數(shù)進(jìn)行多元約束條件下的非線性函數(shù)尋優(yōu)，但Fmincon函數(shù)的尋優(yōu)過(guò)程與初值選取具有很大的關(guān)系，初值選取不適當(dāng)易陷入局部最優(yōu)解，無(wú)法獲得全局最優(yōu)解。而遺傳算法是一種全局優(yōu)化算法，具備對(duì)復(fù)雜的多元函數(shù)進(jìn)行最值尋優(yōu)的能力，能夠克服一般尋優(yōu)算法易陷入局部最優(yōu)值的缺點(diǎn)[18]，因此，本文采用遺傳算法，對(duì)光通量和一般顯色指數(shù)進(jìn)行多元約束條件下的最值尋優(yōu)，多元約束條件為式(3)以及占空比不大于100%。

3 遺傳算法

遺傳算法是一種進(jìn)化算法(Evolutionary algorithms)，它通過(guò)模擬自然界遺傳機(jī)制和生物進(jìn)化論來(lái)尋找最優(yōu)解，是一種并行隨機(jī)搜索最優(yōu)化算法。它將問(wèn)題的解集看作一個(gè)種群，通過(guò)不斷地選擇、交叉、變異等遺傳操作，使解逐漸接近最優(yōu)解。遺傳算法對(duì)待尋優(yōu)的函數(shù)沒(méi)有特定限制，對(duì)搜索空間沒(méi)有特殊要求，具有計(jì)算簡(jiǎn)單、易于與其他算法結(jié)合等特點(diǎn)，其在組合優(yōu)化、自動(dòng)控制、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用[19-20]。

遺傳算法的基本操作包括[21]:

(1)復(fù)制。復(fù)制是從一個(gè)舊的種群中選擇生命力強(qiáng)的個(gè)體位串產(chǎn)生新種群的過(guò)程。位串的適配值越高，位串更有可能在下一代中產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)子孫。在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)中，比如考慮產(chǎn)生0～1之間均勻分布的隨機(jī)數(shù)，若位串的復(fù)制概率為40%，則當(dāng)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)在0.40～1.0時(shí)，該位串被復(fù)制，否則被淘汰。

(2)交叉。交叉通過(guò)兩個(gè)染色體的交換組合產(chǎn)生新的優(yōu)良品種。交叉過(guò)程為:在匹配池中任選兩個(gè)染色體，隨機(jī)選取一點(diǎn)或者多點(diǎn)交換點(diǎn)位置，交換兩個(gè)染色體交換點(diǎn)的后面部分，即可得到兩個(gè)新的染色體數(shù)字串。以單點(diǎn)交叉為例，其在染色體上只有一個(gè)交換點(diǎn)位置，如下所示:

(3)變異。變異模擬遺傳機(jī)制中的基因突變，它以很小的概率隨機(jī)地改變遺傳基因(改變?nèi)旧w符號(hào)串上某一點(diǎn)的值)。變異操作可防止在尋優(yōu)早期陷入局部最優(yōu)解。變異操作如下所示:111000 0101→111000 1101。

遺傳算法以目標(biāo)函數(shù)作為搜索信息，其僅使用由目標(biāo)函數(shù)值變換來(lái)的適應(yīng)度函數(shù)值來(lái)確定搜索方向和搜索范圍。遺傳算法的復(fù)制、交叉以及變異都是以一定概率進(jìn)行，在一定條件下以概率1收斂于問(wèn)題的最優(yōu)解。其算法流程如圖1所示。

圖1 遺傳算法流程圖Fig.1 Genetic algorithm flow chart

4 實(shí) 驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用橋田電子有限公司生產(chǎn)的單顆1 W冷白LED燈珠和單顆3 W六腳RGB三基色LED燈珠構(gòu)成RGBW混光光源，各色LED在滿(mǎn)電流下的色度學(xué)參數(shù)和相對(duì)光譜功率分布采用遠(yuǎn)方出品的型號(hào)為PMS-80光譜測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)試得到的色度學(xué)參數(shù)如表1所示，各色LED的相對(duì)光譜功率分布如圖2所示。在PWM調(diào)光過(guò)程中，由于結(jié)溫的變化會(huì)導(dǎo)致色漂移的產(chǎn)生，進(jìn)而影響混光實(shí)驗(yàn)的效果，因此，我們將LED固定在鋁基板上，并將鋁基板用導(dǎo)熱膠固定在散熱器上，以減小結(jié)溫的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

實(shí)驗(yàn)采用點(diǎn)晶生產(chǎn)的DD313恒流驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)各色LED。采用泰克公司生產(chǎn)的直流穩(wěn)壓電源提供DD313恒流驅(qū)動(dòng)芯片工作所需的6 V直流電壓。采用泰克公司生產(chǎn)的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生RGBW四色LED對(duì)應(yīng)的4路占空比，輸入至DD313驅(qū)動(dòng)芯片。通過(guò)改變各路占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)各色LED的PWM驅(qū)動(dòng)。其驅(qū)動(dòng)電流如圖3所示。

表1 RGBW單色LED光色參數(shù)Tab.1 RGBW monochromatic LED color parameters

圖2 RGBW四色LED的相對(duì)光譜功率分布Fig.2 Relative spectral power distribution of R/G/B/W LED

圖3 RGBW混光驅(qū)動(dòng)電路Fig.3 RGBW mixed light drive circuit

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.2.1 遺傳算法優(yōu)化光通量

由前面的分析已知，式(3)為欠定方程組。對(duì)于目標(biāo)色溫，由式(5)～(7)可求出目標(biāo)色坐標(biāo)。在滿(mǎn)足目標(biāo)色坐標(biāo)的前提下，式(3)的解空間存在不定解，不同的占空比可獲得相同的混合光的目標(biāo)色坐標(biāo)，但混合光的光通量卻不同。因此，我們采用遺傳算法對(duì)混合光的光通量進(jìn)行多元約束條件下尋優(yōu)，即對(duì)Ym(Dr，Dg，Db，Dw)進(jìn)行多元約束尋優(yōu)，求取最佳占空比組合，使混合光的光通量達(dá)到最大。采用遺傳算法對(duì)Ym(Dr，Dg，Db，Dw)進(jìn)行多元約束尋優(yōu)的步驟為[22-24]:

(1)給定的目標(biāo)相關(guān)色溫和由式(5)～(7)計(jì)算得到的色坐標(biāo)作為約束條件，將RGBW四色對(duì)應(yīng)的占空比(Dr，Dg，Db，Dw)作為決策因子，確定決策因子的可行域范圍，即0≤(Dr，Dg，Db，Dw)≤1。

(2)建立優(yōu)化模型，確定目標(biāo)函數(shù)J(Dr，Dg，Db，Dw)和個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)F(Dr，Dg，Db，Dw)。由于優(yōu)化目標(biāo)是求取光通量的最大值，故可將個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)直接取為待優(yōu)化函數(shù)，即:

在遺傳算法優(yōu)化過(guò)程中，目標(biāo)函數(shù)應(yīng)隨個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)的增大而收斂于最小值[25]，為此，目標(biāo)函數(shù)取為個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)的負(fù)數(shù)，最優(yōu)化時(shí)目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小值，即:

(3)確定編碼方法。采用長(zhǎng)度為10位的二進(jìn)制編碼串分別表示決策變量(Dr，Dg，Db，Dw)，(Dr，Dg，Db，Dw)的可行域的上下界分別對(duì)應(yīng)從0000000000(0)～1111111111(1023)之間的二進(jìn)制編碼。將表示決策變量的10位二進(jìn)制編碼串聯(lián)起來(lái)組成40位長(zhǎng)的染色體編碼。

(4)確定解碼方法。與編碼對(duì)應(yīng)，解碼時(shí)需將40位長(zhǎng)的染色體編碼從中間切斷成4個(gè)10位長(zhǎng)的二進(jìn)制編碼串，再將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)即可得到?jīng)Q策變量的值。

(5)選擇復(fù)制、交叉以及變異算子，進(jìn)行遺傳操作。本文采用比例復(fù)制算子、單點(diǎn)交叉算子以及基本位變異算子進(jìn)行遺傳操作。

(6)確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)，選取種群大小M＝100，終止進(jìn)化代數(shù)G＝500，交叉概率Pc＝0.60，變異概率Pm＝0.10，以便獲得良好的尋優(yōu)效果。

通過(guò)上述步驟獲得最佳決策變量后，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器將最佳占空比組合和其他占空比組合輸入至DD313恒流驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)RGBW混光光源進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證遺傳算法優(yōu)化得到的最佳占空比組合是否正確。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了相關(guān)色溫范圍3 571～11 082 K內(nèi)共13組不同目標(biāo)色溫對(duì)應(yīng)的最大光通量和最佳占空比組合。由于日光軌跡下色坐標(biāo)與相關(guān)色溫的關(guān)系式是針對(duì)4 000 K以上的相關(guān)色溫，因此，實(shí)驗(yàn)中4 000 K以下的相關(guān)色溫采用沿黑體軌跡的對(duì)應(yīng)色坐標(biāo)。針對(duì)每組目標(biāo)色溫，將遺傳算法尋優(yōu)得到的最佳占空比組合與其他占空比組合分別輸入至信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證遺傳算法尋優(yōu)得到的占空比組合是否為使混合光的光通量達(dá)到最大的最佳占空比組合。由于篇幅有限，僅以目標(biāo)色溫5 112 K為例，將遺傳算法尋優(yōu)得到的最佳占空比組合與其他隨機(jī)選取的占空比組合分別輸入至DD313恒流驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)RGBW四色LED，比較在各占空比組合下混合光的光通量大小，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，其中第10組數(shù)據(jù)為遺傳算法優(yōu)化得到的數(shù)據(jù)，其他目標(biāo)色溫下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法與之相同。13組不同目標(biāo)色溫下的光通量最大化尋優(yōu)結(jié)果如表2、表3和圖5所示。

圖4 測(cè)試數(shù)據(jù)組及對(duì)應(yīng)的光通量Fig.4 Test data set and the corresponding luminous flux

表2 計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較Tab.2 Comparison between calculated and measured values

由圖4可知，隨機(jī)選取不同的占空比組合檢測(cè)混合光的光通量，將其與遺傳算法優(yōu)化得到的最佳占空比組合下的混合光光通量對(duì)比，當(dāng)占空比組合為遺傳算法優(yōu)化得到的最佳占空比組合時(shí)，混合光的光通量達(dá)到最大值146.338。由表2可知，色溫設(shè)定值與實(shí)際測(cè)試值誤差較小，最大誤差為104 K，其相對(duì)誤差值在1%內(nèi)。在目標(biāo)色溫為7 315 K時(shí)，混合光的色溫接近白光LED的色溫，此時(shí)光通量達(dá)到最大值，白光LED和綠光LED的占空比達(dá)到最大。這主要是由于白光LED和單色綠光LED的光通量較大，增加這兩者的占空比，有利于提高光通量，同時(shí)混合紅光LED和藍(lán)光LED即可得到目標(biāo)色溫。由式(5)～(7)可知，色坐標(biāo)x的微小變化，將會(huì)導(dǎo)致相關(guān)色溫Tcp發(fā)生較大變化。當(dāng)相關(guān)色溫小于7 315 K時(shí)，隨著相關(guān)色溫的升高，光通量隨之升高；當(dāng)相關(guān)色溫大于7 315 K時(shí)，隨著相關(guān)色溫的升高，光通量隨之下降。這主要是由于結(jié)溫在不斷升高，結(jié)溫的升高導(dǎo)致光通量降低。由于實(shí)驗(yàn)條件限制，低光通量的單色LED的加入會(huì)降低混合光的整體光通量，若選用高光效的實(shí)驗(yàn)光源將有助于提高混合光的整體光通量。

表3 13組不同目標(biāo)色溫光通量的最大化尋優(yōu)結(jié)果Tab.3 Luminous flux maximum optimization results in thirteen groups of different target color temperature

圖5 最大光通量尋優(yōu)結(jié)果。(a)一般顯色指數(shù)Ra和Ymbest；(b)最優(yōu)占空比組合。Fig.5 Luminous flux Ymbestoptimization results.(a)General color index Raand Ymbest.(b)Optimal duty cycle combination.

4.2.2 遺傳算法優(yōu)化顯色指數(shù)

在滿(mǎn)足目標(biāo)色溫和色坐標(biāo)的前提下，式(3)的解空間存在多組可行解，不同的占空比可獲得相同的混合光的目標(biāo)色溫和色坐標(biāo)，但混合光的光譜功率分布不同，導(dǎo)致顯色指數(shù)也不同。在式(3)和占空比范圍的多元約束下，我們對(duì)一般顯色指數(shù)Ra(Dr，Dg，Db，Dw)進(jìn)行多元約束尋優(yōu)，找到最佳占空比組合，使一般顯色指數(shù)在目標(biāo)色溫下達(dá)到最大；采用遺傳算法對(duì)一般顯色指數(shù)尋優(yōu)，求取最佳占空比組合，使混合光的一般顯色指數(shù)達(dá)到最大。采用遺傳算法對(duì)Ra(Dr，Dg，Db，Dw)進(jìn)行多元約束尋優(yōu)的步驟與前述對(duì)光通量尋優(yōu)類(lèi)似，其中，個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)直接取為待優(yōu)化函數(shù)Ra(Dr，Dg，Db，Dw)，目標(biāo)函數(shù)取為個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)的倒數(shù)1/Ra(Dr，Dg，Db，Dw)，保證目標(biāo)函數(shù)在遺傳進(jìn)化中收斂于最小值。由于待優(yōu)化函數(shù)Ra(Dr，Dg，Db，Dw)表達(dá)式較復(fù)雜，因此我們通過(guò)調(diào)用前述Matlab軟件編寫(xiě)的一般顯色指數(shù)計(jì)算函數(shù)獲得個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)值。

實(shí)驗(yàn)測(cè)取相關(guān)色溫范圍3 571～11 082 K內(nèi)共13組不同目標(biāo)色溫對(duì)應(yīng)的最大一般顯色指數(shù)和最佳占空比組合，采用與最大光通量尋優(yōu)類(lèi)似的比較方法驗(yàn)證遺傳算法尋優(yōu)最佳占空比組合的正確性。由于篇幅有限，我們以目標(biāo)色溫5 112 K為例，將遺傳算法尋優(yōu)得到的最佳占空比組合與其他隨機(jī)選取的占空比組合分別驅(qū)動(dòng)RGBW四色LED，比較在各占空比組合下的一般顯色指數(shù)大小，結(jié)果如圖6所示。其中第7組數(shù)據(jù)為遺傳算法優(yōu)化得到的數(shù)據(jù)，其他目標(biāo)色溫下的對(duì)比測(cè)試方法與之相同。13組不同目標(biāo)色溫下的一般顯色指數(shù)的最大化尋優(yōu)結(jié)果如表4、表5以及圖7所示。

圖6 測(cè)試數(shù)據(jù)組及對(duì)應(yīng)的一般顯色指數(shù)Fig.6 Test data set and the corresponding Ra

表4 計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較Tab.4 Comparison between calculated and measured values

表5 13組不同目標(biāo)色溫下一般顯色指數(shù)的最大化尋優(yōu)結(jié)果Tab.5 General color index optimization results in thirteen groups of different target color temperature

圖7 最大一般顯色指數(shù)Rabest的尋優(yōu)結(jié)果。(a)光通量Ym和Rabest；(b)最優(yōu)占空比組合。Fig.7 General color index Rabestoptimization results.(a) Luminous flux Ymand Rabest.(b)Optimal duty cycle combination.

由圖6可知，隨機(jī)選取不同的占空比組合，檢測(cè)混合光的一般顯色指數(shù)，將其與遺傳算法優(yōu)化得到的最佳占空比組合下的混合光一般顯色指數(shù)對(duì)比，當(dāng)占空比組合為遺傳算法優(yōu)化得到的最佳占空比組合時(shí)，混合光的一般顯色指數(shù)達(dá)到最大值75.6。由表4可知，色溫設(shè)定值與實(shí)際測(cè)試值誤差較小，最大誤差為184 K，遺傳算法優(yōu)化得到的最大一般顯色指數(shù)與實(shí)測(cè)誤差最大為1.4，優(yōu)化結(jié)果較準(zhǔn)確。當(dāng)目標(biāo)色溫在6 520 K以下時(shí)，隨著目標(biāo)色溫的升高，一般顯色指數(shù)快速上升，之后一般顯色指數(shù)隨著目標(biāo)色溫的升高緩慢升高至88.3。在目標(biāo)色溫升高過(guò)程中，白光LED的占空比迅速升高趨近100%，紅光LED的占空比逐漸減少，綠光LED的占空比呈先降低后增加的變化趨勢(shì)，藍(lán)光LED則逐步增加。這是由于白光LED的加入能夠使混合光的光譜更完整，因此白光LED的占空比始終保持在接近100%的范圍內(nèi)。由于實(shí)驗(yàn)條件限制，所選取的實(shí)驗(yàn)光源混合后得到的混合光光譜的完整性較差，采用遺傳算法優(yōu)化得到的顯色指數(shù)不高，若采用光譜完整性更好的實(shí)驗(yàn)光源將有助于提高顯色指數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，Ra≥75的光源即可滿(mǎn)足大部分場(chǎng)所的用光需求。

4.2.3 光通量和顯色指數(shù)同時(shí)優(yōu)化

混合光的顯色指數(shù)由光譜功率分布決定。單色光的混合有利于提高混合光的顯色指數(shù)，但同時(shí)會(huì)降低混合光的光通量。因此，光通量的優(yōu)化和一般顯色指數(shù)的優(yōu)化無(wú)法兼顧。高顯色性能的混合光可通過(guò)降低顯色性能來(lái)提高混合光的光通量，高光通量的混合光可通過(guò)降低光通量來(lái)提高混合光的顯色性能。結(jié)合圖5(a)和圖7(a)可知，在各目標(biāo)色溫下，單獨(dú)優(yōu)化光通量實(shí)現(xiàn)的最大光通量比單獨(dú)優(yōu)化顯色指數(shù)實(shí)現(xiàn)的光通量大，兩者相差最大達(dá)到52.486；單獨(dú)優(yōu)化顯色指數(shù)實(shí)現(xiàn)的最大一般顯色指數(shù)比單獨(dú)優(yōu)化光通量實(shí)現(xiàn)的一般顯色指數(shù)大，兩者相差最大達(dá)到4.9。為了使混合光兼具高顯色性能和高光通量，需對(duì)光通量和一般顯色指數(shù)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。本文設(shè)計(jì)了兩種優(yōu)化思路:在保證混合光的光通量滿(mǎn)足要求的約束條件下，采用遺傳算法對(duì)一般顯色指數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)混合光最大的一般顯色指數(shù)；在保證一般顯色指數(shù)滿(mǎn)足要求的約束條件下，采用遺傳算法對(duì)混合光的光通量進(jìn)行優(yōu)化，尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)混合光最大的光通量。尋優(yōu)表達(dá)式可表示為:

由式(15)可知，對(duì)光通量和一般顯色指數(shù)同時(shí)優(yōu)化，各增加了一項(xiàng)多元約束條件:增加Ym(Dr，Dg，Db，Dw)＝Y(jié)mx的約束條件，對(duì)混合光的顯色指數(shù)尋優(yōu)；增加Ra(Dr，Dg，Db，Dw)≥Ra0的約束條件，對(duì)混合光的光通量尋優(yōu)。綜合式(3)和式(13)的約束條件，我們采用前述的遺傳算法優(yōu)化步驟對(duì)光通量和一般顯色指數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。為研究不同光通量約束下一般顯色指數(shù)優(yōu)化情況，在Max(Ra)和Max(Ym)優(yōu)化目標(biāo)下測(cè)得的光通量曲線之間，按遞增規(guī)則重新設(shè)定3條光通量曲線，定義為Ymx；再基于設(shè)定的光通量曲線約束下采用遺傳算法對(duì)一般顯色指數(shù)尋優(yōu)，并獲得最佳占空比組合。Ymx曲線設(shè)定及模擬結(jié)果如圖8所示。在一般顯色指數(shù)約束下，設(shè)定約束條件Ra(Dr，Dg，Db，Dw)≥Ra0，模擬結(jié)果如圖9所示。

圖8 s.t.Ym(Dr，Dg，Db，Dw)＝Y(jié)mx下一般顯色指數(shù)尋優(yōu)。(a)光通量Ym；(b)一般顯色指數(shù)優(yōu)化結(jié)果。Fig.8 General color rendering index optimization under s.t. Ym(Dr，Dg，Db，Dw)＝Y(jié)mx.(a)Luminous flux Ym. (b)General color rendering index optimization result.

圖9 s.t.Ra(Dr，Dg，Db，Dw)≥Ra0下光通量尋優(yōu)。(a)一般顯色指數(shù)Ra；(b)光通量尋優(yōu)結(jié)果。Fig.9 Luminous flux optimization under s.t.Ra(Dr，Dg，Db，Dw)≥Ra0.(a)General color rendering index Ra.(b)Luminous flux optimization result.

結(jié)合圖8和圖9可以看出，單獨(dú)優(yōu)化光通量和一般顯色指數(shù)得到的優(yōu)化值比同時(shí)優(yōu)化光通量和一般顯色指數(shù)得到的優(yōu)化值要高。單獨(dú)優(yōu)化光通量可以使混合光的光通量達(dá)到最大，單獨(dú)優(yōu)化一般顯示指數(shù)可以使混合光的一般顯示指數(shù)達(dá)到最大。若同時(shí)優(yōu)化光通量和一般顯色指數(shù)，在Ym(Dr，Dg，Db，Dw)＝Y(jié)mx的約束條件下優(yōu)化一般顯色指數(shù)，在相同目標(biāo)色溫下，設(shè)置Ym1Ra2>Ra3。同樣，在Ra(Dr，Dg，Db，Dw)≥Ra0的約束條件下優(yōu)化光通量，在相同目標(biāo)色溫下，具有Ym(Ramax)

5 結(jié) 論

針對(duì)RGBW混光方程組為一個(gè)欠定方程組，其解空間存在不定解，在目標(biāo)色溫和色坐標(biāo)下，采用遺傳算法對(duì)RGBW混合光的光通量和一般顯色指數(shù)尋優(yōu)，并選取3 571～11 082 K相關(guān)色溫范圍內(nèi)的13組目標(biāo)色溫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別尋優(yōu)得到在不同目標(biāo)色溫下的最佳占空比組合，使混合光的光通量和一般顯色指數(shù)分別達(dá)到最大值。實(shí)驗(yàn)證明，采用遺傳算法對(duì)光通量尋優(yōu)，最大光通量可達(dá)166.062 lm；對(duì)一般顯色指數(shù)尋優(yōu)，最大一般顯色指數(shù)可達(dá)88.3。最后對(duì)光通量和一般顯色指數(shù)同時(shí)尋優(yōu)，實(shí)現(xiàn)了光色性能最優(yōu)的混合光光源。采用上述方法優(yōu)化混合光光源，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)混合光的色溫的精確控制，也能在目標(biāo)色溫下獲得最佳的顯示效果，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

致謝：感謝吳玉香教授和文尚勝教授對(duì)論文的修正帶來(lái)的幫助，感謝華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本文的實(shí)驗(yàn)提供所需的積分球、光譜儀等測(cè)量?jī)x器。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]JANG H S，JEON D Y.White light emission from blue and near ultraviolet light-emitting diodes precoated with a Sr3SiO5∶Ce3＋，Li＋phosphor[J].Opt.Lett.，2007，32(23):3444-3446.

[2]余桂英，金驥，倪曉武，等.基于光學(xué)擴(kuò)展量的LED均勻照明反射器的設(shè)計(jì)[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29(8): 2297-2301. YU G Y，JIN J，NI X W，et al..Design for LED uniform illumination reflector based on tendue[J].Acta Opt.Sinica，2009，29(8):2297-2301.(in Chinese)

[3]KRAMES M R，SHCHEKIN O B，MUELLER-MACH R，et al..Status and future of high-power light-emitting diodes for solid-state lighting[J].J.Displ.Technol.，2007，3(2):160-175.

[4]宋鵬程，文尚勝，尚俊，等.基于PWM的三基色LED的調(diào)光調(diào)色方法[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35(2):0223001-1-8. SONG P C，WEN S S，SHANG J，et al..A dimming method for RGB LED based on three channels’PWM[J].Acta Opt.Sinica，2015，35(2):0223001-1-8.(in Chinese)

[5]BELLIA L，BISEGNA F，SPADA G.Lighting in indoor environments:visual and non-visual effects of light sources with different spectral power distributions[J].Build.Environ.，2011，46(10):1984-1992.

[6]徐代升，陳曉，朱翔，等.基于冷暖白光LED的可調(diào)色溫可調(diào)光照明光源[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34(1):0123004-1-7. XU D S，CHEN X，ZHU X，et al..A dimming lighting source based on cold and warm white LEDs[J].Acta Opt.Sinica，2014，34(1):0123004-1-7.(in Chinese)

[7]殷錄橋，楊衛(wèi)橋，李抒智，等.基于三基色的動(dòng)態(tài)色溫白光發(fā)光二極管照明光源[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31(5): 0523004-1-7. YIN L Q，YANG W Q，LI S Z，et al..Dynamic color temperature white lighting source based on red green and blue light emitting diode[J].Acta Opt.Sinica，2011，31(5):0523004-1-7.(in Chinese)

[8]魏其鋒，陳長(zhǎng)纓，李龍亮，等.一種實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)白光LED的方法研究[J].固體電子學(xué)研究與進(jìn)展，2013，33 (4):359-362. WEI Q F，CHEN C Y，LI L L，et al..Investigation on realization of color temperature tunable white light LED[J].Res. Prog.SSE，2013，33(4):359-362.(in Chinese)

[9]劉康，郭震寧，林介本，等.高亮度白光LED混色理論及其實(shí)驗(yàn)研究[J].照明工程學(xué)報(bào)，2012，23(1):51-57. LIU K，GUO Z N，LIN J B，et al..Theoretical and experimental investigation on mixture of high brightness white LEDs [J].China Illum.Eng.J.，2012，23(1):51-57.(in Chinese)

[10]劉祖隆，郭震寧，胡志偉，等.調(diào)光方式對(duì)LED色溫和光通量的影響[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，34(1):14-17. LIU Z L，GUO Z N，HU Z W，et al..Effect of dimming on LED color temperature and luminous flux[J].J.Huaqiao Univ.(Nat.Sci.)，2013，34(1):14-17.(in Chinese)

[11]曹宇杰，金尚忠，岑松原.高顯色指數(shù)LED燈的設(shè)計(jì)[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31(12):1222002-1-7. CAO Y J，JIN S Z，CEN S Y.Design for LED lamps with high color rendering index[J].Acta Opt.Sinica，2011，31 (12):1222002-1-7.(in Chinese)

[12]余建華，陳日廣，鄂雷，等.可調(diào)色溫的高顯色指數(shù)LED白光光源的實(shí)驗(yàn)研究[J].半導(dǎo)體光電，2014，35(3): 395-397. YU J H，CHEN R G，E L，et al..Experimental study on tunable color temperature white light with high color rendering index[J].Semicond.Optoelectron.，2014，35(3):395-397.(in Chinese)

[13]CHEN H T，TAN S C，HUI S Y.Color variation reduction of GaN-based white light-emitting diodes via peak-wavelength stabilization[J].IEEE Trans.Power Electron.，2014，29(7):3709-3719.

[14]張譯文，徐林，萬(wàn)松.基于LED的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜燈擬合算法[J].光子學(xué)報(bào)，2013，42(5):596-600. ZHANG Y W，XU L，WAN S.Synthesizing algorithm for LED standard solar spectrum lamp[J].Acta Photon.Sinica，2013，42(5):596-600.(in Chinese)

[15]譚力，劉玉玲，余飛鴻.光源顯色指數(shù)的計(jì)算方法研究[J].光學(xué)儀器，2004，26(4):41-44. TAN L，LIU Y L，YU F H.Method for the computing of color-rendering index[J].Opt.Instrum.，2004，26(4):41-44.(in Chinese)

[16]胡威捷，湯順青，朱正芳.現(xiàn)代顏色技術(shù)原理及應(yīng)用[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，2007:390-397. HU W J，TANG S Q，ZHU Z F.Modern Color Science and Application[M].Beijing:Beijing Institute of Technology Press，2007:390-397.(in Chinese)

[17]宋鵬程，文尚勝，陳穎聰.基于RGBW四色LED的混光研究[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35(9):0923004. SONG P C，WEN S S，CHEN Y C.Research on color mixing based on RGBW-LEDs[J].Acta Opt.Sinica，2015，35 (9):0923004.(in Chinese)

[18]STENDER J.Parallel Genetic Algorithms:Theory and Applications[M].Washington:IOS Press，1993.

[19]程振進(jìn)，王全保，陳吉安，等.基于混合遺傳算法的數(shù)字圖像相關(guān)方法[J].光學(xué)精密工程，2016，24(10s):710-717. CHENG Z J，WANG Q B，CHEN J A，et al..Digital image correlation method based on hybrid genetic algorithm[J]. Opt.Precision Eng.，2016，24(10s):710-717.(in Chinese).

[20]吉根林.遺傳算法研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2004，21(2):69-73. JI G L.Survey on genetic algorithm[J].Comp.Appl.Softw.，2004，21(2):69-73.(in Chinese)

[21]劉金琨.智能控制[M].北京:電子工業(yè)出版社，2005. LIU J K.Intelligent Control[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry，2005.(in Chinese)

[22]韋凌云，柴躍廷，趙玫.不等式約束的非線性規(guī)劃混合遺傳算法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006(22):46-49. WEI L Y，CHAI Y T，ZHAO M.A hybrid genetic algorithm for solving nonlinear programming problems with inequality constraints[J].Comp.Eng.Appl.，2006(22):49-49.(in Chinese)

[23]劉偉，蔡前鳳，王振友.一種新的遺傳算法求解有等式約束的優(yōu)化問(wèn)題[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007，28(13): 3184-3185. LIU W，CA Q F，WANG Z Y.New genetic algorithm for equality constrained optimization problem[J].Comp.Eng. Des.，2007，28(13):3184-3185.(in Chinese)

[24]甘汝婷，郭震寧，林介本，等.遺傳算法在LED光源光譜匹配技術(shù)中的應(yīng)用[J].光子學(xué)報(bào)，2014，43(7): 0730003-1-6. GAN R T，GUO Z N，LIN J B，et al..The genetic algorithm in the application of the LED light source spectral matching technology[J].Acta Photon.Sinica，2014，43(7):0730003-1-6.(in Chinese)

[25]王加文，蘇宙平，袁志軍，等.LED陣列模組化中的照度均勻性問(wèn)題[J].光子學(xué)報(bào)，2014，43(8):0822004-1-7. WANG J W，SU Z P，YUAN Z J，et al..Study on uniformity of LED array illumination distribution on target plane[J]. Acta Photon.Sinica，2014，43(8):0822004-1-7.(in Chinese)

熊晨雨(1991－)，男，湖南永州人，碩士研究生，2014年于大連理工大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，主要從事LED智能控制的研究。

E-mail:helloyucx＠163.com

吳玉香(1968－)，女，湖南常德人，教授，博士生導(dǎo)師，2006年于華南理工大學(xué)獲得博士學(xué)位，主要從事智能照明、機(jī)器人智能控制等方面的研究。

E-mail:xyuwu＠scut.edu.cn

第14屆全國(guó)發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議記要

2016年11月15日至18日，第14屆全國(guó)發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議在上海光大國(guó)際會(huì)展中心隆重召開(kāi)。會(huì)議由中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)、中國(guó)稀土學(xué)會(huì)發(fā)光專(zhuān)業(yè)委員會(huì)聯(lián)合主辦，由上海大學(xué)新型顯示技術(shù)及應(yīng)用集成教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海平板顯示工程技術(shù)研究中心、上海新材料及應(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新中心、上海市新型顯示設(shè)計(jì)制造與系統(tǒng)集成專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)聯(lián)合承辦。

全國(guó)發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議是每3年舉辦一次的重要學(xué)術(shù)活動(dòng)，旨在為我國(guó)從事發(fā)光研究和開(kāi)發(fā)的科技和產(chǎn)業(yè)界人士提供一個(gè)進(jìn)行學(xué)術(shù)、技術(shù)、信息和人才交流的平臺(tái)。來(lái)自全國(guó)108家單位514名代表參加了本次會(huì)議，會(huì)議收到論文摘要269篇。

本次會(huì)議包含開(kāi)幕式、大會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告、分會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告、分會(huì)口頭報(bào)告、張貼墻報(bào)、閉幕式共6個(gè)環(huán)節(jié)。會(huì)議由組織委員會(huì)主任張建華教授主持開(kāi)幕式，會(huì)議程序委員會(huì)主任王永生教授代表中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)致開(kāi)幕辭，上海大學(xué)科技處副處長(zhǎng)施鷹教授代表學(xué)校致歡迎辭。中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)名譽(yù)主任范希武研究員，中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)主任、北京信息科技大學(xué)校長(zhǎng)王永生教授，國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)獲得者南昌大學(xué)副校長(zhǎng)江風(fēng)益教授，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所發(fā)光學(xué)及應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任申德振教授，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任馬於光教授等多位發(fā)光學(xué)術(shù)界著名專(zhuān)家到會(huì)。與會(huì)代表就LED發(fā)光、有機(jī)發(fā)光、稀土和過(guò)渡元素發(fā)光、納米材料發(fā)光、照明和顯示應(yīng)用技術(shù)、發(fā)光在生命科學(xué)中的應(yīng)用等10個(gè)相關(guān)專(zhuān)題領(lǐng)域的發(fā)光學(xué)前沿最新研究進(jìn)展和相關(guān)產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了熱烈研討與交流。其中7位學(xué)者作了大會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告，45位學(xué)者作了分會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告，55位學(xué)者作了分會(huì)口頭報(bào)告，張貼墻報(bào)68篇。

本次會(huì)議有以下兩個(gè)鮮明的特點(diǎn):

一、無(wú)機(jī)、有機(jī)濟(jì)濟(jì)一堂，成果豐富，學(xué)術(shù)氛圍濃厚。本次大會(huì)聚集了來(lái)自全國(guó)各地的無(wú)機(jī)和有機(jī)發(fā)光領(lǐng)域的科研工作者，邀請(qǐng)到了發(fā)光領(lǐng)域包括范希武、張志林教授等多位發(fā)光學(xué)研究的前輩到會(huì)，也邀請(qǐng)到了王永生、江風(fēng)益、申德振，馬於光，徐春祥、趙德剛、張建華教授等多位杰出的中青年專(zhuān)家作大會(huì)邀清報(bào)告。

二、求真務(wù)實(shí)、創(chuàng)新發(fā)展。大會(huì)在學(xué)術(shù)上不僅關(guān)注了學(xué)科建設(shè)、原創(chuàng)理論，也注重基礎(chǔ)研究與成果轉(zhuǎn)化的結(jié)合，真正地將知識(shí)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，獲得了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)機(jī)發(fā)光材料、芯片制造等關(guān)鍵技術(shù)，打破了發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷半導(dǎo)體照明核心技術(shù)的局面。有機(jī)電致發(fā)光材料與器件研究方面也取得了新的進(jìn)展，結(jié)合國(guó)內(nèi)有機(jī)發(fā)光的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，正在進(jìn)行“彎道超車(chē)”，向國(guó)際先進(jìn)水平邁進(jìn)。

會(huì)議期間召開(kāi)了第13屆中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)會(huì)員代表大會(huì)，選舉產(chǎn)生了第13屆發(fā)光分會(huì)委員會(huì)及其領(lǐng)導(dǎo)班子。會(huì)上授予江風(fēng)益“中國(guó)發(fā)光學(xué)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)”，曲松楠、邵明和戴鵬鵬分別獲得“第7屆徐敘瑢發(fā)光學(xué)優(yōu)秀青年學(xué)術(shù)論文獎(jiǎng)”，10位青年學(xué)者獲得“優(yōu)秀墻報(bào)獎(jiǎng)”。本次會(huì)議獲得了國(guó)內(nèi)與會(huì)專(zhuān)家的一致好評(píng)。中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)名譽(yù)主任范希武教授高度評(píng)價(jià)了此次會(huì)議，稱(chēng)這是一場(chǎng)學(xué)術(shù)水平很高的國(guó)內(nèi)發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)盛會(huì)，還對(duì)主要承辦單位上海大學(xué)，特別是具體承辦者張建華和王子興及其團(tuán)隊(duì)為會(huì)議的成功召開(kāi)所付出的辛勞表示誠(chéng)摯的感謝.本次會(huì)議必將對(duì)推動(dòng)我國(guó)發(fā)光學(xué)事業(yè)的研究與發(fā)展，對(duì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)外同行的學(xué)術(shù)交流與合作起到重要作用。第15屆全國(guó)發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議將于2019年在長(zhǎng)春市召開(kāi)，會(huì)議將由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所承辦，劉可為研究員任組織委員會(huì)主任。

王子興

中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)第13屆委員會(huì)第1次會(huì)議和第13屆委員會(huì)常務(wù)委員會(huì)第1次會(huì)議紀(jì)要

中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)第13屆委員會(huì)第1次會(huì)議于2016年11月16日在上海召開(kāi)。會(huì)議由上屆委員會(huì)主任王永生研究員主持。與會(huì)的新一屆委員根據(jù)上屆常務(wù)委員會(huì)的推薦，以無(wú)記名投票的方式選舉了中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)委員會(huì)的常務(wù)委員11名(見(jiàn)附件1)。趙東旭研究員介紹了第二屆發(fā)光學(xué)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)和第七屆徐敘瑢發(fā)光學(xué)青年優(yōu)秀論文獎(jiǎng)評(píng)審情況。在第13屆委員會(huì)第1次會(huì)議上，經(jīng)過(guò)充分的討論和表決，與會(huì)委員一致同意第15屆全國(guó)發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所承辦，并聘任劉可為研究員為會(huì)議組織委員會(huì)主任，會(huì)議將于2019年召開(kāi)。

之后，中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)第13屆委員會(huì)召開(kāi)了常務(wù)委員會(huì)第1次會(huì)議。到會(huì)的常委首先以無(wú)記名投票的方式選舉出了中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)第13屆委員會(huì)的主任和3名副主任(見(jiàn)附件2)。在新一屆發(fā)光分會(huì)主任申德振研究員的主持下，常務(wù)委員會(huì)就以下幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了討論:

1)由申德振主任提名，討論并確定中科院長(zhǎng)春光機(jī)與物理所趙東旭研究員為發(fā)光分會(huì)的秘書(shū)長(zhǎng)；劉可為研究員為副秘書(shū)長(zhǎng)；

2)繼續(xù)聘任徐敘瑢院士，吳伯僖教授，蘇鏘院士，范希武研究員為中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)名譽(yù)主任；

3)討論通過(guò)了由《發(fā)光學(xué)報(bào)》主編申德振研究員提出的《發(fā)光學(xué)報(bào)》第12屆編委會(huì)委員和副主編的名單(見(jiàn)附件3)；

4)經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論，決定“第二屆發(fā)光學(xué)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)”授予南昌大學(xué)江風(fēng)益教授；“第七屆徐敘瑢發(fā)光學(xué)優(yōu)秀青年論文獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)授予曲松楠博士(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)，二等獎(jiǎng)授予邵明博士(北京交通大學(xué))和戴鵬鵬博士(新疆伊犁師范學(xué)院)。

趙東旭

附件1：

中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)第13屆委員會(huì)常務(wù)委員(以漢語(yǔ)拼音為序)

江風(fēng)益 劉益春 彭俊彪 申德振 湯子康 王永生 徐春祥

許 武 張國(guó)義 張洪杰 劉 雷

附件2：

中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)第13屆委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)成員

主 任:申德振

副主任:王永生 劉益春 許 武

秘書(shū)長(zhǎng):趙東旭

副秘書(shū)長(zhǎng):劉可為

附件3：

《發(fā)光學(xué)報(bào)》第12屆編委會(huì)名單

國(guó)際顧問(wèn):MELTZER Richard S，YOKOYAMA Meiso

名譽(yù)主編:徐敘瑢 范希武 王立軍

主 編:申德振

副主編:江風(fēng)益 劉益春 湯子康 徐春祥 許 武 張洪杰 付國(guó)柱

委 員:侯延冰 江風(fēng)益 黎大兵 林 君 劉益春 呂有明 彭俊彪 邱 勇單崇新 申德振 申澤驤 宋宏偉 湯子康 王啟明 王曉華 王笑軍王永生 王育華 夏建白 徐春祥 許 武 嚴(yán)純?nèi)A 尹 民 印壽根張保平 張國(guó)義 張 宏 張家驊 張洪杰 鄭海榮

第十屆全國(guó)有機(jī)發(fā)光和光電性質(zhì)學(xué)術(shù)會(huì)議第一輪會(huì)議通知

“全國(guó)有機(jī)發(fā)光和光電性質(zhì)學(xué)術(shù)會(huì)議”是每?jī)赡昱e行一次的全國(guó)性專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)活動(dòng)，旨在為國(guó)內(nèi)外從事有機(jī)光電材料與器件研究的專(zhuān)家、學(xué)者和企業(yè)家提供一個(gè)良好的學(xué)術(shù)交流、展示最新成果的平臺(tái)，探討有機(jī)光電材料及器件的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，同時(shí)也是對(duì)近兩年來(lái)在有機(jī)光電領(lǐng)域所取得的研究成果和技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行一次全面、集中的檢閱。本屆學(xué)術(shù)會(huì)議將于2017年7月7日至7月9日在具有2500年悠久歷史的文化古城山西省太原市召開(kāi)，由太原理工大學(xué)承辦，會(huì)議將邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外多位院士和著名專(zhuān)家學(xué)者參會(huì)并作大會(huì)報(bào)告。謹(jǐn)此，我們熱忱歡迎廣大專(zhuān)家學(xué)者、相關(guān)企業(yè)的工程技術(shù)人員和研究生蒞臨大會(huì)!

會(huì)議將在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛開(kāi)展征文活動(dòng)，真誠(chéng)希望有機(jī)光電研究領(lǐng)域的專(zhuān)家、學(xué)者與研究生，以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員踴躍投稿并到會(huì)交流，展示最新研究成果及應(yīng)用、開(kāi)發(fā)實(shí)踐中的成績(jī)和寶貴經(jīng)驗(yàn)。

(一)征文專(zhuān)題

會(huì)議征文內(nèi)容包括但不限于如下幾個(gè)領(lǐng)域:

有機(jī)發(fā)光理論與有機(jī)發(fā)光材料

有機(jī)發(fā)光器件及其制備技術(shù)

有機(jī)光伏及鈣鈦礦電池理論、材料與器件

有機(jī)薄膜晶體管理論、材料與器件

新型有機(jī)光電材料與器件:傳感、存儲(chǔ)、激光與非線性光學(xué)等

新型有機(jī)光電產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)

(二)時(shí)間節(jié)點(diǎn)

會(huì)議時(shí)間:2017年7月7日－7月9日

論文摘要提交截止日期:2017年5月20日

論文摘要錄用通知日期:2017年6月1日

網(wǎng)上注冊(cè)、繳費(fèi)截止日期:2017年6月10日

論文全文提交截止日期:2017年7月1日

(三)會(huì)議論文提交事項(xiàng)

論文力求反映有機(jī)光電領(lǐng)域的最新成果且尚未在國(guó)內(nèi)外刊物上發(fā)表過(guò)，主題明確、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、論述嚴(yán)謹(jǐn)、結(jié)論明確。

請(qǐng)將投寄的論文摘要和全文通過(guò)會(huì)議網(wǎng)址提交(http://oel2017.tyut.edu.cn)。論文摘要模板可在會(huì)議網(wǎng)站中下載；論文全文格式請(qǐng)登陸《發(fā)光學(xué)報(bào)》網(wǎng)站(http://www.fgxb.org)，按照稿件模板撰寫(xiě)。

本次會(huì)議征集的論文全文，組委會(huì)將擇優(yōu)推薦給EI收錄的中文核心期刊《發(fā)光學(xué)報(bào)》刊登發(fā)表。

本次會(huì)議將評(píng)選墻報(bào)展示的優(yōu)秀論文進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。

會(huì)議詳細(xì)信息和進(jìn)展情況請(qǐng)?jiān)L問(wèn)會(huì)議網(wǎng)址:http://oel2017.tyut.edu.cn

聯(lián)系方式

地 址:山西省太原市迎澤西大街79號(hào)太原理工大學(xué)材料館

名 稱(chēng):太原理工大學(xué)新材料界面與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

聯(lián)系人:秦 蕾 13623665546；王 華 13834637553

電 話:0351-6018010 傳 真:0351-6018010

電子郵箱:OEL2017＠tyut.edu.cn

第十屆全國(guó)有機(jī)發(fā)光和光電性質(zhì)學(xué)術(shù)會(huì)議組委會(huì)

2016年12月16日

Research on Color Mixing and Optimization of
RGBW-LEDs Based on Genetic Algorithm

XIONG Chen-yu1，WU Yu-xiang1?，WEN Shang-sheng2
(1.College of Automation Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China；2.State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)?Corresponding Author，E-mail:xyuwu＠scut.edu.cn

A relationship equation between the target chromaticity coordinate and the duty cycle based on the principle of RGBW color mixing and pulse width modulation(PWM)was established. The multi-constraint optimization simulation of the luminous flux and the general color index of mixed light based on genetic algorithm was carried out on Matlab program by selecting thirteen groups of target color temperature in the temperature range from 3 571 to 11 082 K，which was further verified by the experiments.The results show that the luminous flux can reach up to 166.062 lm under the maximum optimization of luminous flux，while Racan reach up to 88.3 under the maximum optimization of general color index.Finally，the genetic algorithm was used to simultaneously optimize the luminous flux and general color index.It can ensure that the mixed light has high luminous flux to satisfy the demand of the current lighting manufacturing while the general color index exceeds 82.

optoelectronics；dynamic color temperature；genetic algorithm；RGBW color mixing；light emitting diode

TN206；TN312＋.8

A

10.3788/fgxb20173802.0254

1000-7032(2017)02-0254-12

2016-08-14；

2016-09-21

廣東省科技計(jì)劃(2011A081301017，2012A080304001，2012A080304012，2013B090600048)資助項(xiàng)目Supported by Science and Technology Project of Guangdong Province(2011A081301017，2012A080304001，2012A080304012，2013B090600048)