第32卷，第6期 2012年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
LED可变光谱光源的多光谱拟合反演研究
倪俊雄"，白廷柱1，徐英莹1.2
1.北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京100081 2.中国计量科学研究院光学所，北京100013
Vol. 32,No.6,pp1606-1610
June,2012
摘要利用多个不同光谱的LED单元成功拟合出几种特征明显的常见标准光源光谱。重点研究了如何通过目标光谱的特性反向找到所需要的LED的赖带分布和最小使用的LED数目，进而利用所得结果对原有
拟合模型进行条件判别和改进。对一此实测的目标光谱进行了模拟仿直，取得了较为理期的结果。关键词LED单元；最小二乘拟合；光谱反演
中图分类号：0433.4
引言
文献标识码：A
D0I:10.3964/i.issn.1000-0593(2012106-1606-05
及能产生符合目标光谱要求的最小LED的个数，这样将可以大大简化基于LED的光源设计，缩短光源的设计时间和节约研制成本。
目前，基于LED的光诺可调光源正在进入光谱测量仪器设备行列，如美国国家标准和技术协会(NIST)和波兰的比亚威斯托克工业大学（BialystokUniversityof Technology）于2006年研制出了LED光谱可调的积分球光源[]，并将之应用于辐射度、光度以及色度的光学计量上。在环境光照明上，荷兰的飞利浦于2009年成功做出光谱可调LED显示展板，用以研究不同光谱照明条件下人体的感知度和舒适度。在这基于LED的光谱合成系统中，都是首先在不同光谱频带上确定LED分布，然后是确定LED的个数，通过数目较多和不同光谱分布的LED单元，以及通过对单个LED的电流控制改变能量，实现光讲可调[。
按照传统理论分析和国内外的实验结果，峰值波长间隔采用20nm分布的LED灯组无法仿真很多光谱，所仿真出的光谱曲线失真严重。只有峰值波长间隔在10nm或10mm 以下的LED单元才能较好的仿真出常见的标准等光谱和其他多种光谱]，款月前市场上LED的产品面言，在380～ 780nm可见光波段峰值波长间隔10nm的40个或者50多个LED单元还是可以找到的，但却基本无法找齐80个峰值波长间隔5nm的LED单元，同时其耗费也很大。
般的工程，需要的是符合工程实际要求的最简单、最
低成本的实用型照明光源，这个光源必须满足工程需要的特性光谱曲线。因此，可以考虑通过给定的目标光谱进行光谱反演，反向推得工程实际中所需要的LED光谱频带分布以
收稿日期：2011-10-23，修订日期：2012-01-20
本工作将从目标光谱人手，通过对目标光谱进行拆分并进行主成分分析得到LED光谱分布，并通过最小二乘法拟合仿真目标光谱，进而通过相关系数分析获得实现目标光谱的最小LED单元数目。
多光谱拟合
目前，进行光诺拟合的主要方法是选代算法。成热的透代算法有很多种，如美国NIST发表的最速梯度法"，以及在光谱研究领域常用的最小二乘法等，因最小二乘法具有运算效率高，对矩阵操作方便等优点，故选用最小二乘法进行拟合计算。
最小二乘拟合算法：
首先根据光谱叠加原理得到LED的光谱合成模型[)]
L(a) =kS,(a)
(1)光谱离散采样，构造目标光谱矩阵
S(t) = [, + , *, T
式中，t为目标光谱的离散采样点个数，
(2)构造LED光谱矩阵Sum(i)和LED单元N,(t)
Sum(i)=[N,(t),N,(t),*,N;()
(1)(2)
(3)
式中，t为LED单元离散采样点个数，i为拟合单元个数决定拟合矩阵的大小以及仿真的精度，LED单元越多仿真的精度越高。
基金项目：国家自热科学基金项目(10774143)和科技部质检公益行业科研专项基金项目(200810008)资助
作者简介：倪俊雄，1984年生，北京理工大学光电学院博士研究生
*通讯联系人
万方数据
e-mail; tzhbai@bit, edu cn
email; njxnjx2010@163, com