基于色彩表现力与昼夜节律效应协同调控的LED动态光谱优化策略研究

本文提出一种基于非支配排序遗传算法（NSGS-II）的LED动态调控方法，通过脉冲宽度调制（PWM）技术精准控制五波长LED混合比例，在保障高电视照明一致性指数（TLCI>80）和色温匹配精度（ΔCCT<50K）的同时，实现黑视蛋白刺激比率（M/P Ratio）在低/高色温范围内分别提升19.4%和15.3%，为影视照明领域提供了兼顾色彩保真度与人体非视觉健康效应的创新解决方案。

　　

^章节精选

^{通过最小二乘法优化LED组合}

本研究采用CIE S 026:2018标准推荐的黑视蛋白光谱效率函数S_mel(λ)定量评估光源非视觉生物效应。测试了27种峰值波长间隔35nm、半高宽（FWHM）10-100nm的单色LED相对光谱功率分布（SPD），如图1所示。

^{混光结果分析}

为探究色品偏差D_uv与黑视光比（M/P Ratio）、电视照明一致性指数（TLCI）的关联性，将适应度函数中k₄设为0，在不将D_uv纳入优化目标或约束条件下执行遗传算法优化。图4与图5展示了四种典型色温（2700K、4000K、5000K、6500K）下精英个体的D_uv与M/P Ratio、TLCI的关联性，所有个体色温偏差均控制在50K以内。

^结论

本研究提出了一种针对不同摄影色彩需求定制的LED动态光谱调控方法。基于NSGA-II算法，成功实现了色彩呈现能力最大化与黑视蛋白刺激比率优化的平衡，并可根据照明需求灵活调整D_uv约束。该研究建立了包含色度指标、摄像机光谱响应与非视觉效应的多维协同优化模型。