本项目面向智能照明、健康睡眠和人因照明场景。传统 LED 照明通常只关注亮度、色温和基础显色效果，难以量化不同光谱对人体生物节律、褪黑素抑制和睡眠质量的影响。本项目基于 LED 光谱功率分布 SPD 数据，建立光源颜色特性、显色质量和生理节律效应的综合评估模型，并进一步对多通道 LED 进行权重优化，使其能够在日间提供接近自然光的高色温照明，在夜间降低 mel-DER 以减少对睡眠节律的干扰。项目适用于智能台灯、健康照明系统、办公照明优化、睡前助眠灯光设计和 LED 光源研发评估等场景。
本项目实现了一个可调控生物节律 LED 光源分析与优化系统，主要功能包括：
1）读取并清洗 LED 光谱功率分布 SPD 数据，完成波长、功率和单位的预处理；
2）基于 CIE 色度学模型计算相关色温 CCT 和色偏差 Duv；3）基于 TM-30 显色评价方法计算保真度指数 Rf 和色域指数 Rg；4）基于 CIE S 026/E 生理节律模型计算褪黑素日光照度比 mel-DER；5）针对深红、绿、蓝、暖白、冷白五通道 LED，使用优化算法求解日间照明模式和夜间助眠模式下的最优通道权重；6）模拟一天中太阳光谱变化，生成早晨、正午、傍晚等代表时刻的目标光谱与合成光谱对比图；7）对睡眠实验数据计算总睡眠时间、睡眠效率、入睡潜伏期、深睡眠比例、REM 比例和夜间醒来次数，并进行统计检验和可视化分析。
项目使用 Python 完成核心算法开发，主要采用 NumPy、Pandas 进行光谱数据处理，使用 SciPy 完成插值、数值积分、最优化和统计检验，使用 Matplotlib/Seaborn 输出光谱曲线、通道权重、热力图和统计图。我的实现重点包括：将 SPD 数据统一插值到 380-780nm 波长区间，基于 CIE 1931/1960 色度空间计算 CCT 与 Duv，基于 TM-30 流程计算 Rf/Rg，基于 CIE melanopic 响应函数计算 mel-DER；在多通道 LED 优化中，构建非负归一化权重约束，引入 CCT、Duv、Rf、Rg、mel-DER 的罚函数，并使用差分进化算法搜索最优权重组合；在全天模拟中，按时间点拟合太阳光谱变化并输出对比图；在睡眠验证中，对 11 名被试、3 种光照环境下的睡眠阶段数据进行指标提取、显著性检验和效果量分析。最终形成了可复现实验代码、CSV 结果文件、可视化图表和完整建模报告。
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