LED光源顯色性的評價方法

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-04-10

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 顏色是人的感覺之一,，它總是與觀察者個人的主觀體驗有關(guān)。每個人看到一種顏色后的感覺,，別人難以知曉,。所以顏色的研究總是充滿了神秘的想象。同時,，顏色又使世界變得五彩繽紛,，視覺藝術(shù)、圖象顯示與傳輸,、紡織品印染,、彩色印刷等，都離不開顏色的研究,。因此顏色的研究,、對顏色進行客觀的定量的描述，成為許多科學(xué)家研究的對象,。　　

牛頓在1664年用棱鏡把白色的太陽光色散成不同色調(diào)的光譜,，奠定了光顏色的物理基礎(chǔ)。1860年麥克斯韋用不同強度的紅、黃,、綠三色光配出了從白光一直到各種顏色的光,，奠定了三色色度學(xué)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,，1931國際照明委員會建立了CIE色度學(xué)系統(tǒng),，超市照明，并不斷完善,。如今CIE色度系統(tǒng)已廣泛用于定量地表達(dá)光的顏色,。　

顏色離不開照明,，只有在光照下物體才有可能顯示出顏色,，而且光的顏色對人們的心理有非常大的影響。同濟大學(xué)楊公俠教授已在他的專著《視覺與視覺環(huán)境》一書的第五章中,，作了非常精采的描述。

在不同光源照射下,，同一個物體會顯示出不同的顏色,。例如綠色的樹葉在綠光照射下，有鮮艷的綠色,，在紅光照射下近于黑色,。由此可見，光源對被照物體顏色的顯現(xiàn),，LED球泡燈,，起著重要的作用。光源在照射物體時,，能否充分顯示被照物顏色的能力,，稱為光源的顯色性。

1965年,，國際照明委員會推薦在CIE色度系統(tǒng)中,，用一般顯色指數(shù)Ra來描述光源的顯色性。一般顯色指數(shù)Ra應(yīng)用得還很成功,，已被照明界廣泛接受,，但是也存在一些問題，本文將為光源顯色性的評價方法,，以及近年來的進展作一介紹,。

一、一般顯色指數(shù)Ra

光源顯色性的評價方法,，希望能夠既簡單又實用,。然而簡單和實用往往是兩個互相矛盾的要求。在CIE顏色系統(tǒng)中，一般顯色指數(shù)Ra就是這樣一個折衷的產(chǎn)物：它比較簡單,，只需要一個100以內(nèi)的數(shù)值,，就可以表達(dá)光源的顯色性能，Ra=100被認(rèn)為是最理想的顯色性,。

但是,，有時候人們的感覺并非如此。例如在白熾燈照射下的樹葉,，看上去并不太鮮艷,。問題在哪里？我們來討論一下什么是一般顯色指數(shù),�,！�

為簡便起見，我們這里只討論一般顯色指數(shù)Ra的主要構(gòu)成方法,，而不討論它的具體計算方法,。

事實上，我們在日常生活里,，常常在檢驗光源的顯色性,。許多人都有這樣的經(jīng)驗，細(xì)心的女士在商場買衣服的時候,，常常還要到室外日光下再看一看它的顏色,。她這樣做，實際上就是在檢驗商場光源的顯色性：看一看同樣一件衣服,，在商場光源的照明下和在日光的照明下,，衣服的顏色有什么不同。所以描述光源的顯色性,，家用照明,，需要兩個附加的要素：日光（參考光源）和衣服（有色物體）。

舉個栗子：我一位朋友,，家里裝修買木地板,。

在店里看到的木地板顏色是這樣子的：

送到家里安裝的時候，太陽光照進來,，發(fā)現(xiàn)是這樣子的：

她不由感慨：展示廳里的燈光猶如女人化妝一樣,，LED照明品牌，卸了妝之后根本不是原來那個面目,！

在CIE顏色系統(tǒng)中,，為確定待測光源的顯色性， led亮化工程公司,，首先要選擇參考光源,，并認(rèn)為在參考光源照射下,，被照物體的顏色能夠最完善的顯示。CIE顏色系統(tǒng)規(guī)定,，在待測光源的相關(guān)色溫低于5000K時,，以色溫最接近的黑體作為參考光源；當(dāng)待測光源的相關(guān)色溫大于5000K時,，用色溫最相近的D光源作為參改光源,。這里D光源是一系列色坐標(biāo)可用數(shù)字式表示、并與色溫有關(guān)的日光,。

在選定參考光源后,，還需要選定有色物體。由于顏色的多樣性,，需要選擇一組標(biāo)準(zhǔn)顏色,，使它們能充分代表常用的顏色。CIE顏色系統(tǒng)選擇了8種顏色,，它們既有多種色調(diào),，又具有中等明度值和彩度。

在u-v顏色系統(tǒng)中,，測定每一塊標(biāo)準(zhǔn)色板,，在待測光源照射下和在參考光源照射下色坐標(biāo)的差別，即色位移ΔEi,，就可得到該色板的特殊顯色指數(shù)Ri。Ri=100—4.6ΔEi　　

對8塊標(biāo)準(zhǔn)色板所測得的特殊顯色指數(shù)Ri取算術(shù)平均,，就得到了一般顯色指數(shù)Ra,。可見光源的一般顯色指數(shù)Ra的最大值為100,，認(rèn)為這時光源的顯色性最好,。

二、一般顯色指數(shù)Ra的局限性　　

盡管一般顯色指數(shù)Ra簡單實用,，但是它在許多方面表現(xiàn)出嚴(yán)重不足,。

首先，顏色是人們主觀的感覺,，不是物體固有的屬性,，它與照明條件、觀察者,、輻照度,、照度、周圍物體和觀察角度等有關(guān),，并不存在什么所謂“真實顏色”,。但是由于在CIE系統(tǒng)中,，已定義Ra在近似黑體的輻射下達(dá)最高值100，所以燈泡制造商都有意識地設(shè)計燈泡,，使在用它照射物體時的顯色性與黑體或日光照射時盡可能相近,。這意味著光源的光譜分布與黑體或日光有偏離時，會使顯色指數(shù)下降,。例如用紅,、綠、蘭三個單色LED組成的白光LED,，當(dāng)在它的一般顯色指數(shù)Ra較低時,，它的顯色性有時并不一定很壞�,！　�

但是事實上,，許多研究者Judd、Thorntou和Jerome已證實人們不一定最喜歡CIE所規(guī)定的參考光源照明時的顏色,。例如前面已經(jīng)提到的用色溫很低的白熾燈照射綠色的樹葉,，并不一定是最好的選擇。規(guī)定在黑體或日光照射時顯色指數(shù)為最佳值Ra = 100,，存在疑問,。

CIE規(guī)定的參考光源是與待測光源的相關(guān)色溫最接近的黑體或日光，它們都是輻射連續(xù)光譜的光源,，具有多種顏色的光譜成分,。當(dāng)色溫在6500K時，其長短波的光譜功率分布較為均衡,，作為參考光源應(yīng)該說較為合理,。但當(dāng)色溫在400K以下時，光譜功率分布嚴(yán)重不對稱,，蘭色的短波光譜功率遠(yuǎn)小于紅色的長波光譜功率,，其顏色偏向紅色，作為參考光源存在疑問,�,！�

在CIE顏色系統(tǒng)中，CCC認(rèn)證,，8塊標(biāo)準(zhǔn)色板都是處在中等明度和色飽和度,，在u~v 系統(tǒng)中為等距離間隔。它們對于室內(nèi)照明,，技術(shù)資訊,，可認(rèn)為已能充分代表各種常用顏色。但在室外照明時,，CE認(rèn)證,，往往存在一些色飽和度較高的顏色,，這8塊標(biāo)準(zhǔn)色板已不能充分代表常用顏色。

許多學(xué)者認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)色板數(shù)太少,，是一般顯色指數(shù)的另一個不足,。雖然CIE還有9—14號色飽和度較高的6塊色板，但它們并不包含在一般顯色指數(shù)Ra之中,。在照明實踐中,，人們熟知的顏色為皮膚、樹葉,、食品等,，它們的顏色極為重要，但它們都被排除在一般顯色指數(shù)之外,。

Seim曾提議用20塊標(biāo)準(zhǔn)色板,，但由于這會使計算變得太復(fù)雜而被拒絕。當(dāng)前,，計算機普遍使用,，似乎這個提議又得重新考慮。

由于光源的顯色性評價存在這兩大問題,、許多其它的評價方法引起廣泛興趣,，恒光電器,照亮您的生活，本文將就作者所知作一簡要介紹,。

三,、夫勒特利指數(shù)Rf