光源常用光品質參數（二）：光源顯色性

文章來源:恒光電器

發布時間:2016-06-18

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大家一定都有這樣一些經歷：在一些光源下看到的物體的顏色與其在印象中的顏色差異很大，非常不真實，如路燈；明明在櫥窗中看到的蠻好的衣服色彩搭配，LED照明工程，放置到室外色彩感覺就不對了；其實這都是光源顯色特性所造成的。學術上通常把光源對物體色外貌所產生的影響稱為顯色，而將光源固有的顯色特性稱為顯色性（Color Rendering Property）。光源的光譜功率分布決定了光源的顯色性，具有連續光譜分布的光源均有較好的顯色性，如日光、白熾燈等，室外照明，而光源的色溫和顯色性之間沒有必然的聯系，因為具有不同光譜分布的光源可能有相同的色溫，但是其顯色性可能差別很大。  

CIE顯色指數

國際照明委員會（CIE）對顯色性的定義如下：

The effect of an illuminant on the colour appearance ofobjects by conscious orsubconscious comparison with their colour appearanceunder a reference illuminant

CIE13.3-1995標準定義了光源顯色性評價方法。標準規定評價色溫在5000K以下的光源的顯色性時，CCC認證，將5000K以下的相同色溫的黑體作為參考光源，認為對應黑體的顯色指數為100；把相同色溫的標準照明體D作為評價色溫在5000K以上的高色溫光源顯色性的參考光源。在評價光源的顯色性時，采用一套共14種試驗色用于光源一般顯色指數和特殊顯色指數的計算，其中R1-R8代表了各種不同的常見顏色，其飽和度適中、明度值接近相等；而R9~R14號共6種試驗色是一些飽和色和皮膚色，專用于特殊顯色指數的計算，常見的R9就是專門針對紅色的光源顯色性。

CIE顯色性計算方法中14個測試樣品

接著，計算待測光源及試驗色在待測光源下的1960 UCS色品坐標，并通過von kries色適應修正。然后，計算在CIE1964均勻顏色空間內試驗色在待測光源與參考光源下的總色位移，CCC認證，口碑，分別記為Ei(i為14種試驗色的序號，超市照明，即i = 1, 2, 3, …, 14)，辦公照明，那么計算出各種試驗色的特殊顯色指數Ri為：

Ri= 100-4.6Ei

光源的顯色指數越高，其顯色性越好。如果Ri = 100，表示該號試驗色樣品在待測光源下與參考光源照明下的色品坐標一致。

由1~8號試驗色求得的8個特殊顯色指數取平均值稱為一般顯色指數CIE Ra。

CIE Ra計算流程

下表為一些常用光源的顯色性參數僅供參考，日常應用一般CIE Ra在80及以上即可，若90以上則可較好的還原物體在日光或黑體照明下的色彩。

其他顯色指數

由于LED技術的大力發展，CIE顯色指數評價指標對于LED顯色性的評價往往有所偏差，有些LED的CIE Ra顯色指數較高，但實際的顯色效果不佳；為了更好地描述光源的顯色性指標，國際相關研究者陸續推出了多種計算方法如IES TM30-15、CQS、CRI2012、mCRI、FCI，GAI等，電工照明，用于改進CIE顯色性評價方法的不足；原理上基本計算步驟與上述一致，對試驗色的選擇、參考光源的選擇、色適應公式的選擇、試驗色的飽和度等進行了重新考量和優化；目前IESTM30-15的認同度最高，且最有可能成為國際標準。

IES顯色指數

北美照明學會（IES）于2015年5月18日在歷時兩年的工作后正式發布了對于光源顯色能力的新的評價方法——IESTM-30-15 IES Method for evaluating Light Source Color Rendition。這一新的評價體系由IES顏色質量工作組（IES ColorMetrics Task Force）提出，技術資訊，該工作組共有8位委員：Mike Royer博士（美國西北太平洋國家實驗室）、Yoshi Ohno博士（美國NIST）、Kevin Houser博士（美國賓夕法尼亞州立大學）、Minchen Wei博士（香港理工大學）、Paul Fini博士（CREE）、AurelienDavid博士（Soraa）、Kees Teunissen博士（Philips）和Randy Burkett（美國Randy Burkett照明設計事務所）。該文件在經過IES顏色委員會、技術審查委員會和董事會審查后批準通過。

相比于現有的CIE顯色指數CRI，IES的這個新的評價方法有幾個重大的改革：

1. 雙指標：評價光源顯色不再僅僅使用一個指標，LED球泡燈，而是由兩個指標——Rf和Rg。Rf用于表征各標準色在測試光源照射下與參考光源相比的相似程度（100代表完全相同；0代表差別很大）；Rg則代表各標準色在測試光源下與參考光源相比飽和度的改變（100代表飽和度相同，大于100表示光源可以提高顏色的飽和度，低于100則代表顏色的飽和度在測試光源下較低）。