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聊聊光源显色性是什么?

发布时间:2015-09-25   点击率:1767  

 来源:中国之光网

    下面两盘铁板串串,你更想吃哪一盘?
 


 
    在超市看到的水果是左边这样令人垂涎欲滴的,但在路边摊看到的水果却这样暗淡无光。
 

 
    在服装店试穿时裙子明明是左边酱紫的,回家后却发现裙子是右边辣样的!怒摔!差评!
 

 
    还我帅砸的小哇,灯光师你走不走心、专不专业!!
 

 
    很多人都有上述的经历,且懂得造成如此不同的原因大约是与灯光有关。但灯光究竟何以至此?那就要聊聊光源的显色性了。
 
    什么是光源的显色性和显色指数
 
    光源对物体的显色能力称为显色性,即光源对于物体自然原色的呈现程度。是通过与同色温的参阅或基准光源(白炽灯或画光)下物体外观颜色的比较,同一物体在不同的光源和在太阳光下能显示出不同的色貌。如果物体在某一灯具下的色貌与在太阳光下显示的色貌相近,我们称这个灯具为“显色性好(高)的灯具”。通常用"显色指数"(Ra)来表示。
 
    国际照明委员会(CIE)将太阳光的显色指数定为100,即为最理想的显色性,并规定了15个测试颜色,用R1-R15分别表示这15个颜色的显示指数。CIE把它分为一般显色指数(R1-R8)和特殊显色指数(R9-R14)。1-8号颜色样品选自孟塞尔色标,包含各种有代表性的色调,都具有中等彩度和明度;R9-R14分别是饱和度较高的红、黄、绿、蓝、白和叶绿色,在亚洲,还增加了亚洲女性肤色R15。这15个得分点,就是参照测色法里面选取的15个颜色样品,光源的显色性好不好,就是看它在这15个得分点的分值。
 
    显色指数R1-R15
 
    评价光源显色性优劣主要是考量其对R1-R8 8种自然色,R9-R15 7种试验色,合计15种颜色的还原水平,而我们通常所讲的Ra指的是光源对R1-R8 8种自然色还原水平的数据平均值。R9-R15是没有计算在内的。
 
    尽管一般显色指数Ra简单实用,但是它在许多方面表现出严重不足。许多学者认为标准色板数太少,是一般显色指数的另一个不足。虽然CIE还有9—15号色饱和度较高的6块色板,但它们并不包含在一般显色指数Ra之中。在照明实践中,人们熟知的颜色为皮肤、水果、树叶、食品等,它们的颜色极为重要,但它们都被排除在一般显色指数之外。
 
    什么是R9?
 
    R9尤为重要,从上图中可以看出,R9就是灯具显色指数中对红色的显示要求,数值越大对红色的还原性就越高。
 
    由于目前产生白色光 LED 的主流方法仍然是 YGA LED 方式,它发射的光谱主要是黄绿光,因为黄绿光的电光转换效率较高,所以这类 LED 中红光成分较为缺乏,从而导致这类 LED 光源的饱和红色(R9)多为负值。LED厂商经常面对充满矛盾的目标,比如成本和性能,市场上不少便宜的灯具R9都小于0,这与红色荧光粉的市场售价较高、国内市场各灯具厂家所标注的显色指数均为一般显色指数,忽略特殊显色指数有关。目前美国已有相应标准,美国能源之星要求,LED产品的R9值必须大于0。
 
    R9显色指数值的高低有何影响?
 
    人眼中红色、绿色和蓝色三种锥状细胞具有不同的灵敏度,如果缺少红光,绿光最敏感,将使人眼中绿光与蓝光形成青色的映像,使颜色复现的色域大大减小,不仅造成照明场景呆板和无趣,而且还影响了照明环境质量,所以规范要求R9大于零。
 
    选择合适显指的照明光源,主要是根据被照物颜色来决定的,如文章开头的四组对比图中,左边的铁板串串采用了R9显色指数较高的光源,所以看起来更光泽美味;左边的红裙子也是采用了R9显色指数较高的光源,所以看起来颜色更鲜艳明亮;左边超市的水果由于采用的光源Ra显色指数良好,所以看起来更新鲜,更令人垂涎欲滴;左边人物的皮肤采用了R15显色指数较高的光源,所以少了暗沉。
 
    室内应用方面,特殊显色指数,尤其是R9的重要性尤其体现在住宅、零售商店、及酒店照明等场合。对于超市和商店的肉制品、水果、鲜花橱窗的照明光源,R9显色指数就显得尤为重要,尤其是作为商超照明主力的LED射灯的R9值也就更不能为负数;R9越高,家庭的气氛显得更加温馨;而对于演播厅、摄影棚等需要真实再现皮肤颜色的场合,照明光源的R15指数绝不能低;博物馆、美术馆等场所则要求对所有的颜色都能高度真实还原,对Ra和R1-R15指数的要求就更为严格。
 
    在医院照明,尤其是门诊以及病房等场合,显色特性的考量更加重要,只有较高的显色性,才能够反映病人真实的肤色,对手术及治疗将产生极为重要的影响,显色性不高的光源还有可能导致诊治偏差,因此,这类场合的显色性评价更为重要。
在室外照明方面,对显色指数要求高的有建筑物的照明,例如用于建筑表面照明的洗墙灯和用于景观照明的泛光灯等。建筑物照明应用中,低显色指数会严重损害被照建筑或景观的美观性。
 
    如何选择合适显色指数的光源
 
    不同光源有不同的显色性,如白炽灯、荧光灯和LED等。用于计算一般显色指数的8种色样它们用于衡量光谱连续且频带较宽的光源的显色性具有不错的结果,而对于评价波形陡峭且频带狭窄的光源,红光成分较低、对红色显示具有天然缺陷的LED光源则会产生问题。
 
    随着LED照明市场快速增长,消费者和生产商对照明灯具的光品质追求越来越重视。照明灯具不但需要满足光度(照度、亮度、光通量、光强等)评价,同时色度表现的评价——显色性也非常重要。?目前主要问题是如何找到适合评价LED显色性的测试方法和测试工具。
 
    基于光谱的测量理念,SPIC-200光谱彩色照度计对LED照明产品的显色性进行了更加深入的分析,可准确测量一般显色指数及特殊显色指数,如R9值,更加准确的定量色彩的感知。同时,体积小巧紧凑,一手触控,完全满足现场照明的便携需求,摆脱了以往只能通过安装式大型设备测量显色指数的局限,让客户便捷地了解到照明光源的显色性。
 
可测量参数
1) 相对光谱功率分布P(λ)
2) 光谱辐照度E(λ)
3) 色品坐标:(x,y)、(u,v)、(u’,v’)
4) 相关色温Tc
5) 显色指数Ra,Ri (i=1~15)
6) 色容差SDCM(麦克亚当椭圆、矩形框以及CIE u’v’圆)
7) 峰值波长、半宽度
8) 色纯度,主波长
9) 红色比
10) 光照度E、辐射照度Ee
11) 中间视觉光度量和S/P值
12)IES等效照度
13)植物光度
14)更多测量功能可定制
 
 

    此外,SPIC-200集成多项国际专利技术,光色度参数测量完全不存在光谱失配问题,且SBCT专利技术的应用大幅拓宽了其测量线性动态范围和提高精度,测量范围0.1lx~200klx,最低可测量0.1lx, f1’≈0,是当今世界同类仪器最高水平,照度精度保证在4%以内,可真正实现现场照明的高效精准测量。已授权的专利号有:US7978324B2、ZL200710068109.9、ZL201320454495.6等,分别为美国专利、中国发明专利和实用新型专利。

 

    在今天,照明不仅仅是照亮夜晚的一种需求,而正在演变成一种文化,需要“细细品味”。我们越来越需要明辨其最本质的光谱,真正达到正确照明和品质照明的目的。而照明检测技术和工具恰恰成为了一种辨别其优质与否的手段。

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