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为什么LED的显色性可以做到比传统光源更好

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    发表于 2019-5-15 19:33:56 | 显示全部楼层 |阅读模式

    在《图文并茂让你看懂所有电光源光谱》文章里我们最后留了一个问题:为什么LED的显色性可以做到比传统光源更好?并特意提示:是显色性,而不是显色指数。更准确来说,应该说是LED的色彩质量可以做到比传统光源更好,但是用CRI显色指数来评价时却往往得分要低。
    有人就说了,你吹牛逼呢,你找一个比传统照明牛逼的LED我看看!并且声称显色指数决定了显色性。
    好,今天我们就先来看看显色性和显色指数的关系,然后再来讨论为什么LED的显色性(色彩质量)可以做到比传统光源(包括白炽灯和卤素灯)更好。
    显色指数和显色性的关系
    显色性,讲的是光源对被照物体的色彩还原能力。显色指数是对光源显色性的度量,目前普遍采用的是CRI评估系统。为了更好地理解他们之间的关系,我们可以用GDP(国民生产总值)来打个比方,光源的显色性相当于一个guo jia的经济能力,而显色指数则相当于用来衡量这个国际经济状况的指标——GDP。GDP反映了一个guo jia的经济状况,它的国力和财富,但是很显然,绝不是GDP决定了这个guo jia的经济能力。所以“显色指数决定了显色性”是本末倒置的逻辑错误。
    那至于GDP是否是衡量一个guo jia或地区的经济表现的最佳指标呢?目前来说公认是的,但也许还有更好的方法我们还不知道。而对于显色指数来说,在对于LED的显色性评价方面,CRI系统已经暴露出了一些问题。
    光源显色性的评价方法:测色法
    我们来看一段话:“1965年CIE制定了一种评价光源显色性的方法,简称“测色法”,经1974年修订,正式推荐在国际上采用。用试验色评价显色指数是最有效的方法,它与目视效果一致,是计算显色指数的标准方法。按CIE的规定,标准照明体即作为参照照明光源要根据待测光源的相关色温来选取,一般把普朗克辐射体作为低色温光源(小于5000K)的参考标准,把标准照明体D(即组合日光)作为高色温光源(大于5000K)的参考标准。”
    这套方法里面涉及到三个重要的参量:1)试验色;2)标准光源;3)计算方法。其合理性由这三个参量来决定,这里我们不讨论计算方法,重点来看其它两个参量:试验色和标准光源,它们是这一套方法的基础,决定了测色法在评价光源显色性时是否合理。
    换一个比较容易懂的说法:就像我们参加考试时解答题目一样,在对光源的显色性进行评价时,CIE有一个关于这个问题的标准答案,我们要对光源的显色能力进行打分,就要看它与标准答案的接近程度。而在这道题目里面,又分为若干个得分点。那么,显色性评估这道题里面的得分点又有哪些呢?CIE把它分为一般显色指数(R1-R8)和特殊显色指数(R9-R14),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。
    #一般显色指数R1-R8#

    图:1-8号试验色用于一般显色指数的计算,这8种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。R1-R8这8个得分点的数据平均值就是我们平时所说的Ra。
    #特殊显色指数R9-R15#

    图:9-14号试验色供检验光源的某种特殊显色性能选用,这是6种计算特殊颜色显色指数的标准颜色样品,分别是彩度较高的红、黄、绿、蓝及叶绿色和欧美人的肤色。我国计算光源显色指数的方法还增加了中国人女性肤色的颜色样品。
    以上是15个试验色样品,但是,每个得分点的评分标准怎么来确定呢?这就涉及到标准光源。
    我们上面提到,按CIE的规定,标准照明体即作为参照照明光源要根据待测光源的相关色温来选取,一般把普朗克辐射体作为低色温光源(小于5000K)的参考标准,把标准照明体D(即组合日光)作为高色温光源(大于5000K)的参考标准。值得注意的是,色温不同时(以5000K为分野),光源显色性评价参照的标准光源是不一样的!
    把试验色和标准光源结合到一起,我们可以看到每一个得分点的标准答案(最高得分)是怎么样的:

    图:R1-R14试验色在3000K标准光源下的反射光谱曲线

    测色法的评分规则就这样确定了:选定试验色,在u-v颜色系统中,测定每一个试验色板在标准光源下的色坐标,然后测试这一个试验色板在待测光源下的色坐标,得到它们之间的差异,即色位移ΔEi。显色指数Ri的计算公式是Ri=100-4.6ΔEi。
    很显然,如果我们来看显色指数的话,CIE已经规定了100分就是试验色在标准光源下的色坐标。白炽灯就是普朗克辐射体,它就是100分,你怎么可能比100分更高呢?Mission impossible嘛!这个问题,我们下篇来看。
    下面给你看两张最新研究的图片,CRI评价体系的局限性一览无余,这让我想起三体里面的**攻击,先不做解释,慢慢品。


    有时候机器测试出的数字,仅仅是一个参考,运用还得看“射鸡师”了。显色性和显色指数是不同概念,(PS:许多人都不一定真正了解显色指数,仔细看过他的介绍,单单提CRI和Ra就有许多人混淆)
    岛国某书中写过一句非常值得深究的话,有时候不同的显色性,同一个物体可以产生不同的戏剧效果。
    CRI和Ra确实是有局限性的。许多书中提过CIE也提过。
    也就是说CRI=100 Ra=100 不代表在此光线下的物体效果   一定   比 CRI=70的效果好。大家可以仔细看看
    通俗点理解,CRI 是广泛性名词 ;  Ra是一般显色指数15种颜色中前8种颜色的显色指数的平均。
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