为什么LED的显色性可以做到比传统光源更好

ledpan · 发表于 2019-5-15 19:33:56

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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