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光源显色指数与白光LED的显色性评价探讨

上传人:李德胜,邹念育

上传时间: 2011-04-15

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  二、LED的显色性评价探讨

  许多研究都表明用CIE显色指数来评价LED的显色性会存在很多问题[3-6]。CIE也不推荐采用显色指数来评价LED,并在CIE技术报告:《CIE 177:2007,白光LED光源的显色性》中总结出了显色指数用于评价LED时会出现的若干问题[7]。

  CIE规定,Ra的数值范围是0~100,Ra值越高,光源的显色性就越好。一般认为Ra≥80,光源的显色性优良;50≤Ra≤79,光源的显色性一般;Ra<50,光源的显色性较差。按照CIE显色指数计算法,光源的显色指数值与光谱分布密切相关,越接近自然光谱(或者说是标准光谱),显色指数越高。但是利用显色指数评价LED显色性时,却存在一定的问题。以蓝光芯片加黄色荧光粉生成的白光LED为例,如果荧光粉轻微的变化一点点,释放波长虽然只是移动一点点,但显色指数值就会明显的下降,而人眼却几乎观察不到显色性的变化。更需要引起我们注意的是,实际测试中发现,有时候显色指数低的LED甚至会比显色指数高的LED具有更完美的显色性[8]。我们在测试LED灯具时就曾发现,显色指数低的LED灯具照射的物体,有时看起来反而更亮、更生动。

  图3与图4是美国国家标准与技术研究所(NIST)实际测试的两款LED光源的显色性结果[8],其中图3所用LED光源的显色指数为80,图4所用LED光源的显色指数为67,但仔细观察会发现,显色指数67的LED,对于大部分颜色的显色性比显色指数80的要好。

  

  

显色指数为80的LED

  

  

显色指数为67的LED

  目前主要问题是如何找到适合评价LED显色性的测试方法。在认识到显色指数评价LED遇到的问题后,NIST正致力于研究制定一种新的评价光源显色性的方法—色质指数法(CQS)。与显色指数类似,CQS也是采用测验色法,不过CQS选取的是15种饱和色,它们平均分布于整个可见光谱中,如图5所示。目前NIST正致力于CQS的测试与开发,并希望将该法推荐应用到固态照明行业中来[9]。

  

CQS选用的15种色样

  笔者认为在评价LED显色性时需注意三点:第一,在没有制定出更适合评价LED显色性的标准方法前,可以考虑用显色指数值来评估白光LED产品,但是需要根据实际应用来评估和选择,不能简单的认为显色指数低的LED其显色性就差,更应该尊重实际的视觉感受;第二,LED是一种新型光源,在制定标准时可宽松一些,比如传统光源显色指数分出的三个等级可以适当放低要求,可认为显色指数大于70即为显色性优良,从而保证其拥有良好的发展空间;第三,制定LED显色性评价方法时需要注意人种的区别,颜色反映在人的视觉系统才有意义,不同种色的人群其视觉感受会有所差别。

  半导体照明产品的应用尚处于起步阶段,且应用面广、品种繁多,其测试评价方法和标准方面的研究还处于动态研究阶段。目前针对白光LED显色性方面的评价,主要是依据CIE的显色指数测试法,但实际测量中已经发现了诸多问题,新的测试方法正在研究中。要制定一个更好的显色质量测试评价方法,还需要一个长期的研究和发展过程。

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