白光LED颜色品质评价标准发展历程.docx

白光LED颜色品质评价标准发展历程　　1、颜色技术术语　　在了解光色品质评价之前，我们先来熟悉一下这些颜色技术专业术语：　　CRI：Color rendering index， 显色指数　　CQS：Color quality scale， 色品质度　　GAI：Gamut area index， 全色域指数　　CPI：Color preference index， 颜色偏爱指数　　CDI：Color discrimination index， 色分辨指数　　Color Fidelity： 颜色保真度　　Color Vividness： 颜色鲜艳度　　Color Saturation： 颜色饱和度　　Color Preference： 颜色偏好度　　CIE：国际照明学会　　NIST： （美国）国家标准技术研究院　　LRC： （美国伦斯勒理工学院）照明研究中心　　ASSIST：美国固态照明技术与系统联合会　　2、CRI 颜色显色特性评价的历史　　自从 Bouma 1948 年提出以 daylight 作为理想参考光源来评估照明物体的显色特性后，CIE 在 1960s 形成了显色指数（CRI）的标准，并基于1960 CIE UVW 色空间形成 CRI 的计算公式，以 Daylight（5000K以上CCT）和相应CCT的黑体辐射光源（5000K以下CCT）作为参考照明光源，CRI 为100。

　　几十年来 CIE 指定的 CRI 一直是最常用的颜色品质评价指数，CRI 的值是基于光源对8块非饱和色的标准色样的显色性而得到，对于衡量连续且频带较宽的光源的显色性是相当不错，如卤素灯等图：CIE 采用的8块非饱和色标准色样　　CRI 也广泛用评价荧光灯和 HID 灯，他们的频带也较宽图：荧光灯和自然光光谱分布对比示例　　CIE 规定，Ra（CRI）的数值范围是0~100，Ra值越高，光源的显色特性就越好一般认为Ra≥80，光源的显色性优良，在50~80之间，显色性一般，Ra<50，光源的显色性较差图：同一物体在不同Ra值下的视觉表现示例　　3、CRI 颜色显色特性评价的缺陷　　随着新光源的出现和研究的深入，特别是 LED 白光源作为新型光源的出现与成熟，人们发现用 CRI 来评价 LED 显色性时存在一定的问题　　CRI 是基于黑体辐射类连续发射光谱的光源而提出的，对于光谱波形陡峭，频带较窄的光谱而言可能会产生问题，所以实际测试中发现，有时显色指数低的 LED 甚至会比显色指数高的 LED 具有更完美的显色性　　CRI 计算采用的标准色样板均为非饱和色，对于衡量连续且频带较宽的光源的显色性时相当不错；但对于 LED 等饱和色光源，显色性评价的准确性会有一定的误差。

图：除了 1-8# 非饱和色色块，9-14# 为饱和色块，其显色指数被称为特殊显色指数        图：选取12块标准色卡，与标准光源对比，受试 LED 光源A（Ra 80）对右边四块饱和色的表现不如受试 LED 光源B（Ra 67）　　基于 CRI 在评估 LED 光源时存在色空间不均匀性、标准色样少且饱和度过低等问题，CIE 在 2007 年的技术报告中提出：目前的 CRI 指数不能有效反映包括白光 LED 在内的白光光源的显色性优劣　　4、CQS的提出 — 采用15种饱和色样　　在 2009 年左右 NIST Group 开发了一套新的颜色评价系统 CQS(color quality scale) 色品质度来评价LED等新型白光光源的颜色品质　　为弥补CRI方法的问题，CQS选取了15种饱和色，平均分布于整个可见光谱中，15种测试样品将样板颜色变成连续的偏饱和的变化，由偏饱和的红到紫的构成几乎连续的变化图：CQS 采用15种饱和色作为测试样品，平均分布于整个可见光谱中　　在计算方法上，CQS 也不像计算 CRI（Ra) 那样8个样品色取简单的平均值，而是取15个样品色数据的均方根指，使色差的权重得到增强，确保色样间一些较大的色差会对最终结果产生较大的影响。

　　CQS 兼顾了 LED 白光等的饱和色和样板色的完整性，但在准确评价颜色的保真度和偏好度，仍有待针对不同种族人群的视觉实验来验证和完善，提高其普及性　　5、CRI + GAI的提出 — 补充视觉体验　　2010 年 ASSIST 在 LRC 的主导研究下提出在 CRI 的基础上增加 GAI(Gamut Area Index) 全色域指数的修正标准，以增加视觉体验来评价颜色品质　　CRI 只是表明光源显色能力的其中一个维度，与人的视觉感受并无直接的联系GAI 指标根据人脑感知光源的模式，能够准确地描述被人脑感知的光线与颜色，反映光源的整体效果以及人们的感知光源色彩的主观感受　　CRI + GAI 两个维度的色品质评价指标将同时反映光源的显色性、保真度、饱和度，和人们的视觉感受、对颜色的偏好度图：ASSIST 的 GAI 全色域指数评价模型　　通过观察者试验的统计分析表明，低色温和高色温光源的 CRI 和 GAI 都比较高时，观测者接受度较高　　ASSIST 建议好的白光颜色品质应该是 CRI≥80， 80≤GAI100图：ASSIST 建议好的白光颜色品质落在图中灰色区块　　6、CRI+GAI — 完善颜色品质评价　　CRI：“Nature” of object appears，可衡量物体的天然色、自然色、保真色或本色　　GAI： “Vivid” of color appears，可衡量物体的鲜艳的、鲜活的、生动的、明亮的、耀眼的、栩栩如生的颜色　　CRI 指数和 GAI 指数双重标准的使用，将更加能准确地，“人性化”地描述光源的质量，将在自然度、保真度、饱和度和明亮度等方面来评价光源品质，得到一个让人感觉“最舒适”的光。

　　GAI 指标有可能超过100，但并不是越高越好，GAI 过高意味着颜色过于饱和，而失真　　不过在一些实际的应用中，通过特殊的荧光粉配方，可得到 GAI 为110~115的炫色光源，在某几种色谱上达到适当地饱和，来提供更明亮、纹理清晰、颜色更鲜艳，而又不会投射出不适感的光，这在商业照明如高端零售店、酒店大堂、博物馆等应用领域得到了青睐图：炫色效果　　7、颜色品质评价——有待达成新标准　　关于白光色品质评价标准，2011年的27届 CIE 大会收到7个国家，11个研究团体的19个研究报告，推荐了9个新的颜色评价体系　　比较有代表性是上面介绍的 NIST 提出的色品质度（CQS）和 ASSIST 提出的 CRI 加全色域指数（GAI），除这两个外，也包括夫勒特利指数 Rf，颜色偏爱指数 CPI 和色分辨指数 CDI 等　　NIST 正在做大量的颜色研究、试验（包括视觉感受实验），代替现在的 CRI 评价系统，以形成统一的光源颜色品质评价体系　　要全面地评价光源的颜色品质，需要考虑很多因素，如：　　— 颜色还原性、保真度　　— 颜色鲜艳度、饱和度　　— 颜色的偏好度　　— 色调的区分度　　— 视觉的清晰度、舒适度　　— 不同种色的人群的视觉感受图：颜色视觉感受研究。