LED照明產品色彩質量中色彩清晰度研究

人類的照明技術從第一個燈泡發明到現在已經經過了135年的發展，光源的種類也從白熾燈、熒光燈、氣體放電燈發展到新一代的LED照明光源。照明技術的發展有三個重要的指標，第一個是光效，第二個是壽命，第三個是顯色指數。對于前兩個個指標來說，隨著照明技術的發展不斷提高的，但是第三個指標顯色指數并沒有隨著照明計算的發展而不斷提高，主要原因是受限與顯色指數這個指標的理論定義。

　 　國際照明委員會CIE對于顯色性CR(colorrendering)的定義是[9]：“與標準的參考光源相比較，一個光源對物體顏色外貌所產生的有意 識和無意識的效果”。照明行業目前只有一個普遍接受的評價顯色性的方法--顯色指數CRI(colorrenderingindex)，這個評價方法是通 過一些科學家與光源制造企業共同努力下，在1960年提出。CRI基于“測試樣品色彩位移法”，比較樣品顏色在參考照明體和測試光源下的色差來評價光源的 顯色性，即色彩“真實性”或者稱之為“自然度”[1]。顯色指數中的“標準的參考光源”在5000K以下是黑體輻射的光譜，5000K以上是平均日光的光 譜。白熾燈的發光機理屬于黑體輻射，那么很顯然，無論照明技術如何發展，白熾燈的顯色性或顯色指數都是最高的，其他先進的照明技術只要其光譜形態偏離參考 光源的光譜其顯色指數就將下降。

　　P.J.Boum在1947年描述了日光作為理想的照明光源的幾個原因：“在日光的照射下物體的顏色 (1)有非常豐富的顏色，(2)能夠輕易的分辨顏色的細微差異，并且(3)使我們周圍的物體的顏色看起來非常自然”[2]。在Bouma的描述中我們能夠 知道，除了CR的概念外，還有其他概念描述光源的“色彩質量CQ(colorquality)”[3]，例如色彩清晰，色彩豐富等。

　　本文調研了國內外關于照明光源的色彩清晰指標的相關研究現狀，并借鑒相關研究方法進行視覺工效實驗，分別對顯色指數和色溫與色彩清晰的關系進行了定性分析。實驗結果表明，高色溫的白光LED照明產品比低色溫的有更加高的色彩分辨能力而且主觀感受色彩更加清晰，并且顯色指數與色彩清晰度相關性不大，因此不能用顯色指數來評價LED照明光源的色彩清晰度。

　　色彩清晰可以分為兩個方面，第一個為照明光源對于觀察者分辨顏色能力的影響，第二個為照明光源對于觀察者在此整體光環境下色彩清晰的主觀感受。國內外許多研究者們對于LED照明光源的色彩分辨進行了許多研究工作。

　 　法國的研究者ElodieMahler[4]等人對單色的LED組成的白光光源的色彩分辨能力進行了研究。他們選用的測試光源是RGB(紅、綠、藍 LED)、RGBA(A為琥珀色)、WR(兩個冷白色熒光粉LED和紅色LED)、WWARGB(兩個冷白光、兩個暖白光熒光粉LED和琥珀色、紅、綠、 藍LED組合)，色溫保持在4000±40K，照度在660±9lux，并且選用鹵鎢燈加濾光片作為參考光源。他們使用自制的C32色棋作為排序實驗的工 具。其結果顯示RGB型的色分辨能力最差，WR和WWARGB的色分辨能力比參考光源更好。

　　美國的MarkS.Rea[5，6]等人推 薦使用CRI作為色彩自然的評價指數，GAI作為色彩鮮艷的評價指數，FSCI作為色彩分辨的評價指數，為此他們進行了許多相關的視覺實驗。在一個實驗中 他們選用了5種白光LED和2種熒光燈，并且分為暖白、冷白、混合色溫組，并且設置兩種不同的照度。被試者在這些光源下進行FM100-huetest的 色彩分辨能力測試，實驗結果表明色彩分辨能力與照度有很大關系，照度提升色彩分辨能力也相應提高，同時結果表明CRI與色彩分辨沒有相關性，但是GAI和 FSCI與色彩分辨有較好的相關性。

　　目前的對于光源照明色彩質量的視覺心理實驗的實驗設計方法為：保持光環境桌面照度相同，并且將測試光源按照相近的色溫分組。使用FM100色棋測試分析光源光譜對視覺色彩分辨能力的影響。