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关于LED照明产品颜色质量中颜色清晰度的定性研讨

人类的照明技术从第一个灯泡发明到现在已经经过了135年的发展,光源的种类也从白炽灯、荧光灯、气体放电灯发展到新一代的LED照明光源。照明

人类的照明技能从榜首个灯泡创造到现在现现已过了135年的开展,光源的品种也从白炽灯、荧光灯、气体放电灯开展到新一代的LED照明光源。照明技能的开展有三个重要的目标,榜首个是光效,第二个是寿数,第三个是显色指数。关于前两个个目标来说,跟着照明技能的开展不断进步的,可是第三个目标显色指数并没有跟着照明核算的开展而不断进步,首要原因是受限与显色指数这个目标的理论界说。

  世界照明委员会CIE关于显色性CR(colorrendering)的界说是[9]:“与规范的参阅光源相比较,一个光源对物体颜色表面所发生的有意识和无意识的作用”。照明职业现在只需一个遍及承受的点评显色性的办法–显色指数CRI(colorrenderingindex),这个点评办法是经过一些科学家与光源制作企业共同努力下,在1960年提出。CRI依据“测验样品颜色位移法”,比较样品颜色在参阅照明体和测验光源下的色差来点评光源的显色性,即颜色“真实性”或许称之为“天然度”[1]。显色指数中的“规范的参阅光源”在5000K以下是黑体辐射的光谱,5000K以上是均匀日光的光谱。白炽灯的发光机理归于黑体辐射,那么很显然,不管照明技能怎么开展,白炽灯的显色性或显色指数都是最高的,其他先进的照明技能只需其光谱形状违背参阅光源的光谱其显色指数就将下降。

  P.J.Boum在1947年描绘了日光作为抱负的照明光源的几个原因:“在日光的照射下物体的颜色(1)有十分丰厚的颜色,(2)能够容易的分辩颜色的纤细差异,而且(3)使咱们周围的物体的颜色看起来十分天然”[2]。在Bouma的描绘中咱们能够知道,除了CR的概念外,还有其他概念描绘光源的“颜色质量CQ(colorquality)”[3],例如颜色明晰,颜色丰厚等。

  本文调研了国内外关于照明光源的颜色明晰目标的相关研讨现状,并学习相关研讨办法进行视觉工效试验,分别对显色指数和色温与颜色明晰的联系进行了定性剖析。试验成果表明,高色温的白光LED照明产品比低色温的有愈加高的颜色分辩才能而且片面感触颜色愈加明晰,而且显色指数与颜色明晰度相关性不大,因而不能用显色指数来点评LED照明光源的颜色明晰度。

  一、国内外研讨现状

  颜色明晰能够分为两个方面,榜首个为照明光源关于调查者分辩颜色才能的影响,第二个为照明光源关于调查者在此全体光环境下颜色明晰的片面感触。国内外许多研讨者们关于LED照明光源的颜色分辩进行了许多研讨工作。

  法国的研讨者ElodieMahler[4]等人对单色的LED组成的白光光源的颜色分辩才能进行了研讨。他们选用的测验光源是RGB(红、绿、蓝LED)、RGBA(A为琥珀色)、WR(两个冷白色荧光粉LED和赤色LED)、WWARGB(两个冷白光、两个暖白光荧光粉LED和琥珀色、红、绿、蓝LED组合),色温坚持在4000±40K,照度在660±9lux,而且选用卤钨灯加滤光片作为参阅光源。他们运用克己的C32色棋作为排序试验的东西。其成果显现RGB型的色分辩才能最差,WR和WWARGB的色分辩才能比参阅光源更好。

  美国的MarkS.Rea[5,6]等人引荐运用CRI作为颜色天然的点评指数,GAI作为颜色鲜艳的点评指数,FSCI作为颜色分辩的点评指数,为此他们进行了许多相关的视觉试验。在一个试验中他们选用了5种白光LED和2种荧光灯,而且分为暖白、冷白、混合色温组,而且设置两种不同的照度。被试者在这些光源下进行FM100-huetest的颜色分辩才能测验,试验成果表明颜色分辩才能与照度有很大联系,照度进步颜色分辩才能也相应进步,一起成果表明CRI与颜色分辩没有相关性,可是GAI和FSCI与颜色分辩有较好的相关性。

  现在的关于光源照明颜色质量的视觉心思试验的试验规划办法为:坚持光环境桌面照度相同,而且将测验光源依照附近的色温分组。运用FM100色棋测验剖析光源光谱对视觉颜色分辩才能的影响。  二、视觉工效试验

  为了研讨LED照明光源的光谱与颜色明晰之间的联系,本论文规划了两个试验,榜首个经过Farnsworth100色相测验办法,点评在不同光源光谱下,人眼辨色才能的改变。第二个试验经过片面体会点评法,试验中,被试者在暗室中调查给定的光环境,然后依据规范化量表答复其片面感触。

  试验一共选用6个LED光源,均为蓝光LED芯片激起荧光粉方法发生白光。为了得到人眼实践调查到的视场的光源光谱,经过分光辐射亮度计丈量光箱内桌面中心反射的光谱,丈量仪器为已校准的KonicaMinoltaCS2000,光箱内水平照度运用TES1330A照度计丈量,光源相关参数见表1。光源1到3为4000K色温组,4到6为8000K色温组,其间每个色温组中,还分为显色指数70,80,90三个等级.本论文一共25位被试者参加视觉心思试验,其间11人完结FM100色棋试验,25人完结片面体会点评试验,被试者均匀年纪为20.7岁,年纪规模19至25岁。

  1.Farnsworth100色相测验试验

  在以往的研讨中现已发现照度的改变关于人眼颜色分辩影响十分大,因而在试验过程中,经过TES1330A照度计实时丈量照度,使其坚持500lx,因而试验仅考虑色温文光谱的差异所发生的人眼色分辩才能的改变。

图1 在光箱照明光环境中进行色棋排序试验

  被试者首先在榜首个测验光源下进行色棋排序操练,至少完结一次完好的测验,然后正式开端试验。开端排序前,被试者要经过15分钟充沛习惯当时的照明环境,在此期间被试者只能调查光箱内的照明环境,不能被其他光源搅扰。待习惯彻底,则开端进行排序测验。试验完结后,更换为下一个照明光源,被试者在此环境下习惯当时的照明环境,此刻试验人员记载试验成果,而且从头打乱色棋。被试者完结两个光源下排序后歇息30分钟,然后继续进行试验。

图2 六种光源下被试者色棋排序均匀过错得分

  试验数据如图2所示,能够看超卓棋排序的过错分数在4000K色温下比8000K相关色温下高,因而色温的进步能够进步人眼的颜色分辩才能。在8000K组中显色指数80比显色指数70的光源的色棋排序得分更高,因而可知显色指数并不一向与颜色分辩才能相关。  2.颜色明晰片面感触点评试验

图3照明颜色明晰片面点评比照挑选试验场景

  为了让被试能够关于光环境的颜色明晰进行点评,因而需要为被试者出现一个仿真的光环境,所以在光箱内摆放了仿真的生果、罐装饮料、杂志、MCC色卡。本试验运用悉数6个COB光源,分为4000K组、8000K组,试验中两个光箱内分别从两个色温组中挑选一个光源点亮,被试者将比照两头光环境的颜色明晰片面感触,并挑选片面感觉颜色愈加明晰的光环境。一个光源需要与三个光源不同比照,而且重复三次,因而一个光源将进行9次比照,25位被试者进行比照,因而一个光源将进行9*25=225次比照,将被挑选的次数除其一共比照的次数得到被试者比照挑选点评百分比,试验成果如图4所示。从试验成果能够发现高色温的光源在进行颜色明晰的片面比照中,简直一切的被试者均挑选高色温的光源,而与显色指数CRI的联系却不大。

图4 白光LED颜色明晰片面比照挑选试验成果

  三、定论及展望

  本论文进行的两个试验能够得到如下两个定性的定论:榜首、高色温的白光LED照明产品比低色温的有愈加高的颜色分辩才能和片面感触颜色明晰度;第二显色指数与颜色明晰度相关性不大,因而不能用显色指数来点评LED照明光源的颜色明晰度。

  世界照明委员会CIE的技能陈述177:2007“白光LED的显色性”中指出“CRI关于包括LED光源的一系列光源进行显色点评时得到的成果不能令人满意”,而且技能陈述中还指出,“应该赶快研讨出一种新的显色性点评指数或许一组点评指数代替现有的CRI”[3]。依据本文的研讨成果,照明光源的颜色质量是多方面的,无法经过一种点评模型去点评,未来应该树立一个多点评指数的颜色质量点评结构,体系、完好的点评白光LED照明光源的颜色质量特点,为LED照明供给科学客观的点评规范。

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