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白光LED颜色质量评价方法研究程雯婷;孙耀杰;童立青;林燕丹【摘要】随着对光源颜色质量评价研究的深入及新光源LED的出现，现行的显色指数(color rendering index，CRI)的可适用性受到了质疑，而存在取代可能的新指数CQS(Color Quality Scale)可靠性则有待验证。
因此需要基于视觉实验重新评价光源颜色质量。
本文测试了包括LED在内的5种光源光谱，对显色指数CRI 和CQS进行计算，并进行了颜色还原性和偏好度的视觉实验，对其颜色质量进行评价。
实验发现(1)显色指数CRI无法反映光源显色性的实际情况，更不能用以评价人们的偏好度；(2)在评价光源颜色质量的准确性上，CQS与CRI相比未见明显优势，若要取代CRI，仍有待进一步的完善；(3)光源的颜色质量是一项综合性的评价，需考虑显色性、偏好度和应用需求等多种因素；(4)LED在提高某些颜色饱和度、从而增加人们偏好度方面有一定优势，在实际很多场合中可加以利用。
【期刊名称】《照明工程学报》【年(卷),期】2011(022)003【总页数】6页(P37-42)【关键词】颜色质量评价；显色性；显色指数(CRI)；LED；CQS【作者】程雯婷;孙耀杰;童立青;林燕丹【作者单位】复旦大学电光源研究所先进照明技术教育部工程研究中心，上海200433;复旦大学电光源研究所先进照明技术教育部工程研究中心，上海200433;复旦大学电光源研究所先进照明技术教育部工程研究中心，上海200433;复旦大学电光源研究所先进照明技术教育部工程研究中心，上海200433【正文语种】中文1 显色指数与光源颜色质量评价如今人们对室内照明质量的要求越来越高，照明评价也从过去以照度为主要指标，向基于舒适性的综合评价发展。
其中光源的颜色质量(color quality)是决定室内照明效果的重要指标之一。
1.1 显色指数(CRI)存在的缺陷在过去数十年，国际照明学会(CIE)制定的显色指数(CRI)是最常用的评价颜色质量的指数。
• 27•本文通过对3种不同相关色温的LED白光光源进行主观对比实验，得到不同光源照射条件下仿真苹果自然程度的主观评价，再通过客观实验得到一般显色指数Ra、颜色保真指数Rf和色域指数Rg，对比主观实验与客观实验两组数据的一致程度，最终得到最适合LED白光光源的客观评价方法。
实验显示，与用传统的一般显色指数Ra评价方法相比，用Rf和Rg组成的新评价方法来评价LED白光光源的显色性会更加合理。
近年来，由于半导体制造业的发展，加之LED光源具有发光效率高、使用寿命长、节能环保、光强可调以及颜色渲染效果佳等优点，LED灯具已经普及到了千家万户，与普通民众的生活息息相关。
如何科学合理的对LED光源的性能进行定量评价，是现阶段照明领域的一大热点问题。
其中，显色性作为LED光源性能指标中的重要组成部分，使用什么方法去评价它也越来越受到业界和民众的关注。
1 显色性评价方法首先我们来通俗地说说到底什么是显色性。
在日常生活中，很多人应该都有这样的经历，在商场买衣服时，为了确定衣服的真实颜色，我们会将衣服拿到室外日光下看看，其实这就是在检验光源的显色性。
由此可见，参考光源（日光）、有色物体（衣服）是描述光源的显色性两个前提。
1.1 一般显色指数Ra一般显色指数Ra是通过将CIE-1974颜色测试样本（编号1～8）的八个特殊显色指数进行算术平均得到。
目前Ra在照明行业中广泛应用，是国际国内标准和技术规范中用于评价光源颜色的重要指标。
目前国内主要还是以一般显色指数Ra来评价显色性，所以很多厂商会为了得到好的显色性评价，人为地去制造高Ra 值的灯具。
然而，在很多情况下LED光源的Ra值并不能与观察者的视觉评估相匹配，并不是高的Ra就代表好的颜色体验。
举个例子，色温很低的白炽灯（Ra=100）照射绿色的树叶时，树叶颜色表现得没有那么真实，观察者没有得到好的颜色体验。
所以，规定在黑体或日光照射时显色指数Ra=100为最佳当然也就存在疑问。
LED色温与显色指数讲解在LED 照明设备设计的后期，是必然需要对LED 色温有所了解的。
因此与LED 色温有关的知识就成为了每名LED 产品设计者所必须接触的知识之一。
与LED 安规一样，LED 色温在某种程度上影响着产品的上市销售，符合标准的色温会提供最为舒适的照明环境，从而打开在市场上的销路。
本文将对白光LED 当中的色温与显色指数进行介绍，方便刚刚涉足LED 设计的读者积累基础知识。
对于白光LED 等发光颜色基本为白光的光源用品，坐标可以准确地表达该光源的表观颜色。
但具体的数值很难与习惯的光色感觉联系在一起。
人们经常将光色偏橙红的称为暖色，比较炽白或稍偏兰的称为冷色，因此用色温来表示光源的光色会更加直观。
光源的发光颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时，则称黑体的温度为该光源的色温(color temperature)T，单位为开(K)。
对于白光LED，其发光颜色往往与各种温度下的黑体(完全辐射体)的色品坐标都不可能完全相同，这时就不能用色温表示。
为了便于比较，而采用相关色温(CCT)的概念。
也就是当光源的色品与完全辐射体在某一温度下的色品最接近，即在1960CIE-UCS 色品图上的色品差最小时，则该完全辐射体的温度称为该光源的相关色温R1。
用于照明工程的LED，尤其是白光LED，除表现颜色外，更重要的特性往往是周围的物体在LED 光照明下所呈现出来的颜色与该物件在完全辐射(如日光) 下的颜色是否一致，即所谓的显色特性。
1974 年CIE 推荐了用试验色法来定量评价光源显色性的方法，它是测量参照光源照明下和待测光源照明下标准样品的总色位移量为基础来规定待测光源的显色性，用一个显色指数值来表示。
CIE 规定用完全辐射体或标准照明体D 作。
LED显色指数1. 导言LED（Light Emitting Diode）是一种半导体发光器件，具有节能、环保、寿命长等优点，在照明行业得到了广泛应用。
然而，与传统光源相比，LED的颜色还原能力较弱，这就引出了显色指数的概念。
本文将介绍LED显色指数的定义、计算方法以及对照明行业的影响。
2. LED显色指数定义LED显色指数是用来表示LED光源对物体表面颜色的还原能力的指标。
该指数的取值范围是0到100，数值越高代表光源对颜色的还原能力越好。
通常，一般的白光LED的显色指数为80左右，而高效显色性能的LED灯产品的显色指数可以达到90以上。
3. LED显色指数计算方法LED显色指数是通过与一种标准光源相比较而得出的。
国际上通用的标准光源有多种，其中最为常用的是CIE（International Commission on Illumination）标准光源。
根据国际照明委员会发布的CIE 13.3-1995标准，LED显色指数可以通过如下公式进行计算：其中，R1到R8分别代表了8个彩色样本的色块，它们与CIE标准中对应的颜色比较，计算得出的光谱数据可以用来计算LED显色指数。
具体计算方法较为复杂，一般需要借助专业测量仪器进行。
4. 显色指数的意义LED显色指数的高低直接影响到光源对物体颜色的还原程度。
对于一些场合要求较高的场所，例如舞台照明、室内照明等，选择显色指数较高的LED光源能够更好地还原物体的真实颜色，增强视觉效果；而显色指数较低的光源则可能导致色彩失真、颜色暗淡等问题。
此外，LED显色指数还对照明行业的发展、产品质量进行了标准化的衡量。
在相同光通量输出的情况下，显色指数高的产品不仅能够提供更好的视觉效果，还能够提高照明效果的品质和用户体验。
5. 显色指数的应用LED显色指数的应用非常广泛，在照明行业中起到了至关重要的作用。
对于一些对颜色还原度要求较高的场合，如博物馆、画廊、医院手术室等，需要选择显色指数较高的LED光源以确保物体颜色的真实还原。
高显色指数白光LED光源的研究柳建新;田会娟;洪振;刘欢【摘要】Based on light-mixing technology and Chebyshev method of simulating Planckian locus,the relationships between chromaticity coordinate, luminous flux, relative color temperature and duty ratio of three-channel pulse width modulation (PWM) are derived in the paper, and limitation of three channels' PWM dimming is established.On the basis of this method, intelligent light-control system is designed, which can realize dimming and tunable color temperature of white-light LED clusters [the warm white/green/ blue (WW/G/B)]with high color rendering index (CRI) Ra by mobile client.Experiments show that maximum flux error between the setting value and the test value is 0.74% while the correlated color temperature (CCT) of the LED clusters is 3 600 K and the luminous flux is less than 600 lm.The deviation mean of CCT is less than 1.82% and luminous flux fluctuation is no more than 4% while the luminous flux is 300 lm and the range of CCT is from 3 200 K and 7 600 K.Meantime, CRI is generally more than 90, and the maximum value is 95.3 in the tunable range of the white-light LED clusters.%根据光源混合原理和模拟黑体轨迹的Chebyshev法,推导了三通道脉冲宽度调制(PWM)占空比与色坐标、光通量、相对色温之间的关系式,同时确定调光约束条件.在上述推导公式基础上,设计出一种智能调光控制系统,该系统通过手机客户端分别控制暖白/绿/蓝3种LED光源模组,实现高显色指数Ra下混合白光的调光调色.实验结果表明:设置光源色温为3 600 K时,光通量在600 lm之内,设定值与测试值最大误差为0.74%;当光源光通量设定为300 lm时,色温在[3 200,7 600]之间连续可调,其最大误差为1.82%,且光通量波动小于4%;混合光源具有较高的显色指数,在调光范围内,一般Ra在90以上,最大可达95.3.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】7页(P599-605)【关键词】发光二极管;脉冲宽度调制;显色指数;色温可调【作者】柳建新;田会娟;洪振;刘欢【作者单位】天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心,天津300387;大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心,天津300387;天津工业大学电气工程与自动化学院, 天津市电工电能新技术重点实验室,天津300387;天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心,天津300387;天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387;大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TN312;O439LED光源以发光效率高、寿命长、光色可调、节能环保等优点，在室内外照明、景观照明、可见光通信等方面有着广泛应用，被视为可替代传统照明光源的第四代照明光源[1-4]。
LED的显色性问题显色性是一个相对值，在太阳光下或白炽灯的照射下物体的显色性定为100，在其他光的照射下物体的显色性就0——100的范围中，目前LED灯具的显色性一般在60-80 一．问题来源关于LED的显色性与测试方法的合理性问题的提出，应该是来源于测试LED的显色数比较低，而某些人看到LED的实际照明似乎可以接受，由此对现在显色指数的测量计算方法提出质疑。
认为现有的显色指数计算不符合像LED这样的非连续光谱的光源。
甚至有人说，LED实测的显色指数不高，可是实际照明看起来被照物品却很鲜艳，应该是显色指数高（这实际上是错误的观点，后面再谈）。
那么，显色指数和实际观察的关系到底如何？现有的显色指数还能反映LED的显色性吗？二．基本概念概述要阐述上面的问题，首先要搞明白基本理论和概念。
没有基础的标准，比较就没有普遍的意义。
1．什么是光源的显色性？光源的显色性，就是当光源照射物体时，物体所反映出的颜色与太阳光照射它是所反映出的颜色的符合程度。
2．物体的颜色和光的颜色(1)光的颜色：是指电磁波作用与人眼时，人眼对某些波长范围的电磁波有可分辨、可见的反应。
由于人眼细胞的特殊性，人眼对光色的感受会与光谱分布、强度相关。
这种特殊性会使得人对看到的颜色的波长判断失误。
比如，当着红光和绿光混合时，人眼感受到的是黄色，而这束混合光就根本没有黄色波长的成份。
(2)物体的颜色：是物体对照射到它上面的光，部分或全部吸收了某些波长的光，其余光反射或透射后被人眼所接收后的综合感受。
3．光源色与物色的区别光源色是光源发出的各种波长光作用与人眼后，人眼对它所有作用的一个综合感受。
人眼只能是对一束光有一个“单一”颜色的感受，即要么是红光、要么是草绿色光等，人眼不能分辨出这束光色是单一波长的光，还是由哪几种波长的光所混合的。
物色是物体吸收和反射或透射入射光的综合结果。
没有入射光，物体就没有了颜色。
入射光色（或波谱含量）不同，物体的颜色就不同。
白色发光二极管的色坐标和显色指数之间存在一定的一致性。
其中，当显色指数大于90时，表示该发光体具有很好的白光特性；而当显色指数小于90时，表示该发光体不能够
正常发出真正的“白光”。
因此，我们可以通过测量其显色指数来判断该LED是否能够正
常工作。
各个颜色对应的CIE xy坐标也会相应地随之考量。
例如：当x、y值都大于0.3时（即
xy>0.3^2=0.09) ；表明该LED所呈现出来的颜色是“冷”或者“冷-中性”(cool or
cool-neutral) 类型; 如果x、y都小于0.3 (即xy< 0.09), 表明该LED所呈现出来的颜
色是“中性-暖" (neutral-warm) 类型; 如果x、y都在 0.3 两端, 那么说明 LED 是”中性" (neutral) 类型。
超高显色指数、全光谱白光LED封装技术引言与传统光源相比，以白光LED为代表的半导体光源具有寿命长、体积小、响应速度快等优点[1-3]。
LED大规模地应用于普通照明已成为趋势[4-6]。
LED封装是决定LED光源进入通用照明领域的关键技术之一[7,8]。
从技术成熟度和制造成本综合考虑，目前白光LED封装的主流方式是蓝光LED芯片激发多种荧光粉材料[9]。
随着LED光源的快速发展，各种照明应用对白光LED提出更高的要求。
常规蓝光芯片+黄色或者绿色+红色荧光粉的封装方案，会导致白光LED光谱中蓝光过剩、青色光缺失、长波红光不足等诸多问题。
另外，显色指数是LED照明灯具的关键性能参数之一，用来表征光源对物体颜色的显现能力[10]。
超高显色指数一般是指LED灯的显色指数Ra > 95，而全光谱白光LED照明则是在此基础上，还要求所有特殊显色指数R1～R15大于90[11]。
从白光LED封装的角度来说，高品质白光LED光源应该具备较高的显色性以呈现物体的真实颜色。
因此，提升现有白光LED照明品质，特别是提升显色指数，是白光LED研究和应用的一个重要任务[12]。
采用全站仪放出桩孔中心，埋设标记，中心偏差群桩不大于100mm。
之后埋设十字护桩，并在锁口施工时采用钢筋头将护桩点转移埋设在锁口混凝土上，确保护桩点稳固。
目前制备高显色指数的LED主要是通过蓝光LED芯片激发荧光粉的方式来实现，常见的荧光粉搭配有：铝酸盐黄色荧光粉+氮化物红粉、铝酸盐黄绿色荧光粉+氮化物红粉[13]。
氮氧化物蓝绿色荧光粉是近年来才研制出来的一款LED用荧光粉，克服了蓝绿色硅酸盐荧光粉不稳定等缺点，长期以来被LED封装厂家单独用来制备冰蓝色LED[14]。
特殊显色指数R12是评价LED对饱和蓝色的复现质量指标，所以在Ra较高的同时，R12还要保持较高的水平，但R12值的提升相对较难，所以在制备全光谱白光LED时，需格外关注R12值。
led视觉效应参数显色指数
LED视觉效应参数中的显色指数是指CRI（Color Rendering Index），也称为色彩再现指数。
CRI是评价光源对物体颜色再现能
力的指标，它描述了光源照射下物体的颜色与在自然光下的颜色之
间的差异程度。
CRI的取值范围是0到100，数值越高表示光源对物体颜色的再
现能力越好，即颜色更真实。
一般来说，CRI大于80的光源被认为
能够满足大部分室内照明需求，而CRI大于90的光源则能够提供非
常高质量的颜色再现。
然而，CRI并不是完全全面的评价标准，它主要关注光源对一
组标准颜色样本的再现能力，而忽略了对非标准颜色的表现。
因此，在一些特殊应用场景中，还需要考虑其他的颜色指标，如TLCI （Television Lighting Consistency Index）等。
此外，LED视觉效应参数还包括光通量、色温、色坐标等。
光
通量是指光源发出的总光功率，单位是流明（lm），表示光源的亮度。
色温是指光源的颜色特性，常用单位是开尔文（K），表示光源
的冷暖程度，如暖白光（2700K-3000K）、自然白光（4000K-4500K）
和冷白光（6000K-6500K）等。
色坐标是用来描述光源颜色的数值，常用的色坐标系统有CIE 1931和CIE 1976等。
综上所述，LED视觉效应参数中的显色指数是指CRI，它是评价光源对物体颜色再现能力的指标。
除了CRI，还有其他参数如光通量、色温和色坐标等也是重要的视觉效应参数，它们共同决定了LED光源的视觉效果。
关于LED亮度、光通量、光效、显色性、色温单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。
单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。
LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。
封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED 视角和光强分布。
一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。
在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。
一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，亮度衰减周期与LED生产的材料工艺及生产厂商有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的日亚等国际品牌。
配色、白平衡：白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21％，蓝色的亮度为10％时，混色后人眼感觉到的是纯白色。
但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。
当为全彩色LED显示屏进行配色前，为了达到最佳亮度和最低的成本，应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1比例的LED器件组成像素。
白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。
原色、基色：原色指能合成各种颜色的基本颜色。
色光中的原色为红、绿、蓝，下图为光谱表，表中的三个顶点为理想的原色波长。
如果原色有偏差，则可合成颜色的区域会减小，光谱表中的三角形会缩小，从视觉角度来看，色彩不仅会有偏差，丰富程度减少。
LED发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性和大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等，橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多。
白光LED 应用于室内照明的分析与探讨收稿日期:2008212204作者简介:聂蓉(1986-),女,汉族,湖南常德人,广东工业大学硕士研究生,主要研究方向为白光LE D 照明。
聂 蓉,陈益民,骆德汉,黄 杰(广东工业大学信息工程学院,广州510006)摘 要:白光LE D 具有发光效率高、功耗低、寿命长、环保等很多其他传统照明光源无法比拟的优势。
因此被认为是取代白炽灯跟荧光灯最具潜力的照明光源。
该文根据目前半导体照明的最新研究进展,介绍了G aN 基白光LE D 应用在室内照明领域的发展趋势,从视觉功效、光学参数、封装技术、价格等方面出发,指出了白光LE D 在日常照明普及过程中的一些主要问题,并对这些问题做了详细的分析与探讨。
针对现有可行的解决方法,对发展前景做了进一步展望。
关键词:白光LE D ;室内照明;大功率Discussion and A nalysis of White LE Ds Application in I ndoor LightingNie Rong ,Chen Y imin ,Luo Dehan ,Huang Jie(School o f Information Engineering ,Guangdong Univer sity o f Technology ,Guangzhou 510006)Abstract :White LE Ds have many advantages ,including high luminous efficiency ,low power consum ption ,long lifetime and pro -environment ,which other traditional lighting s ources can not com pared.Therefore ,White LE Ds are regarded as the m ost potential lighting s ource in replacing the currently used incandescent and fluorescent lam p.According to the latest research progress of semiconductor illumination ,the tendency that indoor lighting used G aN -based White LE Ds is introduced in this paper .The main problems in widespread use of White LE Ds in general lighting are detailed discussed and analysed in terms of its visual Indexes ,packaging technology ,cost and s o on.Finally ,the development prospect of White LE Ds is analysed based on existing methods.K eyw ords :white LE Ds ;indoor lighting ;high power0 引言世界各国纷纷倡导使用节能环保型光源,白炽灯由于发光效率低,耗电量大,寿命短,将逐步被淘汰。
说说LED灯具显色指数中容易被大家忽视的R9！LED作为照明灯具开始普及后，许多LED封装厂努力提升其显色指数（Ra）70-80，甚至有厂家宣称高达90以上。
但是作为光照显色性中的一项比较重要的指标—红色还原性(R9值，后面再具体介绍R9)却一直被忽视，而市场上很多光源的R9值大都是负数。
什么是显色指数？显色指数是指物体用某一光源照明和用标准光源（一般以太阳光做标准光源）照明时，其还原本质颜色的程度。
可以简单理解为色差（不准确），显色指数越低，那么色差越大。
显色指数用Ra表示，最大值为100。
当光源光谱中缺少物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差，色差程度越大，光源对该色的显色性越差。
显色指数仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
下面做不同光源积分球试验：白炽灯的理论显色指数为100，是显色性最好的灯具(实测白炽灯98左右)。
实测报告如下：白炽灯的色温2545K，显色指数98，R1～R15 值都比较高！飞利浦COB灯珠，色温3000K，显色指数Ra=83，R9=20.3色温6200K，显色指数72，R9 0.国产1W灯珠测试：色温2269K，显色指数Ra=51，R9= -90.4 。
这种灯珠可以认定为非常差！从上面测试数据看，显色指数与色温没有必然的联系关系。
其他的光源Ra值，参考如下：日光色荧光灯 80-94白色荧光灯 75-85暖白色荧光灯 80-90卤钨灯 95-99高压汞灯 22-51高压钠灯 20-30金属卤化物灯 60-65显色指数的测量方法，要先测出它的光谱，然后(用程序)计算出。
显色性指数用的颜色，是CIE（国际照明委员会）规定的14种颜色，中国又加上亚洲妇女肤色，变15种。
分别标记为R1、R2、R3 (14)R15。
它们的定义如下：R1，淡灰红色；R2，暗灰黄色；R3：饱和黄绿色；R4，中等黄绿色；R5，淡蓝绿色；R6，淡蓝色；R7，淡紫蓝色；R8，淡红紫色；R9，饱和红色；R10，饱和黄色；R11，饱和绿色；R12，饱和蓝色；R13，白种人肤色；R14，树叶绿；R15，黄种人肤色。
白光led色温和显色指数对于白光led等发光颜色基本为“白光”的光源用色品坐标可以准确地表达该光源的表观颜色.但具体的数值很难与习惯的光色感觉联系在一起.人们经常将光色偏橙红的称为“暖色”,比较炽白或稍偏兰的称为“冷色”,因此用色温来表示光源的光色会更加直观.光源的发光颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时,则称黑体的温度为该光源的色温(color temperature) T,单位为开(K).对于白光led,其发光颜色往往与各种温度下的黑体(完全辐射体)的色品坐标都不可能完全相同,这时就不能用色温表示.为了便于比较,而采用相关色温(CCT)的概念.也就是当光源的色品与完全辐射体在某一温度下的色品最接近,即在1960CIE-UCS色品图上的色品差最小时,则该完全辐射体的温度称为该光源的相关色温R1.用于照明工程的led,尤其是白光led,除表现颜色外,更重要的特性往往是周围的物体在led光照明下所呈现出来的颜色与该物件在完全辐射(如日光)下的颜色是否一致,即所谓的显色特性.1974年CIE推荐了用“试验色”法来定量评价光源显色性的方法,它是测量参照光源照明下和待测光源照明下标准样品的总色位移量为基础来规定待测光源的显色性,用一个显色指数值来表示.CIE规定用完全辐射体或标准照明体D作为参照光源,并将其显色指数定为100,还规定了若干测试用的标准色样.根据在参照光源下和待测光源下,上述标准色样形成的色差来评定待测光源显色性的好坏.光源对某一种标准色样品的显色指数称为特殊显色指数R1.R1=100-4.6△Ei (2-3)式中△Ei为第i号标准色样在参照光源下和待测光源下的色差.CIE推荐的标准色样共有14种.其1-8号为中等饱和度、中等明度的常用代表性色调样品,第9至14号样品包括红、黄、绿、蓝等几种饱和色、欧美的皮肤色和树叶绿色.在一些特殊场合使用的led光源,必须考核其特殊的显色指数.1985年国家制定了“光源显色性评价方法”标准,并增加了中国人女性肤色的色样,作为第十五种标准色样.这对于评价在电视演播室、商场、美容场所等照明用led光源的显色性尤为重要.光源对前8个颜色样品的平均显色指数称为一般显色指数Ra.显色指数光源对物体的显色能力称为显色性，是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或画光）下物体外观颜色的比较。
LED照明光源显色性的评价方法颜色是人的感觉之一，它总是与观察者个人的主观体验有关。
每个人看到一种颜色后的感觉，别人难以知晓。
所以颜色的研究总是充满了神秘的想象。
同时，颜色又使世界变得五彩缤纷，视觉艺术、图象显示与传输、纺织品印染、彩色印刷等，都离不开颜色的研究。
因此颜色的研究、对颜色进行客观的定量的描述，成为许多科学家研究的对象。
牛顿在1664年用棱镜把白色的太阳光色散成不同色调的光谱，奠定了光颜色的物理基础。
1860年麦克斯韦用不同强度的红、黄、绿三色光配出了从白光一直到各种颜色的光，奠定了三色色度学的基础。
在此基础上，1931国际照明委员会建立了CIE 色度学系统，并不断完善。
如今CIE色度系统已广泛用于定量地表达光的颜色。
颜色离不开照明，只有在光照下物体才有可能显示出颜色，而且光的颜色对人们的心理有非常大的影响。
同济大学杨公侠教授已在他的专著《视觉与视觉环境》一书的第五章中，作了非常精彩的描述。
在不同光源照射下，同一个物体会显示出不同的颜色。
例如绿色的树叶在绿光照射下，有鲜艳的绿色，在红光照射下近于黑色。
由此可见，光源对被照物体颜色的显现，起着重要的作用。
光源在照射物体时，能否充分显示被照物颜色的能力，称为光源的显色性。
1965年，国际照明委员会推荐在CIE色度系统中，用一般显色指数Ra来描述光源的显色性。
一般显色指数Ra应用得还很成功，已被照明界广泛接受，但是也存在一些问题，本文将为光源显色性的评价方法，以及近年来的进展作一介绍。
1、一般显色指数Ra光源显色性的评价方法，希望能够既简单又实用。
然而简单和实用往往是两个互相矛盾的要求。
在CIE颜色系统中，一般显色指数Ra就是这样一个折衷的产物：它比较简单，只需要一个100以内的数值，就可以表达光源的显色性能，Ra=100被认为是最理想的显色性。
但是，有时候人们的感觉并非如此。
例如在白炽灯照射下的树叶，看上去并不太鲜艳。
问题在哪里？我们来讨论一下什么是一般显色指数。
白光LED显色性问题与光源显色指数探讨
白光LED显色性问题与光源显色指数探讨
显色性是指光源发出的光照射到物体上所产生的客观效果和对物体真实色彩的显现程度，是评价照明光源的一个重要指标。
显色性高的光源对颜色的表现较好，所看到的颜色接近自然原色；显色性低的光源对颜色表现较差，所看到的颜色偏差也较大。
如果光源发出的光中所含的各色光的比例和自然光相近，则人眼看到的颜色就较为逼真。
光源的光谱分布决定光源的显色性，光源的显色性影响人眼观察物体的颜色，对光源显色性进行定量评价是评价光源质量的一个重要方面。
一般人工照明光源都是用一般显色指数作为显色性的评价指标，显色指数同时也是衡量光源颜色特性的重要参数。
针对传统光源显色指数的计算已有多种测试方法并建立了相关标准，但白光LED对于照明业来说是一种新型光源，传统的测试方法是否适用于白光LED的光色特性分析，还有待深入研究。
本文就显色指数的相关计算方法进行了介绍和讨论，并对白光LED显色性评价进行了探讨。
一、显色指数计算方法及评价LED存在的问题
目前对于光源显色指数的计算方法主要还是CIE制定的&ldquo;测色法&rdquo;和沃尔特提出的&ldquo;沃尔特法&rdquo;。
&ldquo;沃尔特法&rdquo;实质上是对CIE&ldquo;测色法&rdquo;的改进，是沃尔特为了简化标准法中显色指数的计算过程建立的一个经验公式，加快了计算速度并且误差较小。
这里主要介绍一下CIE制定的&ldquo;测色法&rdquo;。
1965年CIE制定了一种评价光源显色性的方法，简称&ldquo;测色法&rdquo;，经1974年修订，正式推荐在国际上采用[1]。
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。
CIE规定显色指数分为特殊显色指数Ri和一般显色指数Ra。
评价时采用一套14种试验颜色样品，其中1-8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，。
图1CIE中1-8号色样
CIE除规定了计算一般显色指数用的八种标准颜色样品外，还补充规定了6种计算特殊颜色显色指数的标准颜色样品，供检验光源的某种特殊显色性能选用，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[2]。
图2CIE中9-14号色样
特殊显色指
数的计算公式为：（1）
其中是参照光源下和待测光源下各种试验色的色差:（2）
公式中，r代表参照光源下标；k表示待测光源下标；i表示检验色样序号的下标；U*、V*、W*是均匀颜色空间坐标值，由公式（3）求得。
；；；（3）
其中，Y表示检验色样CIE1931三色刺激值Y；u、v表示检验色样的uv坐标值；u0、v0表示照明光源的uv坐标值（uv坐标值的具体计算过程可查阅CIE或国家标准[1,2]。
一般显色指数的计算公式为：（4）
CIE显色指数广泛用于评价荧光灯和HID灯。
但是，显色指数已有40多年的历史，而白光LED却是照明业的新型光源，利用显色指数来评价LED的显色性是否合适尚不明确，并且传统显色指数的计算方法是否适用于白光LED也有待研究。
从公式（4）中可以看出，一般显色指数是对8块色样的特殊显色指数取算术平均值，这就使得在测试计算时容易产生问题，例如：某一光源，即使对一两块色样具有很低的特殊显色指数，取平均后同样可以获得较高的一般显色指数值。
同样，具有较低的一般显色指数值的光源可能会对一两块色样具有较高的特殊显色指数值。
此外，CIE标准中规定的用于计算一般显色指数的8种色样在评价光源时也存在局限性。
显色指数值是基于光源对8块标准色样的显色性而得到，8种颜色样品都具有中等彩度和明度，都是非饱和色，它们用于衡量光谱连续且频带较宽的光源的显色性具有不错的结果，而对于评价波形陡峭且频带狭窄的光源则会产生问题，而LED正是这样一种光源。
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：《CIE177：2007，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&ge;80，光源的显色性优良；50&le;Ra&le;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。
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&mdash;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，。
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]。
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。
本工作得到了辽宁省高校优秀人才计划项目（LR201006）、大连市科技计划项目（2009A18GX016）的支持，在此表示感谢！。
