LED照明產(chǎn)品色彩質(zhì)量中色彩清晰度研究

人類的照明技術(shù)從第一個(gè)燈泡發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)過(guò)了135年的發(fā)展，光源的種類也從白熾燈、熒光燈、氣體放電燈發(fā)展到新一代的LED照明光源。照明技術(shù)的發(fā)展有三個(gè)重要的指標(biāo)，第一個(gè)是光效，第二個(gè)是壽命，第三個(gè)是顯色指數(shù)。對(duì)于前兩個(gè)個(gè)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，隨著照明技術(shù)的發(fā)展不斷提高的，但是第三個(gè)指標(biāo)顯色指數(shù)并沒(méi)有隨著照明計(jì)算的發(fā)展而不斷提高，主要原因是受限與顯色指數(shù)這個(gè)指標(biāo)的理論定義。

　 　國(guó)際照明委員會(huì)CIE對(duì)于顯色性CR(colorrendering)的定義是[9]：“與標(biāo)準(zhǔn)的參考光源相比較，一個(gè)光源對(duì)物體顏色外貌所產(chǎn)生的有意 識(shí)和無(wú)意識(shí)的效果”。照明行業(yè)目前只有一個(gè)普遍接受的評(píng)價(jià)顯色性的方法--顯色指數(shù)CRI(colorrenderingindex)，這個(gè)評(píng)價(jià)方法是通 過(guò)一些科學(xué)家與光源制造企業(yè)共同努力下，在1960年提出。CRI基于“測(cè)試樣品色彩位移法”，比較樣品顏色在參考照明體和測(cè)試光源下的色差來(lái)評(píng)價(jià)光源的 顯色性，即色彩“真實(shí)性”或者稱之為“自然度”[1]。顯色指數(shù)中的“標(biāo)準(zhǔn)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(fā)光機(jī)理屬于黑體輻射，那么很顯然，無(wú)論照明技術(shù)如何發(fā)展，白熾燈的顯色性或顯色指數(shù)都是最高的，其他先進(jìn)的照明技術(shù)只要其光譜形態(tài)偏離參考 光源的光譜其顯色指數(shù)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(gè)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(xì)微差異，并且(3)使我們周圍的物體的顏色看起來(lái)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(zhì)量CQ(colorquality)”[3]，例如色彩清晰，色彩豐富等。

　　本文調(diào)研了國(guó)內(nèi)外關(guān)于照明光源的色彩清晰指標(biāo)的相關(guān)研究現(xiàn)狀，并借鑒相關(guān)研究方法進(jìn)行視覺(jué)工效實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)顯色指數(shù)和色溫與色彩清晰的關(guān)系進(jìn)行了定性分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高色溫的白光LED照明產(chǎn)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(shù)與色彩清晰度相關(guān)性不大，因此不能用顯色指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)LED照明光源的色彩清晰度。

　　色彩清晰可以分為兩個(gè)方面，第一個(gè)為照明光源對(duì)于觀察者分辨顏色能力的影響，第二個(gè)為照明光源對(duì)于觀察者在此整體光環(huán)境下色彩清晰的主觀感受。國(guó)內(nèi)外許多研究者們對(duì)于LED照明光源的色彩分辨進(jìn)行了許多研究工作。

　 　法國(guó)的研究者ElodieMahler[4]等人對(duì)單色的LED組成的白光光源的色彩分辨能力進(jìn)行了研究。他們選用的測(cè)試光源是RGB(紅、綠、藍(lán) LED)、RGBA(A為琥珀色)、WR(兩個(gè)冷白色熒光粉LED和紅色LED)、WWARGB(兩個(gè)冷白光、兩個(gè)暖白光熒光粉LED和琥珀色、紅、綠、 藍(lán)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?qū)嶒?yàn)的工 具。其結(jié)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(guó)的MarkS.Rea[5，6]等人推 薦使用CRI作為色彩自然的評(píng)價(jià)指數(shù)，GAI作為色彩鮮艷的評(píng)價(jià)指數(shù)，F(xiàn)SCI作為色彩分辨的評(píng)價(jià)指數(shù)，為此他們進(jìn)行了許多相關(guān)的視覺(jué)實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shè)置兩種不同的照度。被試者在這些光源下進(jìn)行FM100-huetest的 色彩分辨能力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明色彩分辨能力與照度有很大關(guān)系，照度提升色彩分辨能力也相應(yīng)提高，同時(shí)結(jié)果表明CRI與色彩分辨沒(méi)有相關(guān)性，但是GAI和 FSCI與色彩分辨有較好的相關(guān)性。

　　目前的對(duì)于光源照明色彩質(zhì)量的視覺(jué)心理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法為：保持光環(huán)境桌面照度相同，并且將測(cè)試光源按照相近的色溫分組。使用FM100色棋測(cè)試分析光源光譜對(duì)視覺(jué)色彩分辨能力的影響。