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科技创新

显色指数是什么?应该怎样选择

显色指数,又称演色指数(Kaufman),在LED灯具术语中使用比较频繁。

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。能正?#32321;?#29616;物质本来的颜色,其显色指数(CRI)就越高的光源,其数值接近100,显色性最好。白炽灯的显色指数定义为100,视为理想的基准光源。此系统以8种彩度中等的标准色样来检验,比?#26174;?#27979;试光源下与在同色温的基准下此8色的偏离(Deviation)程度,以测量该光源的显色指数,取平均偏差值CRI=20-100,以100为最高,平均色差越大,CRI值越低。低于20的光源通常不?#35270;?#19968;般用途。

目前对于光源显色指数的计算方法主要还是CIE制定的“测色法”和沃尔特提出的“沃尔特法”。“沃尔特法”实质上是对CIE“测色法”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“测色法”。

1965年CIE制定了一种评价光源显色性的方法,简称“测色法”,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?#26377;?#26524;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?#36136;?#39564;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,如图1所示。


图1  CIE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、?#37117;?#21494;绿色和欧美人的肤色,如图2所示。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2  CIE中9-14号色样


特殊显色指数的计算公式为: (1)i =   100 -   46E i

其中是参照光源下和待测光源下各?#36136;?#39564;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;其中,Uk、Vk表示待测光源色品坐标;Ur、Vr表示参照照明光源色品坐标值(uv坐标?#26723;?#20855;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)

定义和公式有些复杂,下面简单应用说明。

白炽灯的理论显色指数为100,但?#23548;?#29983;活中的白炽灯种类繁多,应用也不同,所以其CRI值不是完全一致的。只能说是接近100,是显色性最好的灯具。具体灯具的Ra值可见下表所举。
光源                      显色指数CRI
白炽灯                      97
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
钠铊铟灯                  60-65
镝灯                        85以上

LED光源的显色指数目前一般是?#21495;?#30333;Ra=65左右,正白Ra=70左右,?#27604;?#26174;色指数可以做到更高,到Ra大于90,但遗憾的是,对LED光源来说,显色指数超过一般数值后,其数值越高,亮度(光通量)会?#26723;汀?#27491;白的显色指数一般要比暖白的高。

因此,?#23548;?#24212;用中,对LED灯具来说,我们并不能一味的追求高显色性,对于确实高要求的场合,需要以牺牲?#27426;?#30340;亮度为代价。

下面一组数据为显色指数的选择提供一下参考:
指数(Ra)           等级              显色性              一般应用

90-100               1A                 优良               需要色?#31034;?#30830;对比的场所

80-89                 1B                 优良               需要色彩正确判?#31995;某?#25152;

60-79                  2                  普通               需要中等显色性的场所

40-59                  3                  较差               对显色性的要求?#31995;停?#33394;差较小的场所

20-39                  4                  较差               对显色性无具体要求的场所


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