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硅能有话说:各家COB产品颜色显现为何不一样?

2019-06-14

在照明领域,人们通过光源照明进行物体识别和颜色感知,因此光源的显色评价十分重要,现在众所周知的最为广泛用以描述光源显色性的,是CIE提出的显色指数Ra(1974年正式成为光源显色性评价标准)。

 

那么,既然有统一的显色评价指标,为何各家COB产品的颜色显现和对外宣称的光源的色彩饱和度评价指标却不一样?这就得从LED技术的快速发展说起。

随着LED技术的发展,众多研究和实验结果表明,一般显色指数Ra用以描述人们对颜色的感知存在局限性。比如Ra强调是测量光源与参考光源的差异,参考光源拥有显色指数最大值100,被视为是显色效果最佳的光源,在显色计算过程中,但凡产生色差均会造成显色指数下降,视为显色效果不如参考光源。这与人的日常心理感知存在差异,比如白炽灯的发光机理被视为最接近参考光源,显色指数一般在98以上,但在实际生活应用中,用白炽灯照射深蓝色和黑色的袜子,人眼很难准确地进行颜色区分。

 

所以,基于此,当一般显色指数Ra在描述LED光源显色特性具有局限时,业内陆续开始提出各类新的光源显色评价方法。比如为提升产品的光品质,部分LED厂商宣称通过调整光源光谱(全光谱COB的萌芽期),适当增加被照物体的色彩饱和度,可改善视觉清晰度,进而增强物体色彩的心理偏好程度等。

 

但是,这种评价方法用显色指数Ra难以描述,所以需要新的营销工具用于度量色饱和度,让客户通过数据来了解这种产品的显色效果有改善提升,可提供更舒适的视觉体验。

 

那么,有哪些比较有代表性的评价方法呢?下面将对市场常用的色饱和度评价指标逐一进行介绍。

 

R9特殊显色指数


特殊显色指数R9是对饱和红色样的显色能力,因LED产品普遍缺乏红光成分,业内一般将R9作为一般显色指数Ra的重要补充[2],用于描述光源对饱和红色的还原能力, R9>0成为行业标准要求。

 

GAI色域指数


GAI色域指数是Rea等在2007年提出,它以显色指数用到的8块色样TCS01-TCS08作为标准色样,在CIE1976色度空间中计算被测光源在标准色样反射形成的8个颜色点所围成的色域面积与参考光源的面积比。Rea定义的GAI使用的参考光源为等能光谱,同时推荐光源同时满足显色指数至少为80,GAI色域指数介于80至100,会使光源的显色性同时具有良好的自然度和鲜艳度。实际计算中发现,GAI与色温成正相关关系,部分厂商将参考光源改为黑体辐射光源,并用GAIBB表示。

 

CQS色质指数,Qg


CQS色质指数是Wendy和Yoshi在2010年提出,CQS也采用测色法,通过被测光源与参考光源照射同一套标准色样,计算出他们的色差,NIST通过计算得如下结论:即使光源对非饱和色的显色性好,它对饱和色的显色性可能很差,但反过来则不成立。只要使用一些饱和色作为一套新的颜色样品,对显色的测量就能更具代表性,因此CQS选择15种平均分布于整个可见光谱中的饱和色,同时在算法上进行优化。CQS体系指标包含Qf, Qg,Qa等,Qf用于描述颜色的逼真度,描述的是测量光源和参考光源的显色色差,Qg描述的是15个标准色样在CIELAB中形成的相对色域面积,即色饱和度, Qa则在计算色差时容许一定程度的过饱和的彩色]。

 

TM-30-15标准,Rg


北美照明学会(IES)在2015年5月批准了名为IES Method for Evaluating Light Source Color Rendition,编号为TM-30-15的标准[4]。该标准提供了一种精准、稳健的计算方法用于表征光源显色性的逼真度Rf和饱和度Rg。TM-30-15也采用测色法,但在参考光源、标准色样、指标描述等计算方法上在总结前人基础上进行诸多优化。

 

以上4种就是目前相对有代表性的色饱和度评价指标。正因为各家厂商采用了不同的评价指标,所以不同的厂商在生产COB产品时有不同的标准,且在对外宣传时,也会有不同的侧重点,这或许也是全光谱COB产品今年在光亚展中走红,但是却很难看出各家区别的原因之一吧。

 

那么这些指标对于评价色彩饱和度或者说视觉效果体验的真实效果如何?

 

为了评价这些指标用于描述光源显色饱和度的效果,我曾经参与了一项实验——选择市场上几款厂商宣传具有改善显色饱和度的产品进行指标计算与效果评估。实验选择4款相同的照度(500lux),相同的标称色温(3000K)进行实验,分别照亮色卡、仿真水果和迷你模特,并选取24名正常视力的观察者进行暗室主观视觉评价。



表1测试光源的相关参数



图1测试光源光谱图



图2实验观察箱

 

根据上述实验得出了以下几个结论:

1、4个饱和度评价指标之间相关性较弱,难以进行横向比较;

2、4个指标难以有效地表述观察者对颜色的偏好程度;

3、饱和度的提升需要适度,过高的饱和度并不能带来更佳的视觉效果体验;

4、刻意宣称某个指标达到多少的意义不大,对光源的色彩饱和度评价方法还需进一步研究。

 


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