重提led显色性，给大家科普一下

notooth

老是看到版里不断有人抱怨led显色性如何如何差，远不如白炽灯什么的甚至有人认为光色越黄越好
看的一头都是大火包
转几篇文章，来说一说显色性问题（精简版在39楼，没兴趣看长文章的可以直接去看那个）
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。光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样
光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成，对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能
提供较佳的显色品质。
　　当光源光谱中很少或缺乏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(color shift)。色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。演色指数系数(Kaufman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
    显色分两种
　忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。
    效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。
    显色指数与显色性的关系
　 当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的color shift.色差程度越大，光源对该色的显色性越差。演色指数系数（Kau fman）仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
白炽灯（此处的白炽灯应该是用来测试的标准光源所用的灯，确实是白炽灯的一种，但是是多个灯，而不是一个，更不是普通白炽灯，可以参考引文2和引文4）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，比较在测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Ra20-100，以100为最高，平均色差越大，Rr值越低。低于20的光源通常不适于一般用途。
指数（Ra） 等级 显色性 一般应用
90-100 1A 优良 需要色彩精确对比的场所
80-89 1B 需要色彩正确判断的场所
60-79 2 普通 需要中等显色性的场所
40-59 3 对显色性的要求较低，色差较小的场所
20-39 4 较差 对显色性无具体要求的场所

    首先，因为led等新光源的出现，目前按照忠实显色ra值来判断显色性好坏这个评价体系面临崩溃或者更改，也就是说，一些类似led的新光源的ra值不高，但是人们对其显色性观感远高于一些传统的高ra光源。具体见后面的引文1. 从实际使用情况来看，led对各种颜色的还原确实是比较精确的。所以先不说新cree的led显色指数ra已经达到了92，就算老式的cree ra值从75-80也不一定就显色性就很差。
    其次，有些人迷信白炽灯和hid，认为其显色性是100，或者接近100.  这其实是个误解，具体参考引文2和引文4，你会发现cie用的标准光源不是一个，而是5个或者3个，只有在8种颜色下表现都得到100的时候，ra值才是100，这点也基本只有类似太阳的光源能办到。
cie标准光源部分光谱如图

                               
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当然这也跟网络上到处飞的文章里面说白炽灯为100有关。大家可以看看下面这个图片，里面是日光，氙气灯和普通白炽灯的光谱，可见光通常指波长范围为:390nm - 780nm 的电磁波。人眼可见范围为:312nm - 1050nm 。

                               
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这个里面白热电灯在光谱里面小于400的部分其实基本上等同于缺失，其比较接近引文2里面的标准光源 A 。如果拿来照紫色或者蓝色物体，其显色性必然很差，颜色肯定要深的多，弄不好看起来会发黑，这个可以参考引文3里面关于颜色的说明和引文4里面关于ra值的计算。所以普通的钨丝灯泡，无论是否充惰性
气体，其ra值是绝对不可能达到100的。只有在5种或3种标准灯合起来或太阳或光谱和太阳基本相当的光源才能达到ra100，就我所知，目前手持的灯好像还没多少光谱十分接近太阳的吧？上图里面1kw的hid比较接近，但是在300-400nm范围内其得分恐怕要打些折扣。所以平均下来也是达不到100的。那么35w的hid呢？尤其高色温的，顶多就是个标准光源 C 而已。

光源 显色指数Ra


　　白炽灯 97（这个目前能查到的还有100和> 80，100这个基本可以确定是错误的，97这个我也怀疑，大功率的可能能达到，小功率的肯定达不到，对于普通100w以下的白炽灯，我更倾向于>80），至于手持的灯丝白炽灯，大都是充氙气或者氪气的，具体多少就不清楚了，但是100肯定到不了。


　　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

      再次，很多人都认为led 光谱是几根窄线构成的，所以显色差，这其实又是一个误解，单色led确实类似一根线，但也绝对不像钠灯，汞灯那样的线。而是
一个在某个范围内的具有一个极大峰值的曲线。至于现在的白光，根本不是rgb三种颜色的led拼合在一起构成，而是通过蓝色或紫外激发不同配方的荧光粉后各种光混合在一起构成的一个连续光谱，而且正好覆盖可见光范围。具体见下图
单色led 光谱

                               
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cree的xlamp光谱

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从图中可以看出，cree的xlamp led 最大的问题是绿色和红色较少，其ra值丢分估计也就在这两方面，但虽然丢失，但并不是没有，只是弱一些，所以相当于显色性方面，对绿色和红色各自颜色的区分亮度和对比度会稍微弱一点，但是绝对能正常显示颜色。这个光谱的显色指数ra我个人认为肯定是超过普通灯丝的小功率白炽灯的，例如上面那个图里面的3000k白热电灯。

说到这，肯定有人会说，为什么我在户外或者雨天用灯丝的白炽灯看路更清楚？？为什么led一片模糊看不清？
用白炽灯，灯光大部分都集中在红色端大波长范围，所以穿透力要比led强这是毋庸置疑的。但这不是主要的原因
主要原因如下：
1、白炽灯发光属于全方位发光，光线朝各个方向均匀放射，所以相对光密度要小一些，而led是点光源，还有透镜什么的限制，发光角度极小，所以同样光通的
led光密度要比白炽灯高好多倍，具体多少随各个led出射光线角度有关。这样直接带来一个严重的问题，那就是光线过于集中，加上相对短波长部分光线比较强，所以遇到潮湿或者灰尘比较大的时候，其散射光也比白炽灯要大很多。大量的散射光会严重干扰使用者的视线。解决的办法就是尽量让电筒远离眼睛，一般
是放低最好，越低越好，另外可以考虑戴偏光眼镜，对于滤除干扰散射光也是有效的。那些戴头灯或者用带子绑手电的可以考虑把头灯或手电绑在手臂上，头灯可以考虑降低亮度，使用中低档。骑行的话可以把手电安装在前轴附近最好。
2、因为led光线相对集中，所以照射在物体或者路面的时候，直接导致亮度过高而带来对比度过小问题，带来分辨率的降低。解决的最好办法就是尽量不使用聚光过强的手电，或者用低档，也可以选择调焦手电，效果应该不错，想照远的时候聚光，比普通手电照的远，想看清路面的时候调节到合适的泛光即可。当然，长期在潮湿环境的可以考虑暖白。
3、眼睛的适应能力，在黑夜中，瞳孔会放大，但是当视线突然从黑暗转到高亮时，眼睛不可能很快适应，等到适应了亮光，黑暗部分又会受影响，所以不论高聚光led还是高聚光白炽灯，都会有这样的问题，led一般光线更集中，带来问题更大。最好的办法还是尽量让光线均匀分布，降低聚光程度。

话说到这儿，算结束了，终上所述，led显色性还是不错的，老的cree暖白和自然白ra是80，冷白是75。新cree应该是暖白和自然白到了92，冷白不清楚。显
色性更毋庸置疑了。所以大家以后选择led尽量选择自然白吧，商家进货也最好别进冷白的。对于普通的小功率灯丝白炽灯，其显色性肯定是赶不上新的cree led的。对于充氙气和氪气的和hid，cree 暖白和自然白led 也并没差多少，如果按照引文1的说法，很可能会有大逆转。另外，对于聚光的追求也不是个好现象，明显不实用，还是建议商家们能做出一些实用的桶子，和亮马叉虫的做成两个系列最好。


引文1
LED测试系列—显色指数和LEDS 显色指数(CRI)40年来一直用来比较荧光灯和HID灯,照明信息委员会(CIE)不推荐用它来测定白光LED,新的测试方法正在制定中。在这期间,我们怎样用CRI到白光LED上呢？

CIE的技术报告177：2007 白光LED光源的显色性里提到：“技术委员会的结论是CEI认为在一系列的光源对比中,CRI不适用于预测白光LED光源的显色范围”

该结论基于大量的学术研究的结果。研究认为不论是荧光粉封装的白光LED还是RGB三基色的白光LED都不适用该指数。多数研究都有视觉实验,实验者观察用不同CRI指数的灯照亮的地方的效果。总体来说,CRI指数值与视觉效果之间没有多大的内在联系。事实上,多数RGB的LED 显色指数在20以上,而其光的效果还不错。

那这是为什么呢？我们看一下CRI究竟哪个测的是什么,它与传统光源是怎样联系起来的,为什么LED光源就不同呢。

CRI是如何测试的呢？
CRI就是测试一个光源照在物体,物质或表面的显显现的颜色如何？那么CRI数值就近是如何计算的呢？测试的过程包括对比八种样本颜色在测试光源和参考光源下的显出的颜色。用100减去测试平均差值就得到CRI数值。因此一个很小的平均差值就会有一个较高的CRI数值,一个大的平均差值,就会得到一个较低的CRI数值。而且,样本色多用的是粉色系列,没有深色系列。

“Tuning” the Spectrum for High CRI

多年来,荧光粉经过调谐和提炼与八种标准色样配比,非常像白炽灯和日光。但是看下图表1里的荧光光源的光谱能量分布峰值,如果荧光粉轻微的变化一点点,释放波长移动一点点,CRI值就明显的下降,但是人眼观察显色变化却几乎没有变。PC LED使用宽泛的荧光粉可以得到一个相对高的CRI值(70-90+)
现在,再看看RGE LED的光谱能量分布(如图表2)。其峰值与与荧光灯相近,有明显的蓝色、绿色和红色峰值。其CRI值只有27,并没有像日光灯在八种基本色上的值那么高。除去CRI值低以外,商用RGB LED光束产生的白光通常咋在视觉上更易接受。其中可能的原因是RGB LED 明显的提高了多数颜色的视觉饱和(色度)而未造成相反的hue偏离

相似地,()日光灯(如GE, PHILIPS, SYLVANIA 等品牌)的CRI值都较低,但是这些灯照射的物体,与用未过滤过的日光灯照射比较,看起来却更亮,更生动。

推荐：
要获得更好的显色质量并使用于所有白光光源,还需要一个长期的研究和发展过程。在此期间,CRI值可以考虑用来评估白光LED产品和系统的一个数据点,但是,如果没有亲自实地的评估,不能用于最为产品选择的唯一点,

特别我们要提醒以下几点：
1． 明确物体在光源照射下的视觉要求很重要。颜色保真的要求很高,(比如： 在一个空间里,在日光和灯光下,需要比较一种颜色或纺织品)那CRI值可能会是一个比较有用的对LED产品分级的指标。
2． CRI 只能在具有相同CCT值的光源间进行比较。这一条适用于所有的光源,而不仅指LED光源。同样,CRI值相差小于5个点的区别不大,比如CRI值为80和84的光源几乎是一样的。
3． 如果颜色的表现比颜色的保真更重要,那不要排除白光LED,即使其的CRI值相对很低。有些LED的CRI值仅有25的视觉上仍然是令人舒服的白光。
4． 如果光的保真或光的外观很重要,最好亲自并亲临现场评估LED系统的情况。

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引文2

光谱曲线和标准照明体
作者：中关村在线 王征 责任编辑：王姚 【原创】 CBSi中国·ZOL 09年07月17日 [暂无评论]


上一期的色彩课堂中我们主要对色彩管理中的颜色和光的定义进行一下阐述，这一期里我们对光谱曲线和标准照明体进行一下介绍。要了解光谱曲线，先要知道光源的概念。除了激光具有非常优异的频谱表现，即激光基本都是由单一波长的单色光构成的，其他的光源，都是由不同频率不同能量的单色光混合而成。
    黑色辐射体。即这种发光体，完全是来自原子辐射的热能。我们常见的太阳和白炽灯，都是黑色辐射体的例子。
    日光。日光是由黑色辐射体太阳的光，在地区内部的大气内，经过变化后产生的光，日光是最重要的光源。同时也是地球能源的来源。
    电子放电灯管。在密闭的灯管内部充满气体。通过电子来刺激这些气体的原子，产生能级的跃迁，这样就会放出光子。霓虹灯管就是电子放点灯管。这种受激发光的光谱表现基本都是在某些特定值的钉子装凸起。我们知道可以什么物体受到刺激发光的光谱特质，反过来，用物质的光谱吸收特征来判断物品的性质，是在物理和化学上非常重要的应用。

    CRT显示器。电子通过磁场的聚焦，准确的轰击屏幕背面的荧光粉，荧光粉物质也会产生能级跃迁释放光子的现象，这种现象被用来制造显示设备。
    LED。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
    白光。如果我们不去考虑其他的因素，只是单纯的考虑黑色辐射体的辐射能量，就会发现，黑色辐射体的辐射光，是随着温度变化的。在温度只有三千开尔文左右时，我们会感觉颜色是红黄色，而在六千开尔文左右时，我们感觉是白色，在九千开尔文左右时，我们感觉颜色偏蓝。这就是颜色的温度概念，简称色温。
    照明体。照明体是国际照明委员会，即CIE定义的概念。
    照明光源对物体的颜色影响很大。不同的光源，有着各自的光谱能量分布及颜色，在它们的照射下物体表面呈现的颜色也随之变化。为了统一对颜色的认识，首先必须要规定标准的照明光源。因为光源的颜色与光源的色温密切相关，所以CIE 规定了四种标准照明体的色温标准：

                               
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不同色温图
标准照明体 A ：代表完全辐射体在 2856K 发出的光（ X0=109.87 ， Y0=100.00 ， Z0=35.59 ）；

标准照明体 B ：代表相关色温约为 4874K 的直射阳光（ X0=99.09 ， Y0=100.00 ， Z0=85.32 ）；

标准照明体 C ：代表相关色温大约为 6774K 的平均日光，光色近似阴天天空的日光 （ X0=98.07 ， Y0=100.00 ， Z0=118.18 ）；

标准照明体 D65 ：代表相关色温大约为 6504K 的日光（ X0=95.05 ， Y0=100.00 ， Z0=108.91 ）；
    CIE 标准照明体 A 、 B 、 C 由标准光源 A 、 B 、 C 实现，但对于模拟典型日光的标准照明体 D65 ，目前 CIE 还没有推荐相应的标准光源。因为它的光谱能量分布在目前还不能由真实的光源准确地实现。当前国际上正在进行着与标准照明体 D65 相对应的标准光源的研制工作。

                               
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光谱曲线

    现在研制的三种模拟 D65 人造光源分别为：带滤光器的高压氙弧灯、带滤光器的白炽灯和荧光灯。它们的相对光谱能量分布与 D65 有所符合，带滤光器的高压氙弧灯提供了最好的模拟，带滤光器的白炽灯在紫外区的模拟尚不太理想，荧光灯的模拟较差。为了满足精细辨色生产活动的需要，还有采用荧光灯和带滤器的白炽灯组成的混光光源，称为 D75 光源。其色温可达 7500K 。主要运用在原棉评级等精细辨色工作中。
标准照明体 D ：代表标准照明体 D65 以外的其它日光。
    CIE 规定的标准照明体是指特定的光谱能量分布，是规定的光源颜色标准。它并不是必须由一个光源直接提供，也并不一定用某一光源来实现。为了实现 CIE 规定的标准照明体的要求，还必须规定标准光源，以具体实现标准照明体所要求的光谱能量分布。 CIE 推荐下列人造光源来实现标准照明体的规定：
标准光源 A ：色温为 2856K 的充气螺旋钨丝灯，其光色偏黄。

标准光源 B ：色温为 4874K ，由 A 光源加罩 B 型 D-G 液体滤光器组成。光色相当 于中午日光。

标准光源 C ：色温为 6774K ，由 A 光源加罩 C 型 D-G 液体滤光器组成，光色相当 于有云的天空光。

hellochen

随便炒去，把暖色的led价格炒高了，冷白的卖不出去了价格就下来了，我刚好喜欢冷白的，偷笑。

notooth

引文3

浅谈光源的色表与显色性

2005-9-10 15:24:01  电源在线

　　作为照明光源，除了要求光效高、寿命长之外，还要求它发出的光具有良好的颜色。光源的颜色包含两方面：色表和显色性。人眼直接观察光源时所看到的颜色，称为光源的色表，用色温（CT）表示；显色性是指光源的光照射到物体上所产生的客观效果，显色性用显色指数（Ra）表示。如果各色物体受照的效果和标准光源照射时一样，则认为该光源的显色性好（显色指数高）；反之，如果物体在受照后颜色失真，则该光源的显色性就差（显色指数低）。
　　如果从远处看街道旁的高压汞灯，它发出的光既亮且白。但是当看到被它照射的人的面孔时，看起来好像在脸上抹了一层青灰，这说明高压汞灯的色表好，但显色性不好。而白炽灯恰恰与之相反，它的光看上去虽然偏红偏黄，但物体的颜色在它的照射下可以得到真实的表现，这就是说白炽灯的色表不是很好，但显色性很好。如果将一块蓝布放到低压钠灯下面，蓝布就变成黑色，且低压钠灯发出的光是黄色的，这说明低压钠灯的色表和显色性都不好。而氙灯的色表和显色性都很好。
　　从上面这几个例子可以看出，有些光源的色表和显色性都不好（低压钠灯），有些都很好（氙灯），有些色表好但显色性不好（高压汞灯），有些色表不好但显色性好（白炽灯）。光源的色表和显色性既有区别又有联系。
　　蓝色的布为什么到了低压钠灯下面就变黑了呢？日光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等多种颜色的光按照一定的比例而成的。日光照到某一种颜色的物体（指非透明体）上，物体将其它颜色的光吸收，而将这种颜色的光反射出来。如蓝布受日光照射后，将蓝光反射出来，而将另外的光吸收，因此在人眼里看到的这块布就是蓝色的。正是由于日光本身包含了各种颜色的光，再加上各种各种物体对不同颜色的光的反射（在有些情况下是散射或透射）性能不一样，大自然才在日光的照射下显得五彩缤纷。低压钠灯则不然，低压钠灯发出的光主要是黄光，当黄光照到蓝布上时，蓝布将黄光全部吸收。蓝布虽能反射蓝光，但是因为低压钠灯发出的光中基本上没有蓝光，也就不能反射出蓝光来。因此在低压钠灯照射之下，蓝布就变成黑色的了。
　　而白炽灯的光谱能量分布是连续的，各种颜色的光都有，因此一般的色彩都能反映出来，有较好的显色性。但是因它的辐射能量分布偏重于长波方向，因此整体上看来光色偏红偏黄，色表不是很理想。
　　由此可知，光源的颜色从根本上来说是由它的光谱能量分布决定的。光源的光谱能量分布确定之后，它的色表和显色性也就确定了。但是不能倒过来认为，由光源的色表可以确定光源的光谱能量分布。光谱能量分布截然不同的光源可以产生相同的色表，这就是所谓的“同色异谱”现象。高压汞灯发出的光尽管色表和日光接近，但它的光谱能量分布和日光相差很大，它的光谱中多青光、蓝光而缺少红光，这就是被它所照的人脸发青灰的缘故

引文4

光谱中某些色光组合与强度或可见光光谱内某些色光波段的数据，将决定该物体在该光源下是否可确实地呈现其色彩，这就称为该光源的演色性。

演色性指數 Ra的標準顏色

在1965年，國際照明協會CIE開發了一種以八種標準色樣為基礎量化其演色性的方式；首先，先測量得知該光源的色溫，再算出此光源下與同色溫的基準光源下比對這八種色樣的偏離率，而比對這八種色樣比率的數據就稱為演色性指數。這個數據差距是相當大的；由無演色性的低壓鈉燈單色光源至指數一百的基準光源。

登录/注册后可看大图 CIE的八種標準色樣是用來比對光源的演色性指數

以下是經常被選明燈具的演色性指數 ( Ra 指 Rendition absolute )

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圖： Lamp type = 光源種類 Incandescent = 白熾燈泡 Fluorescent = 日光燈管 Low pressure sodium = 低壓鈉燈泡 High pressure sodium = 高壓鈉燈泡 High pressure mercury = 高壓水銀燈泡 Blended light = 免用安定器水銀燈泡 Metal Halide = 復金屬燈泡

照明品质标准

      有五个条件必须满足 (才能让眼睛发挥正常的视觉功能)，分别是：
      · 细节的大小必须达到一定程度。
      · 细节本身必须达到一定亮度，使其形状和纹理能显露出来。
      · 视觉内的总亮度和亮度分布不能超出眼睛的适应范围，这样它才有可能去适应；换言之，不能有太强的眩光。
      · 所要观看的细节和其周围环境之间的对比度必须达到一定程度，这是亮度对比度和颜色对比度的组合。
      · 眼睛看到这个物体的时间必须达到一定长度。
      若能满足以上视觉要求，眼睛即可认出该物体的细节，然而照明所要做的绝不能仅是帮助眼睛分辨物体，它还必须让眼睛在错误可能性最小的情形下发挥作用，同时将眼睛的费力程度和压力减至最少。

主要照明准则

      这使我们开始考虑五项主要的照明准则：
      · 照明度
      · 视觉内的亮度分布
      · 没有令人困扰的眩光
      · 光的空间分布
      · 色相和演色性、无论日光、人工照明或两者的组合，上述准则都能成立

dttfz

这个太专业了

2009

我搬个小马扎，穿个小马甲，慢慢看。

silrock

我来拍根儿黄瓜~

独狼

科普帖？

闲逛的猪

学习中......取其精华。

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好专业。好难看进去

光合作用

努力学习中{:1_259:}

沙滩

好多字呀........

YANT163

学习中.........

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没有研究过，看看

小水

太多了，先顶再看。

xentre

收藏，慢慢看

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不错，先顶下，再看！

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好长，太专业了。

康卡斯

字太多了，楼主整理下再发不是更好？