1、LED 的显色性特点立项理由：在室内装饰过程中，大量业主及设计师愿意采用高能耗的卤素灯或者 PAR 灯，因为室内装饰有很多空间（酒店会所居多）会对色彩的还原度和饱和度有很高的要求，而卤素灯和 PAR 灯恰恰是显色性极高的光源，能满足室内装饰中色彩还原度和饱和度的要求。近年来我国对于能耗控制的要求逐步提高，对于室内照明能耗我国也在 2004年颁布了建筑照明设计标准（GB50034-2004）加以控制和规范，尤其在照明的功率密度方面更是确定为强制性条文，显示我国对控制室内照明能耗的决心。我公司作为多年的装饰行业百强第一名及装饰行业第一股自然对控制室内能耗在设计施工过程中做了很多的工作和实验，对于很
2、多项目中也多次使用了 LED 光源的灯具，从而希望能有效的控制室内照明能耗。但是多个项目实验下来，不管是业主还是设计师对其照明的色彩还原度和饱和度都不甚满意。LED 作为新型绿色环保的光源被大力推介和扶持，近年来有个长足的发展，现在市场上主流的 LED 品牌的光效均能达到甚至超过 T5 水平，而显色性也基本能够达到 0.8 以上。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
3、，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。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
4、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
5、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，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、蓝及叶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。CI
6、E也不推荐采用显色指数来评价 LED，并在 CIE 技术报告：CIE 177：2007，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 0100，Ra 值越高，光源的显色性就越好。一般认为Ra80，光源的显色性优良；50Ra79，光源的显色性一般；Ra50，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
7、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。
8、 图 3 显色指数为 80 的 LED 图 4 显色指数为 67 的 LED 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，如图 5 所示。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。 图 5 CQS 选用的 15 种色样 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
9、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。
