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1、第23卷第1期电子器件Vol.23,No.12000年3月JournalofElectronDevicesMarch.2000文章编号:1005-9490(2000)01-43-50①光源的显色性与显色指数刘义成(上海跃龙荧光粉测试实验室)摘要显色性是照明光源指标之一。现下,我们评价显色性所用的“显色指数”是CIE在1965年推荐的“测验色”法。本文从色度学及此法计算过程,指出此方法由于种种原因,它的精确度十分有限,应该是一数值范围表明一类显色质量,有关文献把50左右以下分为“劣”、50左右到75左右为“一般”、75左右以上为
2、“优”。两光源的显色指数相差二、三个百分点说明不了哪个显色性较优。关键词:显色性,显色指数,色差,色容量中图分类法:TN104.3文献标识码:A1前言我们眼睛观觉到颜色是由进入眼睛的光对眼细胞刺激的结果。一物体给眼睛颜色的感觉除了与其本知“颜色”外,还与不同的光有不同的吸收、反射能力有关,又与照射此物体的光源等其它因数有关。例如对能反射红色光而对其它光色大部分吸收的红色物体,如照射光中无红色光,眼睛也无法感觉到它是红色。光源显色性,故名思义,是旨在该光源照射下,各种颜色物体能给眼睛以原颜色刺激的性能。如何评判“各种颜色物体能给
3、眼睛以原颜色刺激”?CIE在1965年提出,1974年修订后正式推荐的“测验色”法,即现下使用的“显色指数”来评价光源显色性。由于种种原因,显色指数数值大小不能精确反映显色性,通常用一个数值范围表明一种显色质量。有人误认为显色指数值大小就表示光源显色性的差别,不问青红皂白,追求2～3显色指数值。这种误解有可能牺牲光源更重要的光效、寿命等性能,得不偿失。2颜色、色差与色容量人们每天都会观感到各种颜色。颜色是什么,如何测量,却是20世纪20年代起开始研究的新科学——色度学。色度学涉及到视觉生理、视觉心理、心理物理,与人的感觉密切相
4、关。颜色是来之外界物体的辐射光对人眼锥体细胞刺激引起的感觉。这种感觉不仅与前言中叙说的光刺激人眼锥体细胞的光谱有关(孔色或原色),并与周围环境有关(心理颜色)。物体表面原色取决于它的反射光谱,这与物体本身的光谱辐亮度系数U(λ)及照明条件[1]有关。不论两不同光谱辐亮度系数的物体在同样照明条件下的颜色差别,还是同一个物体在两个不同光源照明下引起的颜色差别,我们都称之为色差ΔE。CIE推荐数个颜色空间,在①来稿日期:1999-05-0744电子器件第23卷不同颜色空间,色差表达式不同,以用来计算显色指数的“CIE1964颜色空间
5、”为例(以下未说明色差均指此颜色空间):***ΔU=U1-U2***ΔV=V1-V2(1)***ΔW=W1-W2那么色差*2*2*21/2ΔE=[(ΔU)+(ΔV)+(ΔW)+](2)***式中U、V、W可由我们熟悉的XYZ色度系统中的数据转换得到:u=4x/(12y-2x+3)(3)v=6y/(12y-2x+3)*1/3W=25Y-171≤Y≤100**U=13W(ui-uo)(4)**V=13W(vi-vo)式中ui、vi是样品色坐标,uo、vo是照明光源色坐标。从这些式中我们可发现,只有两物体反射光谱的X、Y、Z三刺激值
6、都相同才能使色差ΔE=0(在色度空间位置重叠)。这种情况我们称之为“理论同色”。由于人眼对颜色分辨能力的局限,理论不同色而位置距离很接近时,人眼仍认为是同样颜色,我们称之为“实际同色”。在CIE推荐的颜色空间,理论上每个点表示一种颜色;而对人眼来说,一种个颜色是一个范围。人们把这个人眼感觉不出差异的范围称为“颜色宽容量”或简称“色容量”,把理论颜色之间的距离称之为“色差”。可以想象,若C颜色到A、B两颜色距离相同,但方向不一样,那么A、B并不同色。即色差有方向性,是矢量。科学家们发现人眼对不同颜色的色容量不等,而且某颜色各方向
7、的分辨力也不是等色差的,经麦克亚当(MacAdam)等科学家们试验,某点各方向色品分辨力近似地组成一个椭[2]圆形,可用下式表示22((X-X1)cosU+(Y-Y1)SinU)((Y-Y1)cosU+(X-X1)SinU)2+2=1(5)ab上式中X1、Y1为XYZ系统的中心位置,a、b为长、短轴,U为倾角。按式(5)算得的UVW系统的相应数据与使用数据见表1。3显色指数的计算光源显色性定义:是指与参照标准下相比较,一个光源对物体颜色外貌所产生的效果。1965年CIE制定一种评价光源显色性的方法,简称“测验色”法,1974年
8、修订后,正式向国际上推荐使用。此方法是用一个显色指数量值表示光源的显色性。光源的显色指数是待评光源下物体的颜色与参照光源下物体颜色相符程度的度量。为了符合人类长期的照明习惯,CIE规定5000K以下的低色温光源用普郎克辐射体作为参照光源,色温5000K以上的用标准照明体D作为
