固態(tài)照明的出現(xiàn)使普通消費(fèi)者成為了照明鑒賞家。人們很快意識(shí)到有更多的選擇可供選擇，做出正確的決定至關(guān)重要 - 無論是家庭情緒照明，和平和高效的辦公室照明，照亮手術(shù)等關(guān)鍵任務(wù)，還是最好地展示商品。

過去一切都很簡單，包括燈泡性能的公認(rèn)指標(biāo)。多年來，照明行業(yè)一直使用顯色指數(shù)（CRI）作為平均保真度的簡單表達(dá)式，用于呈現(xiàn)一組標(biāo)準(zhǔn)顏色樣本。樣本集可包含多達(dá)14種顏色，包括中色柔和色調(diào)，飽和紅色，黃色，綠色和藍(lán)色以及標(biāo)準(zhǔn)化膚色。

確定相關(guān)色溫（CCT）后在待測試的光源中，計(jì)算相同CCT的參考源，然后由測試源和參考源照射顏色樣本。然后確定CIE YUV顏色空間中的照明顏色的坐標(biāo)，并且計(jì)算每個(gè)樣本（Ei）的坐標(biāo)對(duì)之間的距離并用于生成表示每個(gè)樣本的保真度的一組結(jié)果（Ri）。 。這些值的算術(shù)平均值給出了測試源的CRI。

作為一個(gè)相對(duì)容易計(jì)算且易于專家和消費(fèi)者理解的簡單指標(biāo)，CRI一直是許多人青睞的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。年份。它足以與白熾燈一起使用，這使得制造商很少有機(jī)會(huì)人為地調(diào)整普通白色（非彩色）光源的特性。然而，現(xiàn)在，制造LED以產(chǎn)生白光的復(fù)雜過程為制造商提供了更多種選擇的機(jī)會(huì)。 CRI無法描述任何特定對(duì)象的顏色差異，因此無法理解一個(gè)源如何使對(duì)象看起來與另一個(gè)對(duì)象相比。此外，不道德的供應(yīng)商可以利用CRI的簡單性來為劣質(zhì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)高分。照明行業(yè)和最終用戶需要更強(qiáng)大，更不模糊的指標(biāo)來描述白光LED的顏色質(zhì)量。

TM-30：旨在克服CRI的局限性

新的TM-30測試方法，由美國照明工程學(xué)會(huì)（IES）于2015年9月推出，可以改變所有類型LED照明制造商的方式 - 從單個(gè)發(fā)射器到LED模塊，光引擎和燈具 - 向目標(biāo)市場描述產(chǎn)品。

TM-30測試方法旨在彌補(bǔ)CRI的缺點(diǎn)是現(xiàn)代LED照明的可調(diào)性更大;特別地，CRI量化了與相同CCT的完美發(fā)射器的性能的偏差，但沒有定性地描述該缺陷。檢測到的偏差可能是負(fù)色或正色移，或飽和度的負(fù)或正變化，如圖1所示。

圖1：保真度描述只有色調(diào)或飽和度偏移的幅度。

顏色再現(xiàn)取決于顏色辨別和顏色偏好，以及顏色保真度。因?yàn)檫@些與飽和度有關(guān)，可以用色域來量化，TM-30建議用保真度和色域來表達(dá)顏色質(zhì)量，并且還提供顏色矢量圖形，其提供色調(diào)和飽和度變化的視覺描述。

色彩空間選擇

TM-30使用比CIE Y-U-V色彩空間更新的色彩空間，這是一種二維的，并且與人類感知色彩的三維方式不相符。 TM-30尋求與Munsell顏色系統(tǒng)更緊密對(duì)齊的色彩空間，該系統(tǒng)描述了亮度，色調(diào)和色度方面的色彩感知。圖2說明了原理。 2

圖2：Munsell 1929顏色系統(tǒng)。 （圖片：CC BY-SA 3.0）

下面的圖3顯示了顏色如何適應(yīng)這個(gè)框架，亮度在垂直平面上變化，色度（飽和度）隨著距中心的距離和色調(diào)而增加隨著角位移的變化。

圖3：Munsell三維色輪。

與CIE YUV空間相比， Munsell系統(tǒng)更適合于三維描述物體顏色。但是，Munsell坐標(biāo)很難計(jì)算。 TM-30團(tuán)隊(duì)將CAM02-UCS色彩空間確定為一種實(shí)用的解決方案，與Munsell系統(tǒng)很好地對(duì)應(yīng)，同時(shí)允許使用相對(duì)簡單的數(shù)據(jù)計(jì)算物體顏色的三維坐標(biāo)。另外，CAM02-UCS顏色空間中的距離與可感知的色差精確成比例，并且對(duì)象的顏色隨CCT變化很小，從而有助于在測試期間最小化不期望的CCT相關(guān)效應(yīng)。圖4顯示了CAM02的三維顏色空間。

圖4：CAM02三維顏色空間。

更大的設(shè)置顏色評(píng)估樣本

然后選擇一組測試顏色。主要目標(biāo)是選擇真實(shí)的，測量的樣品，代表一系列常見物體，如油漆，紡織品，油墨和膚色，并均勻地跨越色彩空間，以提供包括飽和色彩在內(nèi)的代表性選擇?？偣策x擇了99種顏色樣本。這是一個(gè)比CRI測試指定的數(shù)字大得多的數(shù)字，并且被認(rèn)為足以允許高精度而不會(huì)使測試過于復(fù)雜。另一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是選擇顏色以使來自光源的所有入射波長具有相似的反射特性。這被認(rèn)為有效地防止供應(yīng)商微調(diào)其光源以實(shí)現(xiàn)人為的高分。圖5顯示了99個(gè)樣本。

圖5：為TM-30選擇的99種顏色評(píng)估樣本。

參考源的混合

幫助測試人員確定合適的參考光源，TM-30還建議改變參考光源必須位于的軌跡。 CRI在5000K以下的CCT上使用Planckian黑體軌跡的參考，在5000K以上的日光軌跡上使用模型。 TM-30在CCT系列的上端和下端使用相同的型號(hào)，但指定從4500K到5500K的混合源。這導(dǎo)致平滑過渡，如圖6所示，更適合現(xiàn)代的，可調(diào)色的測試源。

圖6：TM -30提出了更平滑的參考源混合。

更真實(shí)的顏色質(zhì)量測量？

使用參考和測試源測試99個(gè)顏色樣本后，使用CAM02分析結(jié)果-UCS色彩空間計(jì)算引擎。保真度Rf的計(jì)算方法與CRI Ra大致相同，作為所有單個(gè)R值的算術(shù)平均值;雖然使用了較大的TM-30顏色樣本集中的99 Ri值。

顏色矢量圖形是通過在CAM02中跨越整個(gè)色度范圍的16個(gè)色調(diào)區(qū)中的每一個(gè)中繪制平均色度坐標(biāo)來生成的。 。該圖作為TM-30結(jié)果集的一部分完整呈現(xiàn)，并且還用于計(jì)算測試源的色域Rg。繪制坐標(biāo)在色度圖上產(chǎn)生兩組16個(gè)平均點(diǎn)：一組用于參考光源，一組用于測試源。將點(diǎn)連接在一起，對(duì)于每個(gè)集合，生成兩個(gè)多邊形，有效地比較測試源的色域與參考的色域，如圖7所示。這不僅有助于直觀地識(shí)別測試源或多或少準(zhǔn)確表示的那些顏色，而且還允許將Rg計(jì)算為兩個(gè)多邊形之間的面積差異。

圖7：顏色矢量圖以圖形方式說明色域，并幫助計(jì)算Rg。

通過電子表格計(jì)算

使用99個(gè)顏色樣本進(jìn)行測試，并從更大的測量數(shù)據(jù)集計(jì)算多個(gè)結(jié)果，可能看起來比使用所需的少量顏色樣本相對(duì)簡單的Ra計(jì)算復(fù)雜得多推導(dǎo)出CRI。但是，注冊TM-30可以訪問允許自動(dòng)生成Rf，Rg和顏色矢量圖的在線電子表格。 Rf（保真度指數(shù)）可以具有高達(dá)100的值，如針對(duì)CRI計(jì)算的Ra平均值的情況。另一方面，由于測試燈可能具有比參考光源更大的色域，因此Rg可以超過100.TM-30允許Rg的值高達(dá)140.

Rf和Rg也可以繪制在二維彩色再現(xiàn)圖上，作為進(jìn)一步幫助可視化燈的性能。圖8通過比較各種類型光源（包括白熾燈，鹵素?zé)艉蚅ED）的色彩再現(xiàn)來演示該圖的原理。

圖8：色彩再現(xiàn)圖表比較了各種來源的TM-30指數(shù)。

結(jié)論

IES于2015年9月推出了TM-30，業(yè)界現(xiàn)在需要決定是否可以快速執(zhí)行測試，準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)地，以及所有相關(guān)受眾是否可以清楚地理解結(jié)果。這些受眾不僅包括照明專家和設(shè)備制造商，還包括照明系統(tǒng)集成商，供應(yīng)商，專業(yè)指定人員和消費(fèi)者。

一段時(shí)間以來，業(yè)界已經(jīng)知道需要更具描述性和穩(wěn)健性的色彩質(zhì)量指標(biāo)，以支持LED照明時(shí)代的OEM和最終用戶。 TM-30由照明工程專家開發(fā)，可以證明是每個(gè)人都在尋找的明確的測試方法。另一方面，計(jì)算并且難以理解可能是耗時(shí)的。 IES現(xiàn)在有一個(gè)福音派的使命，以促進(jìn)和解釋其對(duì)行業(yè)的建議。

雖然TM-30標(biāo)準(zhǔn)尚未被廣泛采用，但Digi-Key的 庫存中的各種LED和配件 可立即集成到設(shè)計(jì)中。