LED制造商已經(jīng)接受了顯色指數(shù)（CRI），因?yàn)樗梢灾苯颖容^產(chǎn)品與傳統(tǒng)照明相比如何忠實(shí)再現(xiàn)色彩。以這種方式比較光源的能力是有用的，因?yàn)樗兄谡f(shuō)服消費(fèi)者固態(tài)照明是主流照明的可行替代方案。但是，一些工程師質(zhì)疑當(dāng)前CRI測(cè)試的有效性，因?yàn)樗鼉H限于只有八種柔和色調(diào)（R1到R8）。批評(píng)者指出，制造商花了很多研究資金，使LED在一項(xiàng)可能無(wú)法反映消費(fèi)者期望的測(cè)試中表現(xiàn)良好。例如，在目前的測(cè)試中，LED可以被分類為超過(guò)80的CRI，但是紅色很差。在家庭環(huán)境中，不良的紅色繁殖可能并不重要（雖然它會(huì)讓人看起來(lái)很蒼白），但它可能導(dǎo)致LED不再受到食品店，藝術(shù)畫廊和醫(yī)院等的青睞 - 特別是一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的鹵素除了出色的紅色渲染外，還有超過(guò)90％的CRI.

此外，一些學(xué)術(shù)研究報(bào)告稱，觀察者認(rèn)為具有低CRI值的白光LED可以很好地呈現(xiàn)顏色，并使消費(fèi)者對(duì)固態(tài)照明的性能感到滿意對(duì)于非關(guān)鍵應(yīng)用程序而言，保留色彩保真度并不重要。

本文定義并回顧了當(dāng)前的CRI測(cè)試，解釋了其局限性，并描述了監(jiān)管機(jī)構(gòu)和制造商如何應(yīng)對(duì)這些弱點(diǎn)。

A CRI簡(jiǎn)介

CRI是光源與理想或自然對(duì)比，忠實(shí)再現(xiàn)各種物體顏色的能力的定量測(cè)量光源。該指數(shù)由國(guó)際照明委員會(huì)（CIE，或“國(guó)際照明委員會(huì)”英文版）正式確定。今天，CRI是根據(jù)8個(gè)CIE標(biāo)準(zhǔn)的色度（或“顏色外觀”）的差異計(jì)算出來(lái)的。當(dāng)被測(cè)光源照射時(shí)，然后通過(guò)相同相關(guān)色溫（CCT）的參考光源照射顏色樣本。

平均差異越小參考光源和被測(cè)光之間的八個(gè)樣本的色度，CRI越高（參見TechZone文章“什么是顯色指數(shù)及其重要性？”）。請(qǐng)注意，CRI值小于5分的差異不顯著。例如，CRI為80和84的光源基本相同。

自然光被歸類為CRI為100，是最好的。白熾燈的CRI高于95，而冷白色熒光燈的CRI為62.含稀土熒光粉的熒光燈的CRI值為80或以上，但汞蒸汽燈表現(xiàn)不佳，CRI為45。鹵素?zé)舻腃RI為90或更高，而緊湊型熒光燈（CFL）的測(cè)量值約為80更新的測(cè)試

CIE在1995年發(fā)布了一份技術(shù)報(bào)告，詳細(xì)說(shuō)明了如何執(zhí)行CRI“測(cè)試顏色方法Ra”。1技術(shù)報(bào)告定義了八個(gè)顏色參考樣本（R1到R8），它們來(lái)自Munsell色彩系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于色調(diào)，值（亮度）和色度（色純度）指定顏色，由Albert H. Munsell教授在20世紀(jì)初創(chuàng)建。參考顏色覆蓋色調(diào)圓，飽和度適中，亮度大致相同。

在90年代中期，CIE的色彩渲染技術(shù)委員會(huì)組裝起來(lái)更新測(cè)試顏色方法，由于其中開發(fā)了“R96a”方法。測(cè)試的增強(qiáng)包括增加六種顏色：四種飽和固體（R9至R12）和兩種大地色調(diào)（R13和R14）。圖1顯示了R96a測(cè)試的參考顏色托盤，包括原始的八種顏色加上以R9開頭的六種新顏色。

圖1：R96a參考顏色托盤。

委員會(huì)解散在1999年，發(fā)布了一份報(bào)告但沒(méi)有提出確切的建議，部分原因是研究人員和制造商之間存在分歧。因此，R96a沒(méi)有被采用，1995年的Ra版本仍然是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。使用紅色，綠色和藍(lán)色（RGB）LED混合的LED燈在CRI Ra測(cè)試中得分很低，經(jīng)常在20年代記錄結(jié)果。分?jǐn)?shù)差的原因是RGB LED的光譜功率分布（SPD）顯示出與三個(gè)LED的輸出和少數(shù)其他波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的尖峰（考慮到LED設(shè)計(jì)用于在非常窄的波段內(nèi)產(chǎn)生光，這并不奇怪［圖2］）。相比之下，高CRI評(píng)分的白熾燈泡會(huì)發(fā)出全范圍的波長(zhǎng)。

圖2：各個(gè)LED發(fā)出的波長(zhǎng)周圍RGB LED尖峰的光譜功率分布。

更常見類型的商用白色LED包括與釔鋁石榴石（YAG）磷光體結(jié)合的皇家藍(lán)LED“光子泵”。通過(guò)Stokes將藍(lán)色光子從LED轉(zhuǎn)移到其他波長(zhǎng)，磷光體有助于LED的輸出（參見TechZone文章“更白，更亮的LED”）。這些類型的LED的制造商通過(guò)“調(diào)整”YAG磷光體來(lái)擴(kuò)展其器件的SPD并增強(qiáng)CRI，從而在一定程度上解決了CRI挑戰(zhàn)。用藍(lán)色LED代替紫外LED可以產(chǎn)生進(jìn)一步的改進(jìn)。然而，改變熒光粉以改善CRI的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它會(huì)影響LED的功效 - 而且效率對(duì)于LED制造商來(lái)說(shuō)是一個(gè)圣杯（參見TechZone文章“熒光粉開發(fā)解決了暖白光LED的低功效”）。 br》盡管如此，商業(yè)產(chǎn)品令人滿意地平衡了CRI和療效。 Philips Lumileds LUXEON 3535系列LED（100 mA/3.1 V時(shí)效率為103 lm/W）的CRI為82. Cree的XLamp XM-L2芯片（700 lm/W，700 mA/2.9 V）具有CRI 80歐姆和歐司朗SSL 150白光LED（106流明/瓦，350毫安/2.95伏）的CRI為83.所有三家制造商都提供CRI約為90的低功效設(shè)備。

Red in the面對(duì)

然而，一切都不順利。在固態(tài)照明行業(yè)中存在一種觀點(diǎn)，即基于LED的照明的高CRI并不一定意味著該產(chǎn)品是良好的光源。這些批評(píng)者指出，一些產(chǎn)品在Ra測(cè)試顏色方法中得分很高，但在測(cè)試擴(kuò)展到包括例如R9時(shí)效果不佳。

問(wèn)題在于，雖然R9確實(shí)跟蹤C(jī)RI，但它只是在非常高的CRI上才能密切關(guān)聯(lián)。基于LED的照明產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中可以獲得高達(dá)80的CRI，但是對(duì)于R9記錄的結(jié)果為0。然而R9是一種充滿活力的紅色（參見圖1），在照明應(yīng)用中非常重要，例如食品商店（例如水果和肉類銷售商），藝術(shù)畫廊（圖3）和外科手術(shù)室。在家庭環(huán)境中，R9值較差的光源會(huì)使人看起來(lái)很蒼白。

圖3：良好的紅色渲染對(duì)于美術(shù)館中使用的固態(tài)照明很重要（由歐司朗提供）

監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)注意到當(dāng)前測(cè)試的弱點(diǎn)。例如，如果CRI（Ra）大于80且R9大于零，則能量之星現(xiàn)在將LED定義為可接受的。這是一個(gè)適度的要求，但至少認(rèn)識(shí)到測(cè)量的重要性。同樣值得贊揚(yáng)的是，制造商正在接受R9測(cè)試 - 即使它不是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CIE CRI測(cè)試色方法的一部分 - 并且具有高價(jià)值的芯片正在變得可用。

OSRAM制造具有CRI的LED（Ra ）95和R9高于90，在1至5 W LED封裝選項(xiàng)中，用于OSLON SSL系列中2700和4000K之間的CCT。同樣，Cree提供一系列具有高CRI（Ra）和R9高于40的產(chǎn)品。一個(gè)例子是XLamp XP-E2系列，CRI（Ra）為80，85和90. Philips Lumileds提供一系列產(chǎn)品。高CRI和R9器件，包括LUXEON T系列，包括CCT為3000 K的器件，提供82 lm/W（2.51 V，700 mA），CRI（Ra）為95，

圖4：Philips Lumiled LUXEON T提供高CRI和R9值。

R9自愿添加到標(biāo)準(zhǔn)CRI測(cè)試色方法是LED制造商的一個(gè)受歡迎的開始。更好的是，一些制造商也在關(guān)注提高其R14設(shè)備的CRI值，這是一種膚色，并聲稱對(duì)家用照明很重要。

色彩性能與保真度同樣重要

盡管它們的CRI很低據(jù)報(bào)道，RGB LED在視覺(jué)上吸引了消費(fèi)者。事實(shí)證明，特別是國(guó)內(nèi)消費(fèi)者并不特別關(guān)注精確的顯色性，更多的是他們的照明產(chǎn)生美學(xué)上令人愉悅的結(jié)果。據(jù)報(bào)道，RGB LED很受歡迎，因?yàn)樗鼈兊墓鈺?huì)增加大多數(shù)顏色的感知飽和度，而不會(huì)產(chǎn)生令人討厭的色調(diào)偏移。

雖然藍(lán)色LED/YAG熒光粉固態(tài)照明產(chǎn)生更好的CRI結(jié)果，但這需要付出代價(jià) - 一個(gè)LED被推廣為“綠色”光源的關(guān)鍵原因。如果制造商沒(méi)有滿足CRI限制的壓力，那么白光LED效率可能會(huì)更高。

監(jiān)管機(jī)構(gòu)正在注意這些異?，F(xiàn)象。例如，美國(guó)能源部（DOE）建議在比較光源時(shí)考慮色彩保真度和色彩性能.2美國(guó)能源部注意到：“CIE顯色指數(shù)基于以下觀點(diǎn)：測(cè)試和參考之間的任何顏色都會(huì)發(fā)生變化發(fā)光體是不合需要的。雖然這對(duì)于需要進(jìn)行關(guān)鍵色彩［保真度］比較的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是正確的，但它并未考慮色彩偏移是否具有視覺(jué)吸引力?！?/p>

DOE文件還引用了CIE技術(shù)報(bào)告177：2007，”白色LED光源的彩色渲染，“其中指出CIE技術(shù)委員會(huì)的結(jié)論是，當(dāng)白光LED光源涉及該組時(shí)，CIE CRI通常不適用于預(yù)測(cè)一組光源的顯色性”等級(jí)順序“。

該建議基于對(duì)考慮RGB LED和藍(lán)色LED/YAG熒光粉設(shè)備的學(xué)術(shù)研究的調(diào)查。在這些研究期間，觀察者使用具有不同CRI的燈來(lái)對(duì)照明場(chǎng)景的外觀進(jìn)行排序。通常，這些排名與計(jì)算的CRI值之間的相關(guān)性較差。特別是，觀察人士認(rèn)為，20世紀(jì)20年代中期帶有CRI（Ra）的RGB LED似乎能夠很好地呈現(xiàn)顏色 - 這是公眾已經(jīng)達(dá)到的結(jié)論。

測(cè)試的局限性

照明工程師負(fù)責(zé)為他們選擇LED下一個(gè)夾具應(yīng)考慮產(chǎn)品所針對(duì)的應(yīng)用。雖然制造商有助于為其LED提供CRI以便與其他光源進(jìn)行比較，但設(shè)計(jì)人員應(yīng)該意識(shí)到CIE的1995測(cè)試色方法有其局限性。例如，對(duì)于未包含在已發(fā)布的CRI中的R9至R14參考顏色，應(yīng)用程序可能需要良好的性能。好消息是，當(dāng)需要良好的紅色和膚色渲染時(shí)，幾家公司已經(jīng)制造出具有高R9和R14值的LED。

或者，應(yīng)用可能根本不需要高色彩保真度，可能更多重要的是固態(tài)燈在消費(fèi)者的感知中如何再現(xiàn)色彩。研究表明，具有低CRI的LED仍會(huì)在公眾眼中產(chǎn)生令人愉悅的光。

就其本身而言，DOE建議如果光保真度對(duì)應(yīng)用很重要，則CRI（Ra）是一個(gè)有用的指標(biāo)。評(píng)級(jí)LED產(chǎn)品。但是，如果顏色外觀比顏色保真度更重要，那么該組織建議不應(yīng)僅根據(jù)低CRI（Ra）值排除白光LED。