LED普通照明灯具的显色性对电视图像色彩还原的影响问题研究[1]

　　一、原理和目的

　　光源对物体颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色的逼真程度。显色性高的光源对颜色的再现较好，我们所看到的颜色也就较接近自然原色;显色性低的光源对颜色的再现较差，我们所看到的颜色偏差也较大。显色指数(Ra)是目前定义光源显色性评价的普遍方法。对于人造光源，显色性是一个很重要的色度参数，它表示物体在光源照射下颜色比基准光(太阳光)照明时颜色的偏离。CIE推荐定量衡量光源显色性的方法，显色指数Ra在0～100内分布，Ra=100时显色性最好，数值越小，显色性越差。

　　国际照明委员会CIE曾开发了一种以八种标准色样为基础量化其显色性的方式，即先测量得知被测光源的色温，再算出此光源下与同色温的基准光源比对这八种色样的偏离率，而比对这八种色样比率的数据就称为显色指数，这种测试方法数据的差异是非常大的。目前，我们开始使用专门的仪器来测量包括色品坐标、相关色温、显色指数等色参数值。测试中经常使用到光、色测量的仪器为PMS-50(增强型)紫外-可见-近红外光谱分析系统，其测量依据是国际照明委员会CIE关于光和颜色测量的标准。LED照明灯具发出的光波长为380nm～780nm的特殊波段的电磁波，正是由于在这一波段，人眼对其产生“明亮”和“颜色”的响应，因此对于这一波段的测量和计量相当重要。

　　按照《电视演播室灯光系统设计规范》的规定，彩色电视照明要求光源的显色指数不低于85。如果光源的显色指数过低，电视画面的色彩还原会受到很大影响。这就是说，显色指数低于85的光源是不能在电视演播室中使用的。LED照明灯具作为一种新兴光源，其是否满足彩色电视照明要求，需要在实验室对其显示指数进行测试。同时，各厂家LED灯具的显色指数高低不同，而且与传统卤钨灯的显色指数存在差距，因此，LED照明灯具在演播室使用时会对电视图像色彩还原产生一定的影响。通过对LED照明灯具在演播室使用中与传统的卤钨灯进行比较，了解LED照明灯具对电视图像色彩还原影响的程度和灯具可能影响电视图像色彩还原的因素，LED照明灯具对电视图像色彩还原影响的测试以主观测评为主。

　　二、实验室测试

　　1.测试条件

　　1.1 测量仪器

　　杭州远方光电信息有限公司生产的PMS-50(增强型)紫外-可见光-近红外光谱分析系统。

　　1.2 灯具品种和数量

　　本次LED照明灯具的显色性研究将对卤钨聚光灯、LED平板柔光灯和LED聚光灯三类灯具产品进行测试。这三类灯具选择七种型号照明灯具，每种型号灯具测试两台，其中我们还对灯具编号为3-1 LED50W平板柔光灯在做完高温试验后进行显色性的测试。产品型号和灯具编号见表1。

　　LED普通照明灯具的显色性安排在实验室进行，测试期间每种型号提供2台LED灯具，测试前可对LED灯具进行适当调整，并点燃灯具100小时已达到稳定性，测试过程中不允许调换LED灯具，每种型号LED可提供1台备用灯具。

　　2.测试内容、方法和步骤

　　2.1 测试内容

　　根据光度色度学理论，只要测得被测光源的光谱功率分布P(λ)后，就可计算出被测光源的颜色参数：色品坐标(x、y)和(u、v)、相关色温Tc、显色指数Ra、Ri(1～15)、峰值波长及半宽度等。因此具体的实验方法就是使用光、色测量仪器PMS-50(增强型)紫外-可见-近红外光谱分析系统测量出LED照明灯具光谱功率分布P(λ)。

　　用PMS-50(增强型)紫外-可见光-近红外光谱分析系统对色品坐标、相关色温、显色指数进行测试，PMS-50(增强型)紫外-可见光-近红外光谱分析系统，原理上完全满足CIE对光和颜色测量的要求，测量系统包括PMS-50主机一台、光度探头、温度探头、小积分球、稳压电源、智能电量测量仪、专用串行通讯电缆及专用软件等。

　　2.2 测试仪器

　　用PMS-50(增强型)紫外-可见光-近红外光谱分析系统对色品坐标、相关色温、显色指数进行测试，PMS-50(增强型)紫外-可见光-近红外光谱分析系统(见图1)，原理上完全满足CIE对光和颜色测量的要求，测量系统包括PMS-50主机一台、光度探头、温度探头、小积分球、稳压电源、智能电量测量仪、专用串行通讯电缆及专用软件等。

　　把待测灯具的出光口对准小积分球的接收窗口，要注意点灯的位置、方向等，因为光源在不同条件下，测试结果是不一样的，在测试时，光源必须先点亮一段时间(一般为15-30分钟)待灯稳定后，再进行测试，测试完成后保存测试报告。

　　2.3测试方法和步骤

　　测试是在四周墙壁、屋顶、地面及测试设备均为无光泽黑色的环境中进行.首先，将待测灯具必须先点亮一段时间(一般为15～30分钟)待灯稳定后，再进行测试;其次，把待测灯具的出光口对准小积分球的接收窗口，要注意点灯的位置、方向等，因为光源在不同条件下，测试结果是不一样的;最后，测试完成后保存测试报告。对于聚光灯的光谱测试，我们对其聚光端和散光端分别进行测试。

　　3.测试结果和结论

　　3.1 测试结果

　　采用PMS-50(增强型)紫外-可见光-近红外光谱分析系统对卤钨聚光灯和LED灯具测试。图2和图3所示为测试后两种频谱图。