灯饰之家讯：根据GB/T5698-2001《颜色术语》中的定义，显色性是与参考标准光源相比较，光源显现物体颜色的特性。

通俗的讲，显色性是指光源对物体颜色的还原能力，它影响人眼对物体颜色的判断，是评价照明质量的一项重要指标。一般来说我们在显色性好的光源下看到的物体颜色接近于在日光下看到的该物体的颜色。

由于人眼对于物体的分辨和判断主要通过物体轮廓和颜色细节两个方面来实现，对颜色的真实还原使我们能更好地发现物体和环境中不同的颜色细节，因而可以更好的分辨物体和周围环境，这在机动车驾驶中尤其重要。

对于颜色细节的分辨不仅可以帮助我们更好地看清各种交通信号、警示标志，也可对路面情况、路边物体或行人更好地进行预判，提高行车的安全性。

由于LED光源的发光光谱与传统光源有很大区别，因而LED光源显色性的要求显得十分必要。

2传统光源显色性的评价方法

目前，光源显色性的主流评价方法是国际照明委员会(CIE)提出的以检验色样在参照光源和待测光源照明下总的色位移作为评价光源显色性的方法，即色偏离比较法，它采用显色指数(CRI)表征光源的显色性。

这种方法最关键的内容是检验色样和参照光源的选择。

2.1 检验色样

CIE采用了一套由14种标准实验颜色组成的检验色样，其中1~8号色样为常见颜色，饱和度适中，明度值接近相等，用于一般显色指数计算，另外补充了6种专门用于特殊显色指数计算的检验色样，分别是深红、深黄、深绿、深蓝、白种人的肤色及叶绿色，如图1所示。



图1 CRI标准检验色样

这种检验色样的选择，是考虑到对常见颜色的显色性决定实际使用中光源在大多数应用场合的表现，至于在特殊场合尤其是对于高饱和度色彩的表现能力，其与一般显色指数的示值偏离较大。

2.2 参照光源

当待测光源相关色温不高于5000K时，采用普朗克辐射体作为参照光源，待测光源的色温高于5000K时则采用标准照明体D作为参照光源，接近于普朗克辐射体的2856K的A光源和接近日光时相的6500K的D光源的相对光谱功率分布见图2。



图2 A光源(2856K和D65光源(6500K)相对光谱功率分布图

从图2可以看出，这两种参考光源的光谱分布区别是非常大的，因此如果采用CIE推荐的CRI评价体系评价显色性的话，需要加以注意。

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3白光LED显色性评价方法

白光LED的光谱与传统光源光谱有很大区别，在使用CIE推荐的CRI方法评价光源显色性时存在表征不准确的问题，主要体现在人眼对显色性的判断与CRI指数数值偏离，甚至出现显色指数低的LED比显色指数高的LED具有更好显色性的情况。

CIE177:2007《白光LED显色性》介绍了对于白光LED显色性研究的最新进展，由美国国家标准与技术研究院提出的色度品质法(CQS)是其中的典型代表，它也采用了色偏离比较法，但在检验色样选择上采取了一套由15种高饱和颜色组成的新的检验色样，如图3所示。



图3 CQS标准检验色样

这种检验色样的选择主要是考虑对可见光谱区间380~780nm中各波段都有较好的显色性，这样对于混合颜色的显色性也能相应的得到保障。

但CIE对于新型显色性评价体系的要求是必须有大量的实验验证，同时新型的显色性评价体系不仅应适用于像LED这样的新型光源，也应适用于传统光源，因此目前CQS等新型显色性评价体系还处于试验阶段。

4汽车用LED前照灯显色性要求

4.1 红色比显色性评价方法

GB25991-2010《汽车用LED前照灯》中对显色性的要求为LED前照灯或LED模块的显色性应满足光谱最低红光成分要求：

上式中：

Ee(λ)为发光光谱能量，单位为瓦(W);

V(λ)为光谱视见函数，无量纲;

λ为波长，单位为纳米(nm)。

从上可知，在汽车用LED前照灯标准中采用的显色性评价方法( 简称红色比方法) 与照明的主流方法是完全不同的，它来源于欧洲经济委员会(ECE)汽车法规最新修订的内容，采用这种评价方法的主要原因是：在汽车用LED前照灯的领域中，最为关注的是光源发出的光线照到交通控制材料后反射回人眼的情况，由于红色警示标准在驾驶环境中居于最重要的地位，因此主要考察从红色逆反射材料反射回来的光线的比率，红光成分高的光源显然在这方面的表现要更好，采用红色比作为显色指数评价方法在现阶段具有重要的现实意义。

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4.2 红色比显色性评价方法的适用性

目前，汽车用LED前照灯标准中采用的红色比的显色性评价方法适用于现有对红色警示标志的重点关注，但需要注意红色比只能说明对红色逆反射材料的反射率高，而且由于红色比方法不像CRI等方法采用与自然光相近的A光源和D光源作为参照光源与被测光源进行比较，反射回来进入人眼的颜色与该材料在日光下的颜色可能存在很大差别，这种差别并不能通过红色比参数来体现。

以蓝色芯片激发黄色荧光粉为技术基础的LED白光技术是目前照明用LED白光技术的主流，该种技术生产的白光LED的光谱功率分布如图4所示，由于其光谱功率分布相对连续，其特殊显色指数CRI1=79.2、CRI2=88.2、CRI3=88.8、CRI4=75.5、CRI5=79.2、CRI6=88.2、CRI7=88.8、CRI8=75.5，一般显色指数Ra=80，这意味着对于常见颜色的显色性较好，但采用一般显色指数Ra的评价方式是对1-8号颜色的显色性的平均，无法对红色波段显色性进行准确评价，并可能误导用户，因此采用红色比来做判定，经计算红色比为0.076，满足GB 25991-2010的要求。



图4 LED光源(7100K)相对光谱功率分布图

但对于另外一种白光LED技术，即采用RGB三种单色芯片混光形成白光的LED光源(光谱功率分布见图5)来说，CRI1=-19.5、CRI2=28.7、CRI3=84.0、CRI4=-15.2、CRI5=-19.5、CRI6=28.7、CRI7=84.0、CRI8=-15.2, 一般显色指数Ra=10，由于它的光谱主要能量在红绿蓝三个峰值，对于常见颜色的显色性非常不理想;

经计算红色比kred为0.376，采用红色比方法虽然可以体现LED在红色部分的显色能力，但却无法表明该技术在其他颜色上显色性的缺陷，不利于全面描述光源显色性的情况。



图5 RGB三色混合LED光源(3055K)相对光谱功率分布图

从上述示例可以看出，红色比考核的是对红色警示标志的显色能力，对于其他颜色没有体现，在具体使用红色比参数时，应结合对其他颜色的显色能力进行综合考虑，以免出现严重的缺陷。

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5结语

采用红色比作为衡量汽车用LED前照灯光源显色性的指标对于车辆行驶安全具有十分重要的现实意义，但随着LED白光技术的发展，新型LED白光技术的显色性评价的适用性问题会日益突出。

未来汽车前照灯LED光源的显色性评价可以考虑借鉴CRI体系，采用红色比结合一般显色指数Ra的评价方法，这样既可以满足汽车前照灯对红色警示标志的显色要求，也能兼顾其他颜色的显色性需求，同时建议密切关注国际上白光LED显色性评价技术的发展，在适当时候引入新方法。

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