根據(jù)GB/T5698-2001《顏色術(shù)語》中的定義，顯色性是與參考標(biāo)準(zhǔn)光源相比較，光源顯現(xiàn)物體顏色的特性。

　　通俗的講，顯色性是指光源對物體顏色的還原能力，它影響人眼對物體顏色的判斷，是評價照明質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。一般來說我們在顯色性好的光源下看到的物體顏色接近于在日光下看到的該物體的顏色。

　　由于人眼對于物體的分辨和判斷主要通過物體輪廓和顏色細(xì)節(jié)兩個方面來實現(xiàn)，對顏色的真實還原使我們能更好地發(fā)現(xiàn)物體和環(huán)境中不同的顏色細(xì)節(jié)，因而可以更好的分辨物體和周圍環(huán)境，這在機(jī)動車駕駛中尤其重要。

　　對于顏色細(xì)節(jié)的分辨不僅可以幫助我們更好地看清各種交通信號、警示標(biāo)志，也可對路面情況、路邊物體或行人更好地進(jìn)行預(yù)判，提高行車的安全性。

　　由于LED光源的發(fā)光光譜與傳統(tǒng)光源有很大區(qū)別，因而LED光源顯色性的要求顯得十分必要。

　　2傳統(tǒng)光源顯色性的評價方法

　　目前，光源顯色性的主流評價方法是國際照明委員會(CIE)提出的以檢驗色樣在參照光源和待測光源照明下總的色位移作為評價光源顯色性的方法，即色偏離比較法，它采用顯色指數(shù)(CRI)表征光源的顯色性。

　　這種方法最關(guān)鍵的內(nèi)容是檢驗色樣和參照光源的選擇。

　　2.1 檢驗色樣

　　CIE采用了一套由14種標(biāo)準(zhǔn)實驗顏色組成的檢驗色樣，其中1~8號色樣為常見顏色，飽和度適中，明度值接近相等，用于一般顯色指數(shù)計算，另外補(bǔ)充了6種專門用于特殊顯色指數(shù)計算的檢驗色樣，分別是深紅、深黃、深綠、深藍(lán)、白種人的膚色及葉綠色，如圖1所示。

圖1 CRI標(biāo)準(zhǔn)檢驗色樣

　　這種檢驗色樣的選擇，是考慮到對常見顏色的顯色性決定實際使用中光源在大多數(shù)應(yīng)用場合的表現(xiàn)，至于在特殊場合尤其是對于高飽和度色彩的表現(xiàn)能力，其與一般顯色指數(shù)的示值偏離較大。

　　2.2 參照光源

　　當(dāng)待測光源相關(guān)色溫不高于5000K時，采用普朗克輻射體作為參照光源，待測光源的色溫高于5000K時則采用標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為參照光源，接近于普朗克輻射體的2856K的A光源和接近日光時相的6500K的D光源的相對光譜功率分布見圖2。

圖2 A光源(2856K和D65光源(6500K)相對光譜功率分布圖

　　從圖2可以看出，這兩種參考光源的光譜分布區(qū)別是非常大的，因此如果采用CIE推薦的CRI評價體系評價顯色性的話，需要加以注意。

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　　3白光LED顯色性評價方法

　　白光LED的光譜與傳統(tǒng)光源光譜有很大區(qū)別，在使用CIE推薦的CRI方法評價光源顯色性時存在表征不準(zhǔn)確的問題，主要體現(xiàn)在人眼對顯色性的判斷與CRI指數(shù)數(shù)值偏離，甚至出現(xiàn)顯色指數(shù)低的LED比顯色指數(shù)高的LED具有更好顯色性的情況。

　　CIE177:2007《白光LED顯色性》介紹了對于白光LED顯色性研究的最新進(jìn)展，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院提出的色度品質(zhì)法(CQS)是其中的典型代表，它也采用了色偏離比較法，但在檢驗色樣選擇上采取了一套由15種高飽和顏色組成的新的檢驗色樣，如圖3所示。

圖3 CQS標(biāo)準(zhǔn)檢驗色樣

　　這種檢驗色樣的選擇主要是考慮對可見光譜區(qū)間380~780nm中各波段都有較好的顯色性，這樣對于混合顏色的顯色性也能相應(yīng)的得到保障。

　　但CIE對于新型顯色性評價體系的要求是必須有大量的實驗驗證，同時新型的顯色性評價體系不僅應(yīng)適用于像LED這樣的新型光源，也應(yīng)適用于傳統(tǒng)光源，因此目前CQS等新型顯色性評價體系還處于試驗階段。

　　4汽車用LED前照燈顯色性要求

　　4.1 紅色比顯色性評價方法

　　GB25991-2010《汽車用LED前照燈》中對顯色性的要求為LED前照燈或LED模塊的顯色性應(yīng)滿足光譜最低紅光成分要求：

　　上式中：

　　Ee(λ)為發(fā)光光譜能量，單位為瓦(W);

　　V(λ)為光譜視見函數(shù)，無量綱;

　　λ為波長，單位為納米(nm)。

　　從上可知，在汽車用LED前照燈標(biāo)準(zhǔn)中采用的顯色性評價方法( 簡稱紅色比方法) 與照明的主流方法是完全不同的，它來源于歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(ECE)汽車法規(guī)最新修訂的內(nèi)容，采用這種評價方法的主要原因是：在汽車用LED前照燈的領(lǐng)域中，最為關(guān)注的是光源發(fā)出的光線照到交通控制材料后反射回人眼的情況，由于紅色警示標(biāo)準(zhǔn)在駕駛環(huán)境中居于最重要的地位，因此主要考察從紅色逆反射材料反射回來的光線的比率，紅光成分高的光源顯然在這方面的表現(xiàn)要更好，采用紅色比作為顯色指數(shù)評價方法在現(xiàn)階段具有重要的現(xiàn)實意義。

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　　4.2 紅色比顯色性評價方法的適用性

　　目前，汽車用LED前照燈標(biāo)準(zhǔn)中采用的紅色比的顯色性評價方法適用于現(xiàn)有對紅色警示標(biāo)志的重點關(guān)注，但需要注意紅色比只能說明對紅色逆反射材料的反射率高，而且由于紅色比方法不像CRI等方法采用與自然光相近的A光源和D光源作為參照光源與被測光源進(jìn)行比較，反射回來進(jìn)入人眼的顏色與該材料在日光下的顏色可能存在很大差別，這種差別并不能通過紅色比參數(shù)來體現(xiàn)。

　　以藍(lán)色芯片激發(fā)黃色熒光粉為技術(shù)基礎(chǔ)的LED白光技術(shù)是目前照明用LED白光技術(shù)的主流，該種技術(shù)生產(chǎn)的白光LED的光譜功率分布如圖4所示，由于其光譜功率分布相對連續(xù)，其特殊顯色指數(shù)CRI1=79.2、CRI2=88.2、CRI3=88.8、CRI4=75.5、CRI5=79.2、CRI6=88.2、CRI7=88.8、CRI8=75.5，一般顯色指數(shù)Ra=80，這意味著對于常見顏色的顯色性較好，但采用一般顯色指數(shù)Ra的評價方式是對1-8號顏色的顯色性的平均，無法對紅色波段顯色性進(jìn)行準(zhǔn)確評價，并可能誤導(dǎo)用戶，因此采用紅色比來做判定，經(jīng)計算紅色比為0.076，滿足GB 25991-2010的要求。

圖4 LED光源(7100K)相對光譜功率分布圖

　　但對于另外一種白光LED技術(shù)，即采用RGB三種單色芯片混光形成白光的LED光源(光譜功率分布見圖5)來說，CRI1=-19.5、CRI2=28.7、CRI3=84.0、CRI4=-15.2、CRI5=-19.5、CRI6=28.7、CRI7=84.0、CRI8=-15.2, 一般顯色指數(shù)Ra=10，由于它的光譜主要能量在紅綠藍(lán)三個峰值，對于常見顏色的顯色性非常不理想;

　　經(jīng)計算紅色比kred為0.376，采用紅色比方法雖然可以體現(xiàn)LED在紅色部分的顯色能力，但卻無法表明該技術(shù)在其他顏色上顯色性的缺陷，不利于全面描述光源顯色性的情況。

圖5 RGB三色混合LED光源(3055K)相對光譜功率分布圖

　　從上述示例可以看出，紅色比考核的是對紅色警示標(biāo)志的顯色能力，對于其他顏色沒有體現(xiàn)，在具體使用紅色比參數(shù)時，應(yīng)結(jié)合對其他顏色的顯色能力進(jìn)行綜合考慮，以免出現(xiàn)嚴(yán)重的缺陷。

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　　5結(jié)語

　　采用紅色比作為衡量汽車用LED前照燈光源顯色性的指標(biāo)對于車輛行駛安全具有十分重要的現(xiàn)實意義，但隨著LED白光技術(shù)的發(fā)展，新型LED白光技術(shù)的顯色性評價的適用性問題會日益突出。

　　未來汽車前照燈LED光源的顯色性評價可以考慮借鑒CRI體系，采用紅色比結(jié)合一般顯色指數(shù)Ra的評價方法，這樣既可以滿足汽車前照燈對紅色警示標(biāo)志的顯色要求，也能兼顧其他顏色的顯色性需求，同時建議密切關(guān)注國際上白光LED顯色性評價技術(shù)的發(fā)展，在適當(dāng)時候引入新方法。