LED制造商已經接受了顯色指數（CRI），因為它可以直接比較產品與傳統照明相比如何忠實再現色彩。以這種方式比較光源的能力是有用的，因為它有助于說服消費者固態照明是主流照明的可行替代方案。但是，一些工程師質疑當前CRI測試的有效性，因為它僅限于只有八種柔和色調（R1到R8）。批評者指出，制造商花了很多研究資金，使LED在一項可能無法反映消費者期望的測試中表現良好。例如，在目前的測試中，LED可以被分類為超過80的CRI，但是紅色很差。在家庭環境中，不良的紅色繁殖可能并不重要（雖然它會讓人看起來很蒼白），但它可能導致LED不再受到食品店，藝術畫廊和醫院等的青睞 - 特別是一些競爭對手的鹵素除了出色的紅色渲染外，還有超過90％的CRI.

此外，一些學術研究報告稱，觀察者認為具有低CRI值的白光LED可以很好地呈現顏色，并使消費者對固態照明的性能感到滿意對于非關鍵應用程序而言，保留色彩保真度并不重要。

本文定義并回顧了當前的CRI測試，解釋了其局限性，并描述了監管機構和制造商如何應對這些弱點。

A CRI簡介

CRI是光源與理想或自然對比，忠實再現各種物體顏色的能力的定量測量光源。該指數由國際照明委員會（CIE，或“國際照明委員會”英文版）正式確定。今天，CRI是根據8個CIE標準的色度（或“顏色外觀”）的差異計算出來的。當被測光源照射時，然后通過相同相關色溫（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光之間的八個樣本的色度，CRI越高（參見TechZone文章“什么是顯色指數及其重要性？”）。請注意，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，但汞蒸汽燈表現不佳，CRI為45。鹵素燈的CRI為90或更高，而緊湊型熒光燈（CFL）的測量值約為80更新的測試

CIE在1995年發布了一份技術報告，詳細說明了如何執行CRI“測試顏色方法Ra”。1技術報告定義了八個顏色參考樣本（R1到R8），它們來自Munsell色彩系統。該系統基于色調，值（亮度）和色度（色純度）指定顏色，由Albert H. Munsell教授在20世紀初創建。參考顏色覆蓋色調圓，飽和度適中，亮度大致相同。

在90年代中期，CIE的色彩渲染技術委員會組裝起來更新測試顏色方法，由于其中開發了“R96a”方法。測試的增強包括增加六種顏色：四種飽和固體（R9至R12）和兩種大地色調（R13和R14）。圖1顯示了R96a測試的參考顏色托盤，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。

委員會解散在1999年，發布了一份報告但沒有提出確切的建議，部分原因是研究人員和制造商之間存在分歧。因此，R96a沒有被采用，1995年的Ra版本仍然是標準測試。使用紅色，綠色和藍色（RGB）LED混合的LED燈在CRI Ra測試中得分很低，經常在20年代記錄結果。分數差的原因是RGB LED的光譜功率分布（SPD）顯示出與三個LED的輸出和少數其他波長相對應的尖峰（考慮到LED設計用于在非常窄的波段內產生光，這并不奇怪［圖2］）。相比之下，高CRI評分的白熾燈泡會發出全范圍的波長。

圖2：各個LED發出的波長周圍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）磷光體結合的皇家藍LED“光子泵”。通過Stokes將藍色光子從LED轉移到其他波長，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“調整”YAG磷光體來擴展其器件的SPD并增強CRI，從而在一定程度上解決了CRI挑戰。用藍色LED代替紫外LED可以產生進一步的改進。然而，改變熒光粉以改善CRI的一個主要缺點是它會影響LED的功效 - 而且效率對于LED制造商來說是一個圣杯（參見TechZone文章“熒光粉開發解決了暖白光LED的低功效”）。 br》盡管如此，商業產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的低功效設備。

Red in the面對

然而，一切都不順利。在固態照明行業中存在一種觀點，即基于LED的照明的高CRI并不一定意味著該產品是良好的光源。這些批評者指出，一些產品在Ra測試顏色方法中得分很高，但在測試擴展到包括例如R9時效果不佳。

問題在于，雖然R9確實跟蹤CRI，但它只是在非常高的CRI上才能密切關聯?；贚ED的照明產品在標準測試中可以獲得高達80的CRI，但是對于R9記錄的結果為0。然而R9是一種充滿活力的紅色（參見圖1），在照明應用中非常重要，例如食品商店（例如水果和肉類銷售商），藝術畫廊（圖3）和外科手術室。在家庭環境中，R9值較差的光源會使人看起來很蒼白。

圖3：良好的紅色渲染對于美術館中使用的固態照明很重要（由歐司朗提供）

監管機構已經注意到當前測試的弱點。例如，如果CRI（Ra）大于80且R9大于零，則能量之星現在將LED定義為可接受的。這是一個適度的要求，但至少認識到測量的重要性。同樣值得贊揚的是，制造商正在接受R9測試 - 即使它不是行業標準CIE CRI測試色方法的一部分 - 并且具有高價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的產品。一個例子是XLamp XP-E2系列，CRI（Ra）為80，85和90. Philips Lumileds提供一系列產品。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自愿添加到標準CRI測試色方法是LED制造商的一個受歡迎的開始。更好的是，一些制造商也在關注提高其R14設備的CRI值，這是一種膚色，并聲稱對家用照明很重要。

色彩性能與保真度同樣重要

盡管它們的CRI很低據報道，RGB LED在視覺上吸引了消費者。事實證明，特別是國內消費者并不特別關注精確的顯色性，更多的是他們的照明產生美學上令人愉悅的結果。據報道，RGB LED很受歡迎，因為它們的光會增加大多數顏色的感知飽和度，而不會產生令人討厭的色調偏移。

雖然藍色LED/YAG熒光粉固態照明產生更好的CRI結果，但這需要付出代價 - 一個LED被推廣為“綠色”光源的關鍵原因。如果制造商沒有滿足CRI限制的壓力，那么白光LED效率可能會更高。

監管機構正在注意這些異?，F象。例如，美國能源部（DOE）建議在比較光源時考慮色彩保真度和色彩性能.2美國能源部注意到：“CIE顯色指數基于以下觀點：測試和參考之間的任何顏色都會發生變化發光體是不合需要的。雖然這對于需要進行關鍵色彩［保真度］比較的應用來說是正確的，但它并未考慮色彩偏移是否具有視覺吸引力。“

DOE文件還引用了CIE技術報告177：2007，”白色LED光源的彩色渲染，“其中指出CIE技術委員會的結論是，當白光LED光源涉及該組時，CIE CRI通常不適用于預測一組光源的顯色性”等級順序“。

該建議基于對考慮RGB LED和藍色LED/YAG熒光粉設備的學術研究的調查。在這些研究期間，觀察者使用具有不同CRI的燈來對照明場景的外觀進行排序。通常，這些排名與計算的CRI值之間的相關性較差。特別是，觀察人士認為，20世紀20年代中期帶有CRI（Ra）的RGB LED似乎能夠很好地呈現顏色 - 這是公眾已經達到的結論。

測試的局限性

照明工程師負責為他們選擇LED下一個夾具應考慮產品所針對的應用。雖然制造商有助于為其LED提供CRI以便與其他光源進行比較，但設計人員應該意識到CIE的1995測試色方法有其局限性。例如，對于未包含在已發布的CRI中的R9至R14參考顏色，應用程序可能需要良好的性能。好消息是，當需要良好的紅色和膚色渲染時，幾家公司已經制造出具有高R9和R14值的LED。

或者，應用可能根本不需要高色彩保真度，可能更多重要的是固態燈在消費者的感知中如何再現色彩。研究表明，具有低CRI的LED仍會在公眾眼中產生令人愉悅的光。

就其本身而言，DOE建議如果光保真度對應用很重要，則CRI（Ra）是一個有用的指標。評級LED產品。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僅根據低CRI（Ra）值排除白光LED。