Различия в бине цветности между Energy Star и фотографическим освещением
Различия в бине цветности между Energy Star и фотографическим освещением
Ощущение солнечного света, как известно, с утра до вечера в природе разное. В зависимости от положения, в котором солнце движется по небу, цвет солнца становится красным, оранжевым, желтым и белым. Изменение цвета солнечного света в основном вызвано разницей преломления и отражения света в атмосфере за сутки. В физике это изменение белого света описывается цветовой температурой. Каждое утро и вечер естественный солнечный свет выглядит красноватым, а цветовая температура низкой, в то время как естественный свет в полдень сине-белый, что соответствует высокой цветовой температуре.

Цветовая температура — это единица измерения, характеризующая цвет белого света. Теоретически цветовая температура относится к цвету, который появляется у абсолютно черного тела после нагревания от абсолютного нуля (-273 °C). Цвет черного тела постепенно меняется от черного к красному, к желтому, к белому и, наконец, к голубому свету после нагревания. При определенной температуре световой цвет, излучаемый черным телом, характеризуется температурой в этот момент и единицей измерения является «К» (Кельвин). Если свет, излучаемый другим источником света, такой же, как спектральный компонент, содержащийся в свете, излучаемом черным телом при определенной температуре, цветовая температура источника света может определяться температурой черного тела. Например, цвет света, излучаемого лампочкой мощностью 100 Вт, такой же, как у черного тела при температуре 2527 К, поэтому цветовая температура света, излучаемого этой лампочкой, должна быть 2527 К.

Источники искусственного света, такие как люминесцентные лампы, светодиодные лампы и т. д., не излучают тепло. Цвет света, излучаемый искусственными источниками света, не совсем совпадает с цветом, излучаемым черным телом при различных температурах. Введено понятие «коррелированная цветовая температура». Когда цвет света, излучаемый этими источниками света, наиболее близок к цвету, излучаемому черным телом при определенной температуре, температура черного тела называется коррелированной цветовой температурой этих искусственных источников света.

В настоящее время светодиоды постепенно вытесняют традиционные лампы накаливания и люминесцентные лампы из-за их преимуществ в области энергосбережения, защиты окружающей среды, длительного срока службы и небольшого размера. Они широко используются во внутреннем освещении, сигнальных лампах, индикаторных лампах, автомобильных фарах, экранах дисплеев, рекламных экранах, наружных широкоформатных экранах и других светоизлучающих устройствах и получили высокую оценку как новое поколение светоизлучающих устройств с зеленой энергией. -Экономия и экологичность в области твердотельного освещения 21 века. В области освещения разработаны различные рецепты люминофора, позволяющие светодиодам достигать белого света с разной цветовой температурой. Тем не менее, людям иногда кажется, что светодиодное освещение неудобно, одна из причин заключается в том, что точки цветовых координат источников света слишком сильно отклоняются от планковского локуса (или локуса черного тела), что приводит к искажению цвета. А «Δuv» используется для характеристики отклонения цветовой точки.

Цвет источников света не бывает хорошим или плохим, но цвет света, используемый для освещения, является исключением. Цвет света имеет индекс оценки: ±Δuv, называемый отклонением точки цвета. Чем меньше отклонение, тем лучше цвет подсветки, и лучше всего при Δuv=0. Из-за метеорологических факторов средний естественный солнечный свет + Δuv 0,001 определяется как рекомбинационный дневной свет CIE, поэтому цветовая температура более 4000K требует + Δuv 0,001.
Как известно, на диаграмме цветности имеется планковское геометрическое место. Разные положения на локусе Планка означают разную цветовую температуру источников света. Отклонение координаты цвета для этого источника света от планковского геометрического места выражается через Δuv, как показано на рис. 1. Верхнее отклонение представлено как +Δuv, а нижнее отклонение представлено как -Δuv. Существует стандарт с цветовой температурой 6504 К. По мере увеличения цветовой температуры цвет света постепенно меняется от белого → голубого → синего (6500–15000 К). Напротив, цвет света постепенно меняется от белого → светло-желтого → желтого → оранжевого → оранжево-красного → красного (6500 K~1800 K). Как правило, белый становится зеленоватым, когда Δuv увеличивается положительно, и становится пурпурным, когда Δuv увеличивается отрицательно.
Рисунок 3. Диапазон цветовых допусков может быть определен человеческим глазом.

Чтобы обеспечить согласованность цветов, светодиоды будут классифицироваться по цветным ячейкам. Цветовой допуск при различной цветовой температуре определяется ANSI. Стандартные требования приведены в табл. 1. Цветовые бины с разной цветовой температурой определяются, как показано на рис. 4.

Таблица 1. Общие CCT ANSI C78.377-2008 и цветовые допуски для светодиодов
Рисунок 1. Область белого света, определенная CIE.

Мы выбрали два источника белого света, чтобы показать внешний вид цвета при различных цветовых отклонениях: естественный белый при цветовой температуре 6500 К и теплый белый при цветовой температуре 3500 К. Сравнение показано на рис. 2.
Рисунок 2. Сравнение внешнего вида цвета при различных отклонениях цвета.

Из-за соотношения содержания красных, зеленых и синих люминофоров в процессе производства неизбежно возникнет отклонение цвета светодиодов даже в одной партии. Обычно мы используем цветовой допуск для определения критериев однородности цвета продукта. Меньший цветовой допуск означает более высокую стабильность цвета.

При оценке различной цветовой температуры источников света стандартные источники света для справки различаются (как правило, оборудование для обнаружения автоматически определяет стандартные источники света). В светотехнической промышленности, поскольку человеческие глаза по-разному воспринимают хроматические аберрации при разных цветовых температурах, требования к допуску цвета различаются в зависимости от цветовой температуры. Цветовые координаты будут разными для источников света с одинаковой цветовой температурой, но разным цветовым отклонением.

SDCM — это аббревиатура, расшифровывающаяся как «Сопоставление цветов со стандартным отклонением». Обычно мы могли заметить разницу в 5-7 SDCM (рис. 3).
Объективный ССТ
Общий ССТ 1)
Δuv и допустимое отклонение
Цветовой допуск (К)
2700 К
3000 К
3500 К
4000 К
4500 К
5000 К
5700 К
6500 К
Гибкая ТЦТ (2700 – 6500 К)
2725 ± 145
3045 ± 175
3465 ± 245
3985 ± 275
4503 ± 243
5028 ± 283
5665 ± 355
6530 ± 510
T 2) ± ΔT 3)
0,000 ± 0,006
0,000 ± 0,006
0,000 ± 0,006
0,001 ± 0,006
0,001 ± 0,006
0,002 ± 0,006
0,002 ± 0,006
0,003 ± 0,006
Δuv 4) ± 0,006
Примечание:

1) Существует 6 основных ТЦТ, соответствующих люминесцентным лампам с цветовой температурой 2700 К, 3000 К, 3500 К, 4100 К, 5000 К и 6500 К;

2) T должна быть целым числом 100 K (например, 2800 K, 2900 K, …, 6400 K), но не включает 8 номинальных значений CCT, перечисленных выше;

3) ΔT = 0,0000108×T2+0,0262×T+8;

4) Δuv = 57700×(1/T)2-44,6×(1/T)+0,0085.

Как показано в Таблице 1, стандарт ANSI определяет центральную координату планковского геометрического места для цветовых температур ниже 3500 K. Но для высоких цветовых температур нет нулевых значений Δuv, что означает, что центральные координаты отклоняются от планковского геометрического места. Особенно при 6500 К Δuv составляет 0,003, что является большим значением. Это означает, что по этому стандарту цвет света будет зеленоватым.
Рис. 4. Требования к цветовым бинам при различной цветовой температуре по стандарту ANSI.

Согласно стандарту ANSI белый свет при цветовой температуре 4000 К, 5000 К, 5700 К и 6500 К имеет зеленоватый оттенок, что неблагоприятно влияет на цветопередачу осветительных приборов. Поскольку отклонение цвета незначительно, человеческим глазам трудно воспринять неправильный цвет. Однако в области фото-, кино- и телевизионного освещения это крошечное отклонение цвета будет легко различимо камерой или любым другим оборудованием.

Чтобы выяснить фундаментальную причину появления цвета для источников света с одинаковой цветовой температурой, мы изготовили два вида светодиодов с одинаковой цветовой температурой, но разными цветовыми координатами. Цветовая координата одного светодиода находится как раз на планковском локусе (0,3136, 0,3235), спектр показан на рис. 5 оранжевой кривой. А другой центрирован в (0,3123, 0,3282), что является цветовой координатой 6500 K белого в соответствии со стандартом ANSI, спектр показан на рис. 5 синей кривой.
Рисунок 5. Спектральное сравнение двух разных светодиодов с одинаковой цветовой температурой. Оранжевая кривая: спектр светодиода с цветовой координатой (0,3136, 0,3235), который находится на планковском геометрическом месте. Синяя кривая: спектр светодиода с цветовой координатой (0,3123, 0,3282), которая является центральной цветовой координатой ANSI 6500 K.

Как показано на рисунке 5, в области зеленого света при длине волны от 480 нм до 600 нм содержание зеленого для синей кривой значительно больше, чем для оранжевой кривой. Кроме того, с точки зрения цветопередачи данные показывают, что индекс цветопередачи Ra светодиода с оранжевой спектральной кривой выше, чем у другого светодиода. Как правило, для специального индекса цветопередачи R9 и специального индекса цветопередачи R9 значение светодиода с оранжевой спектральной кривой примерно на 10 больше, чем у другого светодиода. Это означает, что качество цвета светодиода с цветовой координатой на планковском локусе лучше. Различия будут более очевидны из камеры vison.

В соответствии с приведенными выше результатами, с точки зрения качества света, схема цветового бина с центром в планковском локусе будет лучше, чем схема бина, определенная на основе ANSI. Поэтому YUJI разработала собственную схему цветового бина для фотографического освещения, в которой центральная цветовая координата каждой цветовой температуры находится точно на планковском геометрическом месте. Чтобы еще больше улучшить согласованность цветов, YUJI также уменьшила цветовой допуск для каждого суббина до 3SDCM. На рис. 6 показаны детали схемы цветовых бинов YUJI.
Рисунок 6. Цветовые бины при различной цветовой температуре светодиода YUJI.