什么是显色性?
显色性是指照明对物体颜色再现准确程度的指标,是充分展现物体魅力的重要因素之一。由于显色性不同,即使是同一物体,在不同光源照射下,颜色的呈现方式也会发生变化。
如果您想更深入了解显色性,请参考以下文章。
本文将对显色性的分类,以及“高显色性”“低显色性”分别意味着什么等内容进行通俗易懂的全面解说。
关于显色性的各种知识
显色性是衡量照明能否准确再现物体颜色的指标,因此在选择照明时,它是一个非常重要的因素。由于可以通过数值进行客观表示,所以现实中存在显色性高的照明和显色性低的照明。本文将从①价格、②种类多样性、③优点与缺点三个角度,来解说高显色性与低显色性的区别。
①价格
基本上,高显色性的照明价格较高。主要原因有两个:“LED和荧光灯的发光部件成本较高”和“使用场所有限”
a. 常见光源的种类
· LED通过让电流流经内部的芯片,将电能直接转换为光能来发光。能够发出接近太阳光的光线的芯片成本非常高,因此整体费用较高。
· 荧光灯内部封装的水银在电流作用下蒸发并产生紫外线,这些紫外线被灯管内壁涂覆的物质吸收并发光。为了发出接近太阳光的光线,所需的涂层物质原料价格高昂,因此成本也高。
b. 关于使用场所
高显色性照明的使用场所是有限的。这类照明主要用于需要准确呈现原本色彩的场所,例如进行颜色对比的现场或美术馆等,但在日常生活中,对“原本颜色”的要求并不多见。由于这些场所的使用量总体较少,从规模效益的角度来看,成本较高,因此价格也就偏高。
这就是人们常说高显色性照明价格昂贵的原因。
② 种类(显色性的差异示例)
以下是主要照明光源的显色评价数(Ra)示例:· 白炽灯、卤素灯:Ra 99~100· 三波段型荧光灯:Ra 88· 普通荧光灯:Ra 60~74· 汞灯:Ra 40~50· 高显色性金属卤化物灯:Ra 92· 金属卤化物灯:Ra 65· 高显色性高压钠灯:Ra 80· 高压钠灯:Ra 25
※Ra是表示显色评价数的指标。※Ra是 (color rendering index, 显色指数) 的缩写。
③ 采用高显色性照明的优点与缺点
a. 优点
· 能够再现接近自然光的自然色彩。由于能够准确识别颜色,非常适用于美术品、美术馆、服装店等对色彩要求极高的环境。· 能够更清晰地识别物体的细节与质感。特别适合制造业、质量管理、医疗现场等需要精准色彩再现的工作环境。
b. 缺点
· 效率较低在将电能转化为光的过程中,不同机制的LED和荧光灯都会存在损耗,部分电力不会转化为光,而是以热能的形式消耗掉,从而导致整体效率降低。因此,如果要把现有的光源更换为高显色性光源,就需要选择功率更大的灯具,电费也会比以前更高。· 价格昂贵如前文所述,高显色性照明往往价格更高。此外,如果在更换为高显色性光源时想保持与原先相同的亮度,就需要增加数量或选择功率更大的灯具,这也会进一步增加成本。
综上所述,高显色性照明既有优点,也存在缺点。高显色性照明通常用于需要“让物体看起来更好”或“必须清晰准确观察”的场合。通过注重显色性,可以利用照明来优化环境。但是否能够发挥超过其缺点的效果,还需要在导入前进行充分的考虑与权衡。
需要高显色性照明的场所与不需要的场所
平均显色评价数(Ra)越接近100,就越能准确再现物体的本来颜色。通常来说,Ra在 80以上 被认为是高显色性,而 70以下 则被认为是低显色性。CIE(国际照明委员会)还公布了针对不同空间所推荐的平均显色评价数参考值,用于指导不同场景下的照明选择。
显色性分组平均显色评价数(Ra)的范围使用用途理想的可接受的1ARa≥90色比较・检查临床检查、美术馆 1B90>Ra≥80住宅、酒店、餐厅印刷、涂料、纺织以及精密作业工厂 280>Ra≥60一般作业工厂办公室、学校360>Ra≥40粗加工工厂一般作业工厂440>Ra≥20隧道、道路显色性不重要的作业工厂
*摘自 CIE(国际照明委员会)《不同空间的推荐Ra》
一般来说,Ra在 80以上 就被称为高显色性,但即使是 90以上 的Ra,在某些使用场所或特定目的下,仍然可能被认为不足。
因此,选择照明时,必须结合使用场所和目的来考虑:到底需要多高Ra值的照明,才能达到目标并获得满意效果。
显色性的分类与显色评价数的最低值【LED篇】
根据 JIS 在 2019 年的修订,明确规定了 LED 的显色性分类及其最低值。当行业或空间的照明对象多种多样时,应根据需要选择合适的显色性分类。同时,对于各个分类,JIS 还规定了普通型和高显色型(1类~4类)在平均显色评价数(Ra)和特殊显色评价数(Ri)方面的最低值要求。
分类主要使用场所普通型· 室外的电气、机械设备的检查、维修、安装等精细作业· 在室内或室外进行体育运动时室内的一般视觉作业、较粗的视觉作业、轻度作业高显色型 类别1· 办公室中的事务作业· 工厂中的粗加工作业或检验· 学校的课堂教学· 住宅中的学习或家务等室内较精细的视觉作业高显色型 类别2· 办公室、住宅等需要利用颜色进行沟通,或伴随面对面交流的作业· 工厂中与颜色密切相关的重要粗加工作业或检验· 医疗相关的诊察· 商店等需要重视商品、面部等颜色呈现的服务场所高显色型 类别3· 美术馆、博物馆等展示、欣赏艺术品时高显色型 类别4· 在色彩比对工作台中进行表面色彩检查等,尤其是要求高水平色彩再现的场合
在上述表格中所列的主要使用场所中使用照明时,建议选择不低于下表所示显色评价数最低值的照明。
显色性的种类光源色的种类显色评价数的最低值RaR9R10R11R12R13R14R15普通型日光色60–––––––日白色白色暖白色灯泡色高显色型 类别1日光色80–––––––日白色白色暖白色灯泡色高显色型 类别2日光色90––––––85日白色白色暖白色灯泡色高显色型 类别3日光色9575––––––日白色白色暖白色灯泡色高显色型 类别4日光色9585858585858585日白色白色暖白色灯泡色
※LED的光源颜色分为5种:日光色、日白色、白色、暖白色、灯泡色。
摘自《JIS Z9112:2019 根据荧光灯・LED的光源颜色及显色性进行的分类》
显色性的分类与显色评价数的最低值【荧光灯篇】
与 LED 相同,荧光灯也被分为 普通型 和 显色型(A 类~AAA 类) 四个等级。针对每个等级,都规定了 平均显色评价数(Ra) 以及 特殊显色评价数(Ri) 的最低值要求。
显色性的种类光源色的种类显色评价数的最低值RaR9R10R11R12R13R14R15普通型日光色69–––––––日白色67–––––––白色57–––––––暖白色54–––––––显色A日白色75––––––65灯泡色65––––––50显色AA日光色8876–––––88日白色8672–––––86白色8468–––––84暖白色8264–––––82显色AAA日光色9588889388939393日白色9588889390939393灯泡色9080788578859088
※荧光灯的光源颜色分为5种:日光色、日白色、白色、暖白色、灯泡色。
摘自《JIS Z9112:2019 根据荧光灯・LED的光源颜色及显色性进行的分类》
关于荧光灯停产的通知
关于荧光灯,已在 2023 年 11 月 3 日于瑞士日内瓦召开的《水俣公约(关于汞的国际条约)》上决定,自 2027 年底前禁止其生产及进出口。
禁止的原因主要有两点:① 健康风险荧光灯中使用了汞。汞具有很强的毒性,不仅会对神经系统造成不良影响,还可能在体内长期积累,带来严重健康隐患。② 对地球环境的影响荧光灯中的汞在废弃时可能污染土壤和水体,对环境造成不良影响,因此被限制。
由于已确定将在 2027 年底停止荧光灯的生产,照明设备的更换将成为必要。届时,可以根据使用场所和目的,结合显色性要求,重新选择合适的照明设备。※目前,市场上流通产品的销售和使用,以及现有荧光灯的继续使用,并未被禁止。
显色性总结
若要正确地观察物体的颜色,高显色性的照明至关重要。虽然最理想的是使用稳定、不受变化影响的太阳光,但自然太阳光会受到天气、时间以及建筑朝向等因素的制约,因此无法做到 365 天全天候使用。市面上的 LED 和荧光灯中,确实存在能够达到 Ra80 以上、被称为高显色性的光源,但在颜色差异直接关系到质量管理的场景中,就需要能够提供更接近太阳光的照明。
例如:在涂料制造商或汽车喷漆颜色检测等场景,颜色的准确性直接关系到企业的品牌形象,因此必须依赖能够再现“本来颜色”的照明。这就要求照明的显色评价数(Ra)无限接近 100。而且,在如此精细的色彩评估现场,仅仅 Ra 值高还不够,还需要考虑分光特性。正如 Seric 株式会社在提出的“色彩评估用光源的条件”中所明确的:“分光分布中不得含有超过周边部分 1.5 倍以上的辉线光谱”,而这一条件往往并未包含在一般的高显色性照明标准中。
Seric 株式会社的 “人工太阳照明灯”,显色评价数极为接近太阳光,完全满足观察物体本来颜色的条件。同时,其光线中不含辉线光谱,Ra 可达 97 以上,能在室内实现与太阳光下相同的观察条件。无论天气或时间如何,都不会受到影响,从而在提升产品质量、改善工作效率等方面带来显著优势。
我们以再现极为接近太阳光的光源 “XELIOS 系列”为核心,提供多种适用于不同用途的人工太阳照明灯。如果您正在考虑引入高显色性照明,请浏览以下产品页面,并随时与我们联系。