白光元件的量化方法

2.6.1 色彩座標(chromaticity coordinates)

為了使人類所感知的顏色可以被清楚的表述，在 1931 年國際照明委員 會(Commission Internationale d´Eclairage, CIE)提出一個使用數學方式來定 義色彩空間的方法，並制訂色彩座標系統的國際標準和技術交流平台。由 於人類眼睛的視錐細胞對於短、中、長波長的光有感測的效果，所以基本 上只要三個參數就能描述出顏色，因此色彩座標系統可分別以(x,y,z)標示，

如圖 24，圖上僅有 x 和 y 座標，由恆等式 x+y+z=1 可導出 z。在色度座標 圖中馬蹄型範圍內為可見光譜的所有顏色，馬蹄型的邊緣是飽和的單色波 長[4]，中央部分則統稱為白光，理論上座標在(0.33,0.33)的點稱為最白光，

但是在白光的實際應用上，各種類型的白光皆有其用途及愛用者。

圖 24CIE 1931 色彩座標圖

2.6.2 相對色溫度(correlated color temperature, CCT)

根據 Planck 的黑體輻射理論，將一具有完全吸收和放射能力的標準黑 體加熱，溫度逐漸升高時光色亦隨之改變，在 CIE 色彩座標中間由右上衍 生至左下的曲線即為黑體輻射軌跡線，如圖 25，在該線上的所有色座標即 為絕對色溫。黑體加熱到出現與光源相同或接近光色時的溫度，定義為該 光源的相對色溫(簡稱色溫)，以絕對溫度 K 為單位。相對色溫亦是用來描述 光色相對於白的程度，因此相對色溫低時，光色越偏紅，稱為暖白光；而 相對色溫高時，光色越偏藍，稱之為冷白光，圖 26 為相對色溫表。

圖 25 黑體輻射軌跡線

圖 26 相對色溫表

2.6.3 演色性指數(color rendering index, CRI)

光源對物體的顯色能力稱為演色性，意即物體在參考光源下的感受與在 標準光源(白熾燈或晝光)下的感受的真實度比較。由於在色彩座標上同樣光 色的光可以是由不同的光譜所混合而成，故寬廣光譜所混合的光有機會和 僅由兩單色光譜的混合光光色是相同的，但在物體上呈現的物體真實色彩 卻是有差異的，因此定義此為演色性指數來衡量光源的顯色能力，主要是 用來衡量白光的照明品質，該指數的數值評定法是分別以參考光源及待測 光源照在 DIN6169 所規定的八個色樣，如圖 27 所示，並逐一做比較再以下 列式子量化其差異性：

當平均演色性指數 Ra 越高代表差異性越低，即代表待測光源之演色性 越佳，而平均演色性指數最高為 100，即可以讓物體所呈現的各種顏色如同 參照光源所照射的顏色，太陽光為非常寬廣的白光光譜，因此演色性指數 為 100，而螢光燈為 60-85，螢光粉白光 LED 為 60-90，雙色白光 LED 為 10-60。一般數值在 85 以上即可以當作白光光源使用，而不同數值的光源也 有適合使用的場所及用途，如表 2 所示。

圖 27 計算 CRI 所需之八個測試光源頻譜

指數(Ra) 等級 CRI 評價 一般應用

90~100 1A 優良 需要色彩精確比對與檢核之場所

80~89 1B 優良 需要色彩正確判斷及討好表觀之場所

60~79 2 普通 需要中等演色性之場所

40~59 3 普通 演色性的要求較低，唯色差不可過大之場所

20~39 4 較差 演色性不重要，明顯色差亦可接受之場所

表 2 演色性指數與對應適用場所