TM-30是否具有明确的颜色质量指标

固态照明的出现使普通消费者成为了照明鉴赏家。人们很快意识到有更多的选择可供选择，做出正确的决定至关重要 - 无论是家庭情绪照明，和平和高效的办公室照明，照亮手术等关键任务，还是最好地展示商品。

过去一切都很简单，包括灯泡性能的公认指标。多年来，照明行业一直使用显色指数（CRI）作为平均保真度的简单表达式，用于呈现一组标准颜色样本。样本集可包含多达14种颜色，包括中色柔和色调，饱和红色，黄色，绿色和蓝色以及标准化肤色。

确定相关色温（CCT）后在待测试的光源中，计算相同CCT的参考源，然后由测试源和参考源照射颜色样本。然后确定CIE YUV颜色空间中的照明颜色的坐标，并且计算每个样本（Ei）的坐标对之间的距离并用于生成表示每个样本的保真度的一组结果（Ri）。 。这些值的算术平均值给出了测试源的CRI。

作为一个相对容易计算且易于专家和消费者理解的简单指标，CRI一直是许多人青睐的行业标准。年份。它足以与白炽灯一起使用，这使得制造商很少有机会人为地调整普通白色（非彩色）光源的特性。然而，现在，制造LED以产生白光的复杂过程为制造商提供了更多种选择的机会。 CRI无法描述任何特定对象的颜色差异，因此无法理解一个源如何使对象看起来与另一个对象相比。此外，不道德的供应商可以利用CRI的简单性来为劣质产品设计高分。照明行业和最终用户需要更强大，更不模糊的指标来描述白光LED的颜色质量。

TM-30：旨在克服CRI的局限性

新的TM-30测试方法，由美国照明工程学会（IES）于2015年9月推出，可以改变所有类型LED照明制造商的方式 - 从单个发射器到LED模块，光引擎和灯具 - 向目标市场描述产品。

TM-30测试方法旨在弥补CRI的缺点是现代LED照明的可调性更大;特别地，CRI量化了与相同CCT的完美发射器的性能的偏差，但没有定性地描述该缺陷。检测到的偏差可能是负色或正色移，或饱和度的负或正变化，如图1所示。

图1：保真度描述只有色调或饱和度偏移的幅度。

颜色再现取决于颜色辨别和颜色偏好，以及颜色保真度。因为这些与饱和度有关，可以用色域来量化，TM-30建议用保真度和色域来表达颜色质量，并且还提供颜色矢量图形，其提供色调和饱和度变化的视觉描述。

色彩空间选择

TM-30使用比CIE Y-U-V色彩空间更新的色彩空间，这是一种二维的，并且与人类感知色彩的三维方式不相符。 TM-30寻求与Munsell颜色系统更紧密对齐的色彩空间，该系统描述了亮度，色调和色度方面的色彩感知。图2说明了原理。 2

图2：Munsell 1929颜色系统。 （图片：CC BY-SA 3.0）

下面的图3显示了颜色如何适应这个框架，亮度在垂直平面上变化，色度（饱和度）随着距中心的距离和色调而增加随着角位移的变化。

图3：Munsell三维色轮。

与CIE YUV空间相比， Munsell系统更适合于三维描述物体颜色。但是，Munsell坐标很难计算。 TM-30团队将CAM02-UCS色彩空间确定为一种实用的解决方案，与Munsell系统很好地对应，同时允许使用相对简单的数据计算物体颜色的三维坐标。另外，CAM02-UCS颜色空间中的距离与可感知的色差精确成比例，并且对象的颜色随CCT变化很小，从而有助于在测试期间最小化不期望的CCT相关效应。图4显示了CAM02的三维颜色空间。

图4：CAM02三维颜色空间。

更大的设置颜色评估样本

然后选择一组测试颜色。主要目标是选择真实的，测量的样品，代表一系列常见物体，如油漆，纺织品，油墨和肤色，并均匀地跨越色彩空间，以提供包括饱和色彩在内的代表性选择。总共选择了99种颜色样本。这是一个比CRI测试指定的数字大得多的数字，并且被认为足以允许高精度而不会使测试过于复杂。另一个重要标准是选择颜色以使来自光源的所有入射波长具有相似的反射特性。这被认为有效地防止供应商微调其光源以实现人为的高分。图5显示了99个样本。

图5：为TM-30选择的99种颜色评估样本。

参考源的混合

帮助测试人员确定合适的参考光源，TM-30还建议改变参考光源必须位于的轨迹。 CRI在5000K以下的CCT上使用Planckian黑体轨迹的参考，在5000K以上的日光轨迹上使用模型。 TM-30在CCT系列的上端和下端使用相同的型号，但指定从4500K到5500K的混合源。这导致平滑过渡，如图6所示，更适合现代的，可调色的测试源。

图6：TM -30提出了更平滑的参考源混合。

更真实的颜色质量测量？

使用参考和测试源测试99个颜色样本后，使用CAM02分析结果-UCS色彩空间计算引擎。保真度Rf的计算方法与CRI Ra大致相同，作为所有单个R值的算术平均值;虽然使用了较大的TM-30颜色样本集中的99 Ri值。

颜色矢量图形是通过在CAM02中跨越整个色度范围的16个色调区中的每一个中绘制平均色度坐标来生成的。 。该图作为TM-30结果集的一部分完整呈现，并且还用于计算测试源的色域Rg。绘制坐标在色度图上产生两组16个平均点：一组用于参考光源，一组用于测试源。将点连接在一起，对于每个集合，生成两个多边形，有效地比较测试源的色域与参考的色域，如图7所示。这不仅有助于直观地识别测试源或多或少准确表示的那些颜色，而且还允许将Rg计算为两个多边形之间的面积差异。

图7：颜色矢量图以图形方式说明色域，并帮助计算Rg。

通过电子表格计算

使用99个颜色样本进行测试，并从更大的测量数据集计算多个结果，可能看起来比使用所需的少量颜色样本相对简单的Ra计算复杂得多推导出CRI。但是，注册TM-30可以访问允许自动生成Rf，Rg和颜色矢量图的在线电子表格。 Rf（保真度指数）可以具有高达100的值，如针对CRI计算的Ra平均值的情况。另一方面，由于测试灯可能具有比参考光源更大的色域，因此Rg可以超过100.TM-30允许Rg的值高达140.

Rf和Rg也可以绘制在二维彩色再现图上，作为进一步帮助可视化灯的性能。图8通过比较各种类型光源（包括白炽灯，卤素灯和LED）的色彩再现来演示该图的原理。

图8：色彩再现图表比较了各种来源的TM-30指数。

结论

IES于2015年9月推出了TM-30，业界现在需要决定是否可以快速执行测试，准确和经济地，以及所有相关受众是否可以清楚地理解结果。这些受众不仅包括照明专家和设备制造商，还包括照明系统集成商，供应商，专业指定人员和消费者。

一段时间以来，业界已经知道需要更具描述性和稳健性的色彩质量指标，以支持LED照明时代的OEM和最终用户。 TM-30由照明工程专家开发，可以证明是每个人都在寻找的明确的测试方法。另一方面，计算并且难以理解可能是耗时的。 IES现在有一个福音派的使命，以促进和解释其对行业的建议。

虽然TM-30标准尚未被广泛采用，但Digi-Key的 库存中的各种LED和配件 可立即集成到设计中。