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24 Februar 2022 379 Gesehen Autor: LISUN

Das Prinzip und die grundlegende Berechnung des CRI

Es ist bekannt, dass Farbtabelle und Farbwiedergabe zwei wichtige Größen sind, die die Farbe von Lichtquellen widerspiegeln. Lichtquellen mit unterschiedlichen spektralen Leistungsverteilungen können die gleiche Farbtabelle haben, aber die Farbwiedergabeeigenschaften mehrerer Lichtquellen mit der gleichen Farbtabelle können völlig unterschiedlich sein. Daher kann nur die Kombination aus Farbtabelle und Farbwiedergabe die Farbeigenschaften der Lichtquelle vollständig wiedergeben. Die Verwendung von Lichtquellen mit unterschiedlichen spektralen Leistungsverteilungen zur Beleuchtung von Objekten erzeugt unterschiedliche Farbwahrnehmungen. Die Art der Lichtquelle, die die Farbwahrnehmung des beleuchteten Objekts bestimmt, wird als Farbwiedergabe bezeichnet.

1. Grundbegriffe und Berechnungsformeln
1.1 RGB-System
Definition von drei Primärfarben: Alle Lichtfarben können durch Mischen bestimmter drei Arten von monochromatischem Licht in einem bestimmten Verhältnis gebildet werden, aber keine dieser drei Arten von monochromatischem Licht kann durch Mischen der anderen zwei Arten von Licht, diesen drei Arten, erzeugt werden von monochromatischem Licht werden für die drei Grundfarben genannt. 1931 legte die CIE fest, dass die drei Primärfarben des RGB-Systems Rot (R): 700 nm, Grün (G): 546 nm und Blau (B): 435.8 nm sind. Im RGB-System erhält man energiegleiches weißes Licht durch Mischen nach folgender Formel:

FR : FG : FB = 1 : 4.5907 : 0.0601 (1-1)

Das Ergebnis der Farbmischung kann also mathematisch ausgedrückt werden als

IFI = 1R + 4.5907G + 0.0601B (1-2)

IFI stellt den Lichtstrom nach Farbmischung dar, und R, G, B werden Tristimulus-Werte genannt.
Um die Berechnung zu erleichtern und die Farbeigenschaften von Lichtquellen intuitiver zu verstehen, wurde die Einführung von

Diese drei Größen werden Chromatizitätskoordinaten oder Farbkoordinaten genannt. Da r + g + b = 1 ist, kann, solange die beiden Werte in den Farbkoordinaten bekannt sind, der dritte erhalten werden, das heißt, die Farbart kann durch ein ebenes Diagramm dargestellt werden, das die Farbarttafel ist. Die Berechnung des Normfarbwertes kann nach folgendem Formular erfolgen

wobei P die spektrale Leistungsverteilung der Lichtquelle ist und r, g und b die 1931 CIE-RGB-Systemstandard-Chromatizitätsbeobachter-Spektraltristimuluswerte sind.

1.2 XYZ-System
Negative Werte von Primärfarben sind erforderlich, um bestimmten sichtbaren Spektralfarben im RGB-System zu entsprechen, und sind unbequem zu verwenden, weshalb die International Commission on Illumination ein neues Farbsystem eingeführt hat, das CIE XYZ-System von 1931. Gemäß dem CIE-RGB-System von 1931 sieht das System drei Primärfarben (X), (Y), (Z) vor, um die ursprünglichen drei Primärfarben (R), (G), (B), Tristimuluswerte des XYZ-Systems und RGB darzustellen System-Tristimulus-Werte ist die Beziehung wie folgt

Die Farborte im XYZ-System werden bestimmt durch

1.3 CIE1960 Einheitlicher Farbraum
In einer xy-Farbtafel stellen gleiche Abstände verschiedener Teile keine visuell gleichen Farbartunterschiede dar. Um diesen Mangel zu überwinden, führte McAdam ein neues einheitliches Chromatizitäts-UV-Chromatizitätsdiagramm ein. Die Beziehung zwischen den einheitlichen Farbkoordinaten u, v und x, y wie folgt:

Da die Farbanpassung der zu messenden Lichtquelle K von der der Referenzlichtart r verschieden ist, müssen die Farborte der zu messenden Lichtquelle an die Farborte der Referenzlichtart angepasst werden, und diese Anpassung der Farbkoordinaten wird zur adaptiven Farbverschiebung. Berechnen Sie die Farbverschiebung mit der folgenden Formel:

C, d der zu messenden Lichtquelle, Cr, dr der Referenzbeleuchtung und Ci, di jeder Farbprobe unter der zu messenden Lichtquelle werden nach folgender Formel berechnet:

1.4 Berechnung des Farbabstands
Um den Farbabstand ΔEi zu berechnen, wandeln Sie zunächst die Chromatizitätsdaten in einheitliche Raumkoordinaten von 1964 um und verwenden Sie die folgende Formel:

Auf diese Weise kann die folgende Formel verwendet werden, um den Farbabstand derselben Farbprobe i zu berechnen, wenn die zu messende Lichtquelle bzw. die Referenzbeleuchtung verwendet werden.

1.5 Farbwiedergabeindex
Der Farbwiedergabeindex Ri einer bestimmten Farbprobe i wird zum speziellen Farbwiedergabeindex, der nach folgender Formel berechnet wird.

Der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra errechnet sich aus dem arithmetischen Mittel von 8 speziellen Farbwiedergabeindizes (i=1, 2, …, 8)

2. Fallanalyse
Scannen Sie eine Leuchtstofflampe mit eingebautem Vorschaltgerät mit einem Spektralanalysesystem, um ihre spektrale Leistungsverteilung zu erhalten. Die Daten sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Spektralverteilungstabelle

Berechnet nach Formel (1-4): R=89.291, G=118.229, B=115.919
Berechnen Sie dann die Farbwerte im XYZ-System nach Formel (1-5): X=585.272, Y=639.013, Z=655.166
Die Farbkoordinaten des XYZ-Systems werden durch Formel (1-6) erhalten: x = 0.3115, y = 0.3402
Unter Verwendung der Formel (1-7) werden die Chromatizitätsdaten von (X, Y, Z, x, y)-Werten unter CIE1931 in 1960 (u, v)-Koordinaten umgewandelt: u=0.1929, v=0.3159

Farbkoordinaten der Lichtquelle

Berechnen Sie aus der gemessenen spektralen Wirkungsverteilung und dem spektralen Helligkeitsfaktor der Testfarben 1-8 die Farborte der Testfarben Nr. 1-8 unter der Lichtquelle und erhalten Sie die entsprechenden ui, vi nach (1-7 ).

Farbkoordinaten der Lichtquelle

Berechnen Sie C=2.0506, d=2.0825 und Ci, di aus der Formel (1-9) und berechnen Sie dann die Farbkoordinaten ui' und vi' unter der Lichtquelle nach der Farbanpassungseinstellung durch die Formel (1-8) .

Farbkoordinaten der Lichtquelle

Berechnen Sie ' * Ui , ' * Vi und ' * Wi * ' der Farbprobe unter der Lichtquelle aus Gleichung (1-10).

Farbkoordinaten der Lichtquelle

• Berechnen Sie den Farbabstand ΔEi jedes Farbmusters unter der Lichtquelle und dem Referenzstrahler aus der Formel (1-11)
• Berechnen Sie den speziellen Farbwiedergabeindex Ri jedes Farbmusters aus (1-12)
• Berechnen Sie den durchschnittlichen Farbwiedergabeindex Ra=79.9 aus (1-13)

Farbkoordinaten der Lichtquelle

3. Lösung zum Testen des Farbwiedergabeindex von LISUN
3.1 Option 1 (geeignet für Laborkunden oder LED-Fabrikkunden, die eine relativ hohe Prüfgenauigkeit benötigen)
Das LED-Testsystem LPCE-2 Integrating Sphere Spectroradiometer ist für die Lichtmessung einzelner LEDs und LED-Beleuchtungsprodukte vorgesehen. Die Qualität der LED sollte durch Überprüfung der photometrischen, kolorimetrischen und elektrischen Parameter überprüft werden. Gemäß CI 177CIE84,  CIE-13.3IES LM-79-19Optik-Engineering-49-3-033602DELEGIERTE VERORDNUNG (EU) 2019/2015 DER KOMMISSIONIESNA LM-63-2 und  ANSI-C78.377, wird die Verwendung eines Array-Spektroradiometers mit Ulbricht-Kugel zum Testen von SSL-Produkten empfohlen. Das LPCE-2-System wird mit dem hochpräzisen CCD-Spektroradiometer LMS-9000C oder dem wissenschaftlichen CCD-Spektroradiometer LMS-9500C und einer formgebenden Integrationskugel mit Halterbasis verwendet. Diese Kugel ist runder und das Testergebnis genauer als die herkömmliche Ulbricht-Kugel.

LPCE-2(LMS-9000)Hochpräzises Spektroradiometer-Integrationskugelsystem

LPCE-2(LMS-9000)Hochpräzises Spektroradiometer-Integrationskugelsystem

3.2 Option 2 (geeignet für kleine LED-Fabriken oder Kunden mit unzureichendem Budget und nicht erforderlich für hohe Präzisionsanforderungen)
LPCE-3 ist ein CCD-Spektroradiometer mit integriertem Sphere Compact-System für LED-Tests. Es eignet sich für die photometrische, kolorimetrische und elektrische Messung einzelner LEDs und LED-Leuchten. Die gemessenen Daten erfüllen die Anforderungen von CI 177CIE84,  CIE-13.3DELEGIERTE VERORDNUNG (EU) 2019/2015 DER KOMMISSIONIES LM-79-19Optik-Engineering-49-3-033602IESNA LM-63-2ANSI-C78.377 und GB-Standards.

LPCE-3_ CCD-Spektralradiometer mit integriertem Sphere Compact System

4. Testbericht

Lichtquellentestbericht

5. Fazit
Der Grad, in dem die Lichtquelle die natürliche Primärfarbe des Objekts darstellt, ist der Farbwiedergabeindex der Lichtquelle. Es besteht kein Zweifel, dass der Farbwiedergabeindex eine sehr wichtige Größe ist, um die Farbeigenschaften der Lichtquelle zu messen. In einer Zeit, in der Computer sehr beliebt sind, wurde die Berechnung des Farbwiedergabeindex mit dem direkt ablesbaren Spektrometer in das Computerprogramm geschrieben, aber es ist immer noch notwendig, den Berechnungsprozess des Farbwiedergabeindex zu verstehen.

Lisun Instruments Limited wurde 2003 von der LISUN GROUP gegründet. Das LISUN-Qualitätssystem wurde streng nach ISO9001: 2015 zertifiziert. Als CIE-Mitgliedschaft basieren LISUN-Produkte auf CIE, IEC und anderen internationalen oder nationalen Standards. Alle Produkte haben das CE-Zertifikat bestanden und wurden vom Drittlabor authentifiziert.

Unsere Hauptprodukte sind GoniophotometerSphere integrierenSpektralradiometerÜberspannungsgeneratorESD-SimulatorpistolenEMI-EmpfängerEMV-TestgeräteElektrischer SicherheitstesterKlimakammerTemperaturkammerKlimakammerWärmekammerSalzsprühtestStaubprüfkammerWasserdichter TestRoHS-Test (EDXRF)Glühdrahttest und  Nadelflammtest.

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