固態照明的出現使普通消費者成為了照明鑒賞家。人們很快意識到有更多的選擇可供選擇，做出正確的決定至關重要 - 無論是家庭情緒照明，和平和高效的辦公室照明，照亮手術等關鍵任務，還是最好地展示商品。

過去一切都很簡單，包括燈泡性能的公認指標。多年來，照明行業一直使用顯色指數（CRI）作為平均保真度的簡單表達式，用于呈現一組標準顏色樣本。樣本集可包含多達14種顏色，包括中色柔和色調，飽和紅色，黃色，綠色和藍色以及標準化膚色。

確定相關色溫（CCT）后在待測試的光源中，計算相同CCT的參考源，然后由測試源和參考源照射顏色樣本。然后確定CIE YUV顏色空間中的照明顏色的坐標，并且計算每個樣本（Ei）的坐標對之間的距離并用于生成表示每個樣本的保真度的一組結果（Ri）。 。這些值的算術平均值給出了測試源的CRI。

作為一個相對容易計算且易于專家和消費者理解的簡單指標，CRI一直是許多人青睞的行業標準。年份。它足以與白熾燈一起使用，這使得制造商很少有機會人為地調整普通白色（非彩色）光源的特性。然而，現在，制造LED以產生白光的復雜過程為制造商提供了更多種選擇的機會。 CRI無法描述任何特定對象的顏色差異，因此無法理解一個源如何使對象看起來與另一個對象相比。此外，不道德的供應商可以利用CRI的簡單性來為劣質產品設計高分。照明行業和最終用戶需要更強大，更不模糊的指標來描述白光LED的顏色質量。

TM-30：旨在克服CRI的局限性

新的TM-30測試方法，由美國照明工程學會（IES）于2015年9月推出，可以改變所有類型LED照明制造商的方式 - 從單個發射器到LED模塊，光引擎和燈具 - 向目標市場描述產品。

TM-30測試方法旨在彌補CRI的缺點是現代LED照明的可調性更大;特別地，CRI量化了與相同CCT的完美發射器的性能的偏差，但沒有定性地描述該缺陷。檢測到的偏差可能是負色或正色移，或飽和度的負或正變化，如圖1所示。

圖1：保真度描述只有色調或飽和度偏移的幅度。

顏色再現取決于顏色辨別和顏色偏好，以及顏色保真度。因為這些與飽和度有關，可以用色域來量化，TM-30建議用保真度和色域來表達顏色質量，并且還提供顏色矢量圖形，其提供色調和飽和度變化的視覺描述。

色彩空間選擇

TM-30使用比CIE Y-U-V色彩空間更新的色彩空間，這是一種二維的，并且與人類感知色彩的三維方式不相符。 TM-30尋求與Munsell顏色系統更緊密對齊的色彩空間，該系統描述了亮度，色調和色度方面的色彩感知。圖2說明了原理。 2

圖2：Munsell 1929顏色系統。 （圖片：CC BY-SA 3.0）

下面的圖3顯示了顏色如何適應這個框架，亮度在垂直平面上變化，色度（飽和度）隨著距中心的距離和色調而增加隨著角位移的變化。

圖3：Munsell三維色輪。

與CIE YUV空間相比， Munsell系統更適合于三維描述物體顏色。但是，Munsell坐標很難計算。 TM-30團隊將CAM02-UCS色彩空間確定為一種實用的解決方案，與Munsell系統很好地對應，同時允許使用相對簡單的數據計算物體顏色的三維坐標。另外，CAM02-UCS顏色空間中的距離與可感知的色差精確成比例，并且對象的顏色隨CCT變化很小，從而有助于在測試期間最小化不期望的CCT相關效應。圖4顯示了CAM02的三維顏色空間。

圖4：CAM02三維顏色空間。

更大的設置顏色評估樣本

然后選擇一組測試顏色。主要目標是選擇真實的，測量的樣品，代表一系列常見物體，如油漆，紡織品，油墨和膚色，并均勻地跨越色彩空間，以提供包括飽和色彩在內的代表性選擇。總共選擇了99種顏色樣本。這是一個比CRI測試指定的數字大得多的數字，并且被認為足以允許高精度而不會使測試過于復雜。另一個重要標準是選擇顏色以使來自光源的所有入射波長具有相似的反射特性。這被認為有效地防止供應商微調其光源以實現人為的高分。圖5顯示了99個樣本。

圖5：為TM-30選擇的99種顏色評估樣本。

參考源的混合

幫助測試人員確定合適的參考光源，TM-30還建議改變參考光源必須位于的軌跡。 CRI在5000K以下的CCT上使用Planckian黑體軌跡的參考，在5000K以上的日光軌跡上使用模型。 TM-30在CCT系列的上端和下端使用相同的型號，但指定從4500K到5500K的混合源。這導致平滑過渡，如圖6所示，更適合現代的，可調色的測試源。

圖6：TM -30提出了更平滑的參考源混合。

更真實的顏色質量測量？

使用參考和測試源測試99個顏色樣本后，使用CAM02分析結果-UCS色彩空間計算引擎。保真度Rf的計算方法與CRI Ra大致相同，作為所有單個R值的算術平均值;雖然使用了較大的TM-30顏色樣本集中的99 Ri值。

顏色矢量圖形是通過在CAM02中跨越整個色度范圍的16個色調區中的每一個中繪制平均色度坐標來生成的。 。該圖作為TM-30結果集的一部分完整呈現，并且還用于計算測試源的色域Rg。繪制坐標在色度圖上產生兩組16個平均點：一組用于參考光源，一組用于測試源。將點連接在一起，對于每個集合，生成兩個多邊形，有效地比較測試源的色域與參考的色域，如圖7所示。這不僅有助于直觀地識別測試源或多或少準確表示的那些顏色，而且還允許將Rg計算為兩個多邊形之間的面積差異。

圖7：顏色矢量圖以圖形方式說明色域，并幫助計算Rg。

通過電子表格計算

使用99個顏色樣本進行測試，并從更大的測量數據集計算多個結果，可能看起來比使用所需的少量顏色樣本相對簡單的Ra計算復雜得多推導出CRI。但是，注冊TM-30可以訪問允許自動生成Rf，Rg和顏色矢量圖的在線電子表格。 Rf（保真度指數）可以具有高達100的值，如針對CRI計算的Ra平均值的情況。另一方面，由于測試燈可能具有比參考光源更大的色域，因此Rg可以超過100.TM-30允許Rg的值高達140.

Rf和Rg也可以繪制在二維彩色再現圖上，作為進一步幫助可視化燈的性能。圖8通過比較各種類型光源（包括白熾燈，鹵素燈和LED）的色彩再現來演示該圖的原理。

圖8：色彩再現圖表比較了各種來源的TM-30指數。

結論

IES于2015年9月推出了TM-30，業界現在需要決定是否可以快速執行測試，準確和經濟地，以及所有相關受眾是否可以清楚地理解結果。這些受眾不僅包括照明專家和設備制造商，還包括照明系統集成商，供應商，專業指定人員和消費者。

一段時間以來，業界已經知道需要更具描述性和穩健性的色彩質量指標，以支持LED照明時代的OEM和最終用戶。 TM-30由照明工程專家開發，可以證明是每個人都在尋找的明確的測試方法。另一方面，計算并且難以理解可能是耗時的。 IES現在有一個福音派的使命，以促進和解釋其對行業的建議。

雖然TM-30標準尚未被廣泛采用，但Digi-Key的 庫存中的各種LED和配件 可立即集成到設計中。