การแสดงสีของแหล่งกําเนิดแสง: ดัชนีการแสดงผลสี (CRI) และอื่น ๆ (TM-30, CQS, GAI...)
บทคัดย่อ: ลักษณะการแสดงสีของแหล่งกําเนิดแสง ได้แก่ ความเที่ยงตรงของสี การเลือกปฏิบัติของสี และการตั้งค่าสี ความสําคัญของการแสดงสีของแหล่งกําเนิดแสงเป็นที่ประจักษ์ในทุกแง่มุมของชีวิตและการทํางาน
คุณภาพสีของแหล่งกําเนิดแสงเกี่ยวข้องกับความสามารถในการสร้างสีของวัตถุอย่างซื่อสัตย์ แสดงสีที่มนุษย์ชอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยในการแยกแยะสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ แสงสีขาวที่เกิดจากแหล่งกําเนิดแสงประดิษฐ์เป็นส่วนผสมของสีเดียวหลายสีหรือหลายสีจากส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่ประมาณ 400 นาโนเมตร (นาโนเมตร) ถึง 700 นาโนเมตร ปริมาณสัมพัทธ์ของรังสีที่แต่ละความยาวคลื่นของสเปกตรัมรังสีที่มองเห็นได้เรียกว่าการกระจายพลังงานสเปกตรัม (SPD) SPD ของแหล่งกําเนิดแสงกําหนดลักษณะสี: ลักษณะสีของแหล่งกําเนิดแสงเองและประสิทธิภาพการสร้างสี ในโลกของผู้บริโภค มีการใช้เมตริกสองตัวเพื่ออธิบายลักษณะสีของแหล่งกําเนิดแสง: อุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กัน (CCT) และดัชนีการแสดงผลสี (CRI) เมตริกเหล่านี้ช่วยให้นักออกแบบแสงสว่างและผู้ใช้ปลายทางสามารถควบคุมและคาดการณ์ผลกระทบของสีของแหล่งกําเนิดแสงต่างๆ ได้
CCT และ CRI
แม้ว่าอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กัน (CCT) จะไม่เกี่ยวข้องกับการอภิปรายในปัจจุบัน แต่ตัวชี้วัดนี้มักจะทําให้เกิดความสับสนกับ CRI ในหมู่ผู้บริโภคทั่วไป CCT ที่วัดเป็นเคลวิน (K) กําหนดลักษณะสีของแหล่งกําเนิดแสง การใช้ CCT ช่วยให้มองเห็นสีของแหล่งกําเนิดแสงได้ง่าย แสงสีขาวแบ่งออกเป็นสามโทนสีทั่วไป: อบอุ่น กลาง และเย็น แสงสีขาวที่มี CCT เล็กน้อยที่ 2700 K ดูอบอุ่น สีขาวกลาง (ประมาณ 3500 K) มีโทนสีกลาง แสงสีขาวที่มี CCT สูง (4000 K ขึ้นไป) ให้โทนสีน้ําเงินเย็น อุณหภูมิสีของแหล่งกําเนิดแสงจะสร้างโทนสีของพื้นที่ การรับรู้โทนสีอบอุ่นหรือโทนเย็นในแสงสีขาวส่งผลต่อการประเมินพื้นที่โดยอัตนัยของผู้คน
แนวคิดเบื้องหลังดัชนีการแสดงผลสี (CRI) คือการวัดสัมพัทธ์ว่าการแสดงสีของแหล่งกําเนิดแสงเปรียบเทียบกับหม้อน้ําอ้างอิงอย่างไร ดัชนีนี้บอกเราว่าสีของวัตถุที่ส่องสว่างแสดงผลได้อย่างถูกต้องในระดับใด แหล่งกําเนิดแสงที่มี CRI เดียวกันสามารถมี CCT ที่แตกต่างกัน และในทางกลับกัน แม้ว่าการแสดงสีจะมีอิทธิพลต่อคุณลักษณะการรับรู้อัตนัยหลายอย่างของพื้นที่ แต่ก็ได้รับการออกแบบมาเพื่อหาปริมาณประสิทธิภาพการสร้างสีของแหล่งกําเนิดแสง ดังนั้นการวัดตัวเลขของการแสดงสีจึงมีข้อบ่งชี้เชิงคุณภาพ ตัวอย่างเช่น CRI ที่สูงขึ้น การแสดงสีของแหล่งกําเนิดแสงจะดีขึ้น CRI เท่ากับ 100 บ่งชี้ว่าแหล่งกําเนิดแสงแสดงสีในเชิงสเปกตรัมเท่ากับแหล่งอ้างอิง ในอีกด้านหนึ่ง ค่าตัวเลข (เช่น 2700 K, 3000 K, 3500 K, 4100 K หรือ 5000 K) ที่กําหนดให้กับแหล่งกําเนิดแสงโดยมาตราส่วนอุณหภูมิสีจะให้การอ้างอิงสีเท่านั้น
หมายเหตุด้านข้าง หลายคนเลือก CCT ของแหล่งกําเนิดแสงตามความชอบด้านภาพของพวกเขา นี่ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติที่ดี ในความเป็นจริงมีวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ที่อยู่เบื้องหลังการเลือก CCT ของแหล่งกําเนิดแสง ในระหว่างวิวัฒนาการของมนุษย์ระบบ circadian ได้ปรับให้เข้ากับวัฏจักรของแสงแดดธรรมชาติซึ่งเปลี่ยนความเข้มและสีแบบไดนามิกตั้งแต่พระอาทิตย์ขึ้นถึงพระอาทิตย์ตก นาฬิกาชีวภาพหลักของเราบันทึกการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดอ่อนเหล่านี้และตอบสนองต่อแสงรอบตัวเรา ในตอนเย็นอย่างน้อยสองชั่วโมงก่อนนอนไม่ควรให้ผู้คนสัมผัสกับแสงสีขาวที่สว่างและเย็น แสงสีขาวนวล โดยเฉพาะอย่างยิ่งรังสีออปติคัลที่มี CCT มากกว่า 5000 K มีเปอร์เซ็นต์สีน้ําเงินสูงในสเปกตรัมแสงซึ่งยับยั้งการผลิตเมลาโทนิน เมลาโทนินเป็นฮอร์โมนที่ต่อมไพเนียลหลั่งเข้าสู่เลือด ส่งเสริมคุณภาพการนอนหลับเพื่อการฟื้นฟูที่ดีขึ้น ด้วยเหตุนี้ การได้รับรังสีออปติคัล CCT สูงในระยะยาวในตอนกลางคืนอาจนําไปสู่การหยุดชะงักของชีวิตซึ่งอาจก่อให้เกิดผลเสียต่อสุขภาพ การหยุดชะงักของหัวใจแสดงให้เห็นว่าสัมพันธ์กับความเสี่ยงมะเร็งที่เพิ่มขึ้น การยับยั้งการหลั่งเมลาโทนินเรื้อรังจะป้องกันไม่ให้ร่างกายมนุษย์พัฒนากลไกการป้องกันที่สําคัญต่อการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง
การแสดงสีที่ดีมีความสําคัญอย่างไร?
ความสําคัญของการแสดงสีของแหล่งกําเนิดแสงเป็นที่ประจักษ์ในทุกแง่มุมของชีวิตและการทํางาน ก่อนการเกิดขึ้นของหลอดฟลูออเรสเซนต์ประสิทธิภาพการสร้างสีของแหล่งกําเนิดแสงไม่เคยเป็นปัญหามาก่อน หลอดฮาโลเจนหลอดไส้และแสงเทียนล้วนมีการกระจายพลังงานสเปกตรัมที่แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติที่ใกล้เคียงกับแสงธรรมชาติซึ่งมีการแสดงสีที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งหมายความว่าระบบการมองเห็นของมนุษย์รู้สึกสบายใจกับสภาพแวดล้อมที่แสดงผลได้อย่างสมบูรณ์แบบทั้งในร่มและกลางแจ้งนับตั้งแต่บรรพบุรุษที่เหมือนลิงของเราเริ่มวิวัฒนาการ การแนะนําหลอดฟลูออเรสเซนต์เป็นหายนะในแง่ของคุณภาพของสี ตั้งแต่นั้นมาสีที่อิ่มตัวสูงของทุกสิ่งรอบตัวเราภายใต้แสงประดิษฐ์ก็แสดงผลได้ไม่ดีและดวงตาของมนุษย์ต้องทนต่อการบิดเบือนของสี อย่างไรก็ตาม มีแอปพลิเคชั่นมากมายที่ไม่สามารถยอมรับหรืออนุญาตการแสดงสีที่ไม่ดีได้
งานที่ต้องใช้สายตาหรือการใช้งานที่มีความสําคัญต่อสีที่บ้านสํานักงานหรือสตูดิโอไม่ว่าจะเป็นการอ่านการเขียนการวาดภาพการวาดภาพการถ่ายภาพหรือการแต่งหน้าต้องการการแสดงสีที่แม่นยําเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของงานให้แน่ใจว่าการจับคู่สีและ / หรือป้องกันความเมื่อยล้าของดวงตา
ในโรงงานอุตสาหกรรมเช่นโรงงานสิ่งทอโรงงานแปรรูปอาหารโรงพิมพ์การประชุมเชิงปฏิบัติการพ่นสีรถยนต์และสายการประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์แสงที่มีความเที่ยงตรงของสีสูงช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานมองเห็นสีได้อย่างแม่นยําสําหรับการทํางานที่แม่นยําและการตรวจสอบคุณภาพในขณะที่มีส่วนช่วยในสภาพแวดล้อมการทํางานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิผล
แสงที่ได้รับการปรับปรุงด้วยสเปกตรัมสามารถแสดงสีที่อิ่มตัวได้มากขึ้นซึ่งทําให้สภาพแวดล้อมดูน่าสนใจยิ่งขึ้น ในบรรยากาศการต้อนรับ เช่น โรงแรม ร้านอาหาร และบาร์ สีสันสดใสช่วยสร้างพื้นที่ที่น่าพึงพอใจ บรรยากาศที่อิ่มตัวสูงทําให้โทนสีผิวดูมีสุขภาพดีและเป็นธรรมชาติมากขึ้นเพื่อให้ผู้คนดูดีที่สุด แสงที่ประจบสอพลอสร้างบรรยากาศแห่งความสุขและความตื่นเต้นสําหรับการโต้ตอบแบบเห็นหน้ากัน
ไฟส่องสว่างสําหรับร้านค้าปลีกต้องมีสีสันที่ยอดเยี่ยมเพื่อเน้นคุณภาพระดับพรีเมียมของสินค้าและปรับปรุงการแสดงสินค้าค้าปลีกเพื่อให้ได้ผลลัพธ์สูงสุด ควรใช้แสงคุณภาพสูงพร้อมการแสดงสีที่ยอดเยี่ยมเพื่อเน้นผักและผลไม้ที่มีสีสันสดใสและดึงความแดงที่น่ารับประทานของเนื้อในร้านขายของชําเพื่อสร้างประสบการณ์สีที่ยอดเยี่ยมด้วยสีขาวธรรมชาติและสีสันที่สดใสในร้านแฟชั่นและเพื่อเพิ่มรูปลักษณ์ที่เป็นธรรมชาติของรถในโชว์รูมรถยนต์
การแสดงสีเป็นปัจจัยสําคัญที่ต้องคํานึงถึงในแสงของพิพิธภัณฑ์ แกลเลอรี และห้องโถงนิทรรศการ คุณภาพของแสงมีผลกระทบอย่างมากต่อการมีส่วนร่วมของผู้เยี่ยมชม แสงเน้นเสียงพร้อมการแสดงสีที่เหนือกว่าช่วยดึงเอาสิ่งที่ดีที่สุดในงานศิลปะที่จัดแสดงออกมา แสงสีขาวที่มีความยาวคลื่นยาวในสเปกตรัมของแสงที่มองเห็นได้สามารถใช้เพื่อเพิ่มความอิ่มตัวของสีของงานศิลปะหรือนิทรรศการ
การแสดงสีมีความสําคัญอย่างยิ่งในงานด้านการดูแลสุขภาพ การระบุความแตกต่างเล็กน้อยของสีอย่างรวดเร็วและแม่นยําอาจหมายถึงความแตกต่างระหว่างชีวิตและความตาย ต้องใช้แสงคุณภาพสูงในขั้นตอนการผ่าตัดเพื่อสร้างข้อมูลภาพที่เชื่อถือได้ (เช่น รายละเอียดที่บริสุทธิ์และความแตกต่างระหว่างเนื้อเยื่อที่อยู่ติดกัน) ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ของบริเวณที่กําลังผ่าตัด สีแดงอิ่มตัวในสเปกตรัมแสงช่วยให้มองเห็นเฉดสีแดงที่ละเอียดอ่อนในบริเวณบาดแผลที่กระจายไปด้วยเนื้อเยื่อสีแดงและย้อมสีในเลือดได้อย่างเหมาะสมที่สุด
ดัชนีการแสดงผลสี (CRI)
ดัชนีการแสดงผลสี (CRI) เป็นการวัดสัมพัทธ์ว่าการแผ่รังสีออปติคัลของแหล่งกําเนิดแสงสีขาวแสดงสีได้ดีเพียงใดเมื่อเปรียบเทียบกับหม้อน้ําอ้างอิงที่มีอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กัน (CCT) ที่เทียบเคียงได้ บริหารงานโดย International Commission on Illumination (CIE หรือ Commission internationale de l'eclairage) CRI เป็นมาตรฐานเดียวที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลสําหรับการวัดคุณภาพการแสดงสี ในการคํานวณ CRI ลักษณะสีของตัวอย่างสะท้อนแสง 14 ตัวอย่างจากช่วง Munsell มาตรฐานจะถูกจําลองภายใต้ทั้งแหล่งทดสอบและแหล่งอ้างอิง แต่ละสีจะได้รับค่า anRi เพื่อบ่งชี้การแสดงสี ช่วงของค่านี้อยู่ระหว่าง 0-100 โดย 100 แสดงถึงความแตกต่างของสีระหว่างแหล่งทดสอบและหม้อน้ําอ้างอิง เมตริกหลักของระบบ CIE คือดัชนีการแสดงผลสีทั่วไป Ra ซึ่งคํานวณโดยการหาค่าเฉลี่ยของคะแนน Ri สําหรับแปดตัวอย่างสะท้อนแสงแรก ด้วยเหตุนี้ ค่า CRI Ra สูงสุดคือ 100 เมื่อการกระจายสเปกตรัมการแผ่รังสีของสีทดสอบแปดสีใกล้เคียงกับตัวอย่างอ้างอิงที่อุณหภูมิสีเดียวกัน ในแนวทางปฏิบัติทั่วไป CRI หมายถึงค่า Ra เมื่อใดก็ตามที่เห็นเพียง "CRI" เท่านั้นที่เผยแพร่ในเอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์
ความจําเป็นในการแสดงสีจะแตกต่างกันไปตามการใช้งานแสง CRI ที่ 80 มักถือเป็นค่าต่ําสุดที่ยอมรับได้สําหรับแสงสว่างภายในและงาน แสงประดิษฐ์ที่มีคุณภาพโดยทั่วไปจะพยายามจําลองลักษณะของแสงธรรมชาติ หากเป็นไปได้แสงประดิษฐ์ควรนําการแสดงสีที่เหนือกว่าของหลอดไส้ซึ่งมี CRI Ra มากกว่า 95 กลับมา น่าเสียดายที่ดูเหมือนว่าสิ่งนี้จะใช้ไม่ได้เนื่องจากอุตสาหกรรมแสงสว่างยินดีที่จะปฏิบัติตามมาตรฐานการแสดงสีปานกลางที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางซึ่งกําหนดโดยหลอดฟลูออเรสเซนต์ซึ่งมีค่า CRI Ra โดยทั่วไปประมาณ 70-80
ข้อจํากัดของเมตริกการแสดงผลสี CRI
วิทยาศาสตร์สีที่การคํานวณ CIE CRI ใช้นั้นล้าสมัยมานานแล้ว CRI Ra คํานวณโดยใช้ตัวอย่างสะท้อนแสงเพียงแปดตัวจาก 14 ตัวอย่าง ซึ่งทั้งหมดมีความอิ่มตัวของสีต่ําถึงปานกลาง หลอดไฟที่มี CRI สูงอาจให้สีที่มีความอิ่มตัวต่ําได้ดี แต่อาจทํางานได้ไม่ดีกับสีที่อิ่มตัวมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวอย่างทดสอบ R1-R8 มีความโค้งจํากัดในส่วนสีแดงของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ดังนั้นจึงอาจไม่ให้การสะท้อนแสงสเปกตรัมมากนักสําหรับสีแดง ไฟ LED CRI 80 ดวงทั่วไปมีความอิ่มตัวมากเกินไปในสเปกตรัมสีน้ําเงินและสีเขียว และมีประสิทธิภาพสีแดงไม่เพียงพอ ซึ่งอาจนําไปสู่การแสดงสีที่ไม่ดีของวัตถุที่มีเม็ดสีแดง เช่น ฮีโมโกลบินในผิวหนังมนุษย์ ดังนั้นตัวอย่างทดสอบ 9 (สีแดงอิ่มตัวที่มีดัชนีระบุว่าเป็น R9) มักจะแสดงเป็นรายบุคคลเพื่อเป็นส่วนเสริมของดัชนีทั่วไป CRI Ra ในการใช้งานแสงที่มีความสําคัญต่อสี
นอกเหนือจากข้อบกพร่องพื้นฐานในการคํานวณการปรับสีและความแตกต่างของสีแล้วค่าเฉลี่ยเลขคณิตของ Ri ของแปดสีทดสอบสามารถปกปิดการแสดงผลที่แย่มากของตัวอย่างสีตั้งแต่หนึ่งสีขึ้นไป ค่า Ra เดียวไม่ได้บอกอะไรเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับเนื้อหาสเปกตรัมของแหล่งที่มาหรือข้อบกพร่องของแหล่งที่มา นอกจากนี้ CRI ยังประเมินเฉพาะความเที่ยงตรงของสี และลักษณะคุณภาพสีอื่นๆ เช่น การเลือกปฏิบัติของสีและความชอบของผู้สังเกตการณ์จะถูกละเว้น การเลือกปฏิบัติของสีหมายถึงความสามารถในการแยกแยะระหว่างสีที่คล้ายกันหรือความแตกต่างเล็กน้อยของเฉดสี มิติของคุณภาพสีนี้อาจเบี่ยงเบนไปจากความเที่ยงตรงอย่างแท้จริง การตั้งค่าของผู้สังเกตการณ์เกี่ยวข้องกับความสามารถของแหล่งกําเนิดแสงในการแสดงวัตถุที่มีสีที่สวยงาม สําหรับสายตามนุษย์ดัชนีความชอบสีที่สูงมักเกี่ยวข้องกับสีอิ่มตัวในสเปกตรัมแสงในสัดส่วนสูง
เมตริกการแสดงสียังคงได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องเหล่านี้ ส่วนเสริมและทางเลือกอื่นสําหรับ CRI ที่มีข้อบกพร่อง ได้แก่ TM-30-18 (วิธี IES สําหรับการประเมินการแสดงสีของแหล่งกําเนิดแสง), มาตราส่วนคุณภาพสี (CQS), ดัชนีพื้นที่ช่วงเสียง (GAI), ดัชนีขอบเขตสี (CGI), ดัชนีสีเต็มสเปกตรัม (FSCI), แผนที่การแสดงผลสี (CRM), ดัชนีการเลือกปฏิบัติของสี (CDI), ดัชนีความชอบสี (CPI), ดัชนีความกลมกลืนของสี (CHI), ความสามารถในการแสดงสี (CRC), ดัชนีความรู้สึกของคอนทราสต์ (FCI), ดัชนีการเยินยอ (FI) ดัชนีการแสดงผลสีหน่วยความจํา (MCRI) เป็นต้น ดัชนีที่สําคัญที่สุดที่อยู่ระหว่างการพิจารณาได้อธิบายไว้ด้านล่าง
ไอเอส TM-30-18
บันทึกข้อตกลงทางเทคนิค TM-30-18 ให้แนวทางวัตถุประสงค์และทางสถิติเพื่อหาปริมาณทั้งคุณสมบัติเฉลี่ยโดยรวม (ความเที่ยงตรงของสี พื้นที่ช่วงเสียง) และคุณสมบัติเฉพาะของเฉดสี (ความเที่ยงตรง การเปลี่ยนสี การเปลี่ยนเฉดสี) TM-30 เป็นกรอบการประเมินที่ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามประการ: ระบบสําหรับกําหนดแสงสว่างอ้างอิง ข้อมูลจําเพาะของตัวอย่างสี และการใช้งานแบบจําลองการมองเห็นของมนุษย์ วิธีนี้ใช้ตัวอย่างการประเมินสี 99 ตัวอย่าง (CES) เพื่อหาปริมาณความแตกต่างในการแสดงสีระหว่างแหล่งทดสอบและไฟส่องสว่างอ้างอิง สิ่งสําคัญคือต้องทราบว่าเฟรมเวิร์กนี้ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อกําหนดลักษณะการรับรู้ของมนุษย์โดยตรง เช่น การตั้งค่าสี หรือเพื่อให้คุณค่าเดียวที่รวบรวมคุณภาพการแสดงสีที่รวมกันของแหล่งกําเนิดแสง
วิธีนี้มีดัชนีสองดัชนีสําหรับการจับภาพความเที่ยงตรงของสีและพื้นที่ช่วงสีตามลําดับ ดัชนีความเที่ยงตรง (Rf) ซึ่งคล้ายคลึงกับค่าเดียว Ra ที่จัดทําโดย CRI บ่งชี้ถึงความเที่ยงตรงของสีเฉลี่ยที่คํานวณโดยการกําหนดความแตกต่างระหว่างพิกัด CAM02-UCS ของ CES แต่ละรายการภายใต้แหล่งทดสอบและไฟส่องสว่างอ้างอิง จากนั้นกําหนดค่าเฉลี่ยเลขคณิตของความแตกต่างของสีเหล่านี้ มาตราส่วนสําหรับ Rf อยู่ระหว่าง 0 ถึง 100 โดยที่ค่า 100 หมายความว่าแหล่งที่มาแสดงสีทั้งหมด 99 สีในลักษณะที่เหมือนกับการอ้างอิง ดัชนีขอบเขตเสียง (Rg) อธิบายการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของโครมาสําหรับแหล่งกําเนิดแสงที่กําหนด ค่า Rg ที่ 100 แสดงถึงระดับความอิ่มตัวของสีที่เท่ากันเมื่อเทียบกับค่าอ้างอิง IES TM-30-18 ยังให้การแสดงภาพของเฉดสีและการเปลี่ยนรอบวงกลมเฉดสีผ่านเครื่องมือภาพที่เรียกว่ากราฟิกเวกเตอร์สี (CVG)
เครื่องชั่งคุณภาพสี (CQS)
พัฒนาโดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) มาตราส่วนคุณภาพสี (CQS) ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องหลายประการของ CRI ระบบการประเมินคุณภาพการแสดงสีนี้คํานึงถึงลักษณะที่ปรากฏของสีสามด้าน ได้แก่ ความเที่ยงตรงของสี การแยกแยะสี และความชอบของผู้สังเกตการณ์ แทนที่จะใช้ตัวอย่างสีโครมาต่ําเพียงแปดตัวอย่างที่ไม่ครอบคลุมเฉดสีทั้งหมด CQS ใช้ชุดตัวอย่าง Munsell 15 ตัวอย่างที่มีโครมาสูงกว่าที่ใช้ใน CRI และเว้นระยะห่างเท่า ๆ กันตลอดวงกลมเฉดสีทั้งหมด CQS ยังให้การแก้ไขการปรับสีที่ได้รับการปรับปรุงและพื้นที่สีที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น ส่วนประกอบการตั้งค่าสีได้รับการแก้ไขโดยการลดการเน้นความแตกต่างของสีที่เพิ่มสีในระดับปานกลาง
ดัชนีพื้นที่ช่วง (GAI)
ดัชนีพื้นที่ขอบเขต (GAI) เป็นดัชนีขอบเขตมาตรฐานที่เน้นโทนสีและความมีชีวิตชีวาของสี GAI เป็นส่วนเสริมของ CRI ซึ่งเน้นความเที่ยงตรงของสี วิธีนี้ยังใช้ตัวอย่างสีทดสอบแปดตัวอย่างและพื้นที่สีสําหรับการคํานวณ CRI Ra GAI ถูกกําหนดโดยการเปรียบเทียบพื้นที่ที่ล้อมรอบภายในรูปหลายเหลี่ยมที่กําหนดโดยสีในปริภูมิสี CIE 1976 u'v' กับพื้นที่พื้นที่สีที่เกิดจากแหล่งกําเนิดสเปกตรัมพลังงานเท่ากันในจินตนาการหรือทางทฤษฎี (EES) โดยที่พลังงานการแผ่รังสีเท่ากันในทุกความยาวคลื่น ยิ่ง GAI มีขนาดใหญ่เท่าใด แหล่งกําเนิดแสงก็จะยิ่งแสดงสีของวัตถุได้ชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น EES ให้คะแนนเป็น 100 แต่ GAI สามารถเกิน 100 เมื่อความสามารถของแหล่งกําเนิดแสงทดสอบในการทําให้สีอิ่มตัวมีประสิทธิภาพดีกว่าแหล่งพลังงานที่เท่ากัน
ดัชนีความสม่ําเสมอของแสงโทรทัศน์ (TLCI)
เมตริกการแสดงสีที่กล่าวถึงข้างต้นทั้งหมดได้รับการพัฒนาสําหรับสายตามนุษย์ อย่างไรก็ตาม ในโลกที่เชื่อมต่อกันในปัจจุบัน เราพึ่งพากล้องวิดีโอและฟิล์มมากขึ้นเพื่อสัมผัสกับโลก ฉากที่แสดงโดยแหล่งกําเนิดแสงอาจมีเอฟเฟกต์ภาพที่แตกต่างกันบนโทรทัศน์ เนื่องจากเส้นโค้งการตอบสนองของอิมัลชันฟิล์มหรือเซ็นเซอร์วิดีโอแตกต่างจากสายตามนุษย์อย่างมาก ดังนั้นจึงจําเป็นต้องมีทางเลือกอื่นนอกเหนือจาก CRI เพื่อประเมินคุณภาพสีของแหล่งกําเนิดแสงเมื่อใช้ภายในสภาพแวดล้อมของโทรทัศน์ ดัชนีความสอดคล้องของแสงโทรทัศน์ (TLCI) ซึ่งพัฒนาโดยสหภาพกระจายเสียงแห่งยุโรป (EBU) พยายามแก้ไขปัญหาหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการใช้ไฟ LED ในการผลิตภาพยนตร์และโทรทัศน์ TLCI ใช้วิธีการที่คล้ายกับ CRI และ CQS โดยใช้ชุดตัวอย่างทดสอบสีมาตรฐานจากแผนภูมิ X-Rite ColorChecker และแหล่งกําเนิดแสงอ้างอิง (การผสมผสานของแสงที่เกิดจากหม้อน้ําตัวสีดําและแสงแดดระหว่าง 3400 K ถึง 5000 K) การกระจายพลังงานสเปกตรัมของแหล่งทดสอบวัดโดยเครื่องวัดสเปกโตรเรดิโอมิเตอร์ และการคํานวณจะดําเนินการโดยโปรแกรมวิเคราะห์ซอฟต์แวร์
วิทยาศาสตร์สีของไฟ LED
การถือกําเนิดของเทคโนโลยี LED ทําให้วิทยาศาสตร์สีเก่าของแหล่งกําเนิดแสงประดิษฐ์ล้าสมัย แม้จะมีความกว้างของเส้นสเปกตรัมที่แคบและสร้างแสงสีเดียว เช่น สีแดง สีน้ําเงิน หรือสีเขียว แต่ LED ก็สามารถบรรจุหีบห่อเพื่อสร้างแสงสีขาวในการกระจายพลังงานสเปกตรัมใดๆ และให้สีและการแสดงสีที่ต้องการ มีสองวิธีในการผลิตแสงสีขาวด้วย LED แสงสีขาวสามารถสร้างขึ้นได้ผ่านการผสมสีแบบเติมแต่งโดยการรวมไดโอดสีหลักสามสี ได้แก่ สีแดง (R) สีเขียว (G) และสีน้ําเงิน (B) อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่สามารถทําได้เนื่องจาก 1) สเปกตรัมที่มีหนามแหลมขาดเนื้อหาสเปกตรัมในสีฟ้า สีเหลือง และสีส้ม ซึ่งนําไปสู่การแสดงสีที่ไม่เพียงพอ 2) ประสิทธิภาพการส่องสว่างไม่ดีเนื่องจากความไร้ประสิทธิภาพของการปล่อยโดยตรงสีเขียวและสีแดง และ 3) ต้นทุนสูงจากทั้งการใช้ไดโอดหลายสีและความจําเป็นในการควบคุมไดโอดเหล่านี้อย่างเพียงพอ
วิธีที่สองและวิธีการที่นํามาใช้ในระดับสากลคือการแปลงความยาวคลื่นซึ่งใช้การผสมผสานระหว่าง LED InGan แบบโมโนโครมที่มีช่องว่างแถบขนาดใหญ่และวัสดุสารเรืองแสงที่แปลงแสง ไฟ LED ที่ผลิตโดยใช้วิธีนี้เรียกว่า LED ที่แปลงด้วยสารเรืองแสง (PC-LED) และแบ่งออกเป็นสองประเภท: ไฟ LED ปั๊มสีน้ําเงินและไฟ LED ปั๊มสีม่วง ไฟ LED ปั๊มสีน้ําเงินประกอบด้วยชิป LED สีน้ําเงินซึ่งเคลือบด้วยโพลีเมอร์อินทรีย์ที่มีสารเรืองแสงสีเหลือง สารเรืองแสงจะแปลงส่วนหนึ่งของพลังงานที่สูงขึ้นแสงสีน้ําเงินความยาวคลื่นสั้นเป็นพลังงานต่ําแสงความยาวคลื่นที่ยาวกว่าซึ่งผสมกับแสงสีน้ําเงินที่เหลือเพื่อสร้างแสงสีขาวที่ต้องการ ไฟ LED ปั๊มสีม่วงรวมไฟ LED สีม่วงและสารเรืองแสงสามดวง (สีน้ําเงิน เขียว และแดง) การปล่อยสารเรืองแสงสีน้ําเงิน เขียว และแดงช่วยให้แพ็คเกจ LED สามารถกระจายพลังงานสเปกตรัมไปทั่วสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ซึ่งส่งผลให้การแสดงสีที่ยอดเยี่ยม
การปฏิบัติที่ผิดจรรยาบรรณในอุตสาหกรรมแสงสว่าง
ความสามารถที่ไม่เคยมีมาก่อนในการควบคุมวิธีที่แสงแสดงสีเป็นหนึ่งในจุดแข็งของไฟ LED น่าเสียดายที่สิ่งนี้ไม่ได้แปลเป็นคุณภาพสีที่ดีในแสงประดิษฐ์ ซึ่งปัจจุบันใช้พลังงานจากเทคโนโลยี LED อย่างแพร่หลาย เหตุผลโดยธรรมชาติก็คืออุตสาหกรรมแสงสว่างไม่ต้องการเสียสละอัตรากําไรเพื่อคุณภาพสีของแสงที่สูงขึ้น เหตุผลนี้ยังอธิบายได้ว่าเหตุใดผู้ผลิตแสงสว่างจึงไม่เคยพยายามแจ้งให้ผู้บริโภคทราบว่าแสง CCT สูงอาจขัดขวางจังหวะการเต้นของหัวใจและส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ นอกจากนี้ หน่วยงานกํากับดูแลยังให้น้ําหนักกับด้านประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์แสงสว่างมากเกินไป และแทบจะไม่พยายามปรับปรุงคุณภาพแสงของผลิตภัณฑ์ LED เลย
การแลกเปลี่ยนระหว่างการแสดงสีและประสิทธิภาพการส่องสว่าง
ความลังเลของอุตสาหกรรมในการนําการแสดงสีสูงมาใช้ในไฟ LED สามารถนํามาประกอบกับการแลกเปลี่ยนระหว่างประสิทธิภาพการส่องสว่างและคุณภาพของสี ไฟ LED ปั๊มสีน้ําเงินซึ่งมีประสิทธิภาพสูงสุดและต้นทุนการผลิตต่ําที่สุดในบรรดา LED ที่ประดิษฐ์โดยใช้วิธีการที่แตกต่างกัน ได้ครองส่วนแบ่งที่โดดเด่นในตลาดไฟส่องสว่างทั่วไป เพื่อให้แพ็คเกจ LED สามารถสร้างการปล่อยมลพิษทั้งหมดที่จําเป็นในการแสดงช่วงที่กว้างที่สุดและความอิ่มตัวของสีสูงสุด LED ที่มีการแสดงสีที่ดีมีความยาวคลื่นยาวมากมาย ซึ่งหมายความว่าแสงสีน้ําเงินส่วนใหญ่จะเปลี่ยนจากความยาวคลื่นที่สั้นกว่าเป็นยาวขึ้น การเปลี่ยนแปลงของ Stokes นี้นําไปสู่การสูญเสียพลังงานอย่างมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และทําให้ประสิทธิภาพของแพ็คเกจลดลงอย่างมาก ระบบการมองเห็นของมนุษย์ไม่ตอบสนองต่อความยาวคลื่นทั้งหมดอย่างเท่าเทียมกัน การแปลงสูงสุดโดยความไวของดวงตาเหนือการกระจายสเปกตรัมของแสงอยู่ที่ประมาณ 555 นาโนเมตร ระยะห่างของจุดสูงสุดของพลังงานของ LED CRI สูงจากความยาวคลื่น 555 นาโนเมตรทําให้สูญเสียประสิทธิภาพการส่องสว่าง
วิธีแก้ปัญหาในการปรับปรุงการแสดงสีโดยไม่ทําให้ประสิทธิภาพลดลงใน LED ปั๊มสีน้ําเงินคือการใช้ตัวแปลงความยาวคลื่นสีแดงความกว้างของเส้นที่แคบลง ในกรณีนี้ การสูญเสีย Stokes ที่เกิดขึ้นระหว่างการแปลงความยาวคลื่นลดลงสามารถลดลงได้อย่างมาก ดาวน์คอนเวอร์เตอร์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อจุดประสงค์นี้ ได้แก่ แบนด์วิดท์แคบ สารเรืองแสงสีแดง และควอนตัมดอท
เทคโนโลยี Guangdong Masonซึ่งเป็นบริษัทแพ็คเกจ LED ชั้นนํานําเสนอผลิตภัณฑ์แหล่งกําเนิดแสง LED ที่หลากหลายสําหรับลูกค้า
