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光效、相關(guān)色溫和顯色指數(shù)檢測

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發(fā)布時間：2025-07-22 07:06:31 更新時間：2025-07-21 07:06:32

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

光效、相關(guān)色溫和顯色指數(shù)：照明質(zhì)量的核心檢測指標(biāo)

在現(xiàn)代照明技術(shù)領(lǐng)域，光效（Luminous Efficacy，單位為流明/瓦 lm/W）、相關(guān)色溫（Correlated Color Temperature, CCT，單位為開爾文 K）和顯色指數(shù)（Color Rendering Index, CRI 或 Ra）是評估光源性能、光品質(zhì)和能效水平的最核心參數(shù)。光效直接反映了光源將電能轉(zhuǎn)化為可見光的效率，是衡量節(jié)能性能的關(guān)鍵指標(biāo)；相關(guān)色溫定義了光源發(fā)出的光給人眼帶來的“冷暖”視覺感受，從低色溫的暖白光（如2700K）到高色溫的冷白光（如6500K）不等；顯色指數(shù)則定量描述了光源還原物體真實顏色的能力，最高值為100（如自然日光）。準(zhǔn)確、可靠地檢測這三項參數(shù)，對于照明產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)質(zhì)量控制、能效認證及終端用戶選擇都具有極其重要的意義。

檢測項目

核心檢測項目聚焦于以下三點：

光效 (Luminous Efficacy)： 測量光源輸出總光通量（單位：流明 lm）與輸入電功率（單位：瓦特 W）的比值。反映光源的能源利用效率。
相關(guān)色溫 (CCT)： 確定光源發(fā)出的光色與某一溫度下黑體輻射體發(fā)出的光色最接近時的溫度值。描述光源的“色調(diào)”是偏暖還是偏冷。
顯色指數(shù) (CRI / Ra)： 通過計算光源照射下8種標(biāo)準(zhǔn)色樣（R1-R8）的顯色性與其在參考光源（通常為日光或黑體輻射）下顯色性的差異平均值得到（Ra）。對特定顏色（如R9 - 飽和紅色）的顯色能力也常被補充評估。

檢測儀器

完成這三項關(guān)鍵參數(shù)的精確測量，通常需要以下專業(yè)儀器協(xié)同工作：

積分球光譜輻射度計系統(tǒng)： 這是最主流的檢測設(shè)備。核心組件包括：
- 積分球： 一個內(nèi)壁涂覆高漫反射材料（如BaSO4或PTFE）的空心球體，將被測光源置于其中心或側(cè)壁，使光在球內(nèi)多次反射后達到均勻分布。
- 光譜輻射度計/分光光度計： 通過光纖連接到積分球上的采樣端口，測量球內(nèi)均勻漫射光的光譜功率分布（SPD）。這是獲取所有色度學(xué)和光度學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
恒流/恒壓電源： 為被測光源提供穩(wěn)定、精確、可調(diào)的驅(qū)動條件，確保測量結(jié)果的可重復(fù)性。
功率計： 精確測量輸入到光源的電功率（W）。
溫度監(jiān)控設(shè)備： 監(jiān)測積分球內(nèi)或光源附近的溫度，因為溫度會影響LED等光源的性能和測量結(jié)果。

檢測方法

主要遵循以下標(biāo)準(zhǔn)化的測量流程：

預(yù)熱與穩(wěn)定： 將被測光源（如LED燈、燈具）安裝在積分球中心或指定位置，在規(guī)定的電參數(shù)（電壓、電流或功率）下充分預(yù)熱（通常至少30分鐘），直至其光輸出和電參數(shù)達到穩(wěn)定狀態(tài)。
環(huán)境控制： 確保積分球內(nèi)壁潔凈且反射率穩(wěn)定，測量環(huán)境通常為暗室，避免雜散光干擾?？刂魄騼?nèi)溫度在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍（如25°C ± 1°C）。
光譜測量： 使用光譜輻射度計掃描并記錄整個可見光范圍（通常380nm - 780nm）的光譜功率分布（SPD）。
光通量測量： 積分球-光譜儀系統(tǒng)通過測量SPD并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者視見函數(shù)（V(λ)），計算得出總光通量（Φ_v, lm）。
電功率測量： 使用功率計在穩(wěn)態(tài)下讀取光源的實際輸入功率（P_in, W）。
數(shù)據(jù)處理與計算：
- 光效 (η) = 總光通量 (Φ_v) / 輸入電功率 (P_in)
- 相關(guān)色溫 (CCT)： 由測得的SPD計算光源在CIE 1931色度圖上的色坐標(biāo)（u', v'或x, y），再通過查找標(biāo)準(zhǔn)黑體軌跡或使用數(shù)學(xué)算法（如McCammy, Robertson）確定最接近的黑體溫度。
- 顯色指數(shù) (CRI/Ra)： 將測得的SPD作為測試光源，計算其照射8個（或更多）標(biāo)準(zhǔn)色樣（TCS）時的色差ΔE_i，再根據(jù)公式反推得到特殊顯色指數(shù)R_i，R1-R8的平均值即為一般顯色指數(shù)Ra。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

光效、CCT和CRI的檢測必須嚴(yán)格遵循國際或國家/地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的規(guī)范，以確保結(jié)果的一致性和可比性。主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

國際標(biāo)準(zhǔn)：
- CIE (國際照明委員會)：
  - CIE 127:2007 - Measurement of LEDs (LED測量，尤其針對單顆LED光通量)
  - CIE 13.3-1995 / CIE 224:2017 - Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources (測量和規(guī)定光源顯色性的方法，后者是更新版)
  - CIE 15:2018 - Colorimetry (色度學(xué)基礎(chǔ))
- IEC (國際電工委員會)：
  - IEC 62612:2020 - Self-ballasted LED lamps for general lighting services > 50 V – Performance requirements (普通照明用自鎮(zhèn)流LED燈性能要求，包含光效、色溫、顯色指數(shù)要求)
  - IEC 60598-1 - Luminaires - Part 1: General requirements and tests (燈具安全要求)
  - IEC/PAS 62717:2011 (后發(fā)展為IEC 62717:2019) - LED modules for general lighting - Performance requirements (普通照明用LED模組性能要求)
  - IEC 62386 (系列) - Digital addressable lighting interface (DALI) (涉及控制，但性能測試相關(guān))
中國國家標(biāo)準(zhǔn) (GB)：
- GB/T 24824-2021： 普通照明用LED模塊測試方法 (等同采用IEC 62717:2014, 現(xiàn)已更新)
- GB/T 24908-2014： 普通照明用自鎮(zhèn)流LED燈性能要求 (參照IEC 62612)
- GB/T 7922-2008： 照明光源顏色的測量方法
- GB/T 5700-2008： 照明測量方法
- GB 7000.1-2015： 燈具第1部分：一般要求與試驗 (等同IEC 60598-1)

這些標(biāo)準(zhǔn)詳細規(guī)定了測試條件（環(huán)境溫度、電參數(shù)、穩(wěn)定時間）、設(shè)備要求（積分球大小、光譜儀精度、校準(zhǔn)要求）、樣品安裝方式、測量步驟以及數(shù)據(jù)處理和計算結(jié)果的方法。嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確、可靠并得到廣泛認可的關(guān)鍵。