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研究生:賈玉西
研究生(外文):Yu-Hsi Chia
論文名稱:展示物最佳演色光源之研究-以黃金加工品為例-
論文名稱(外文):Comparing Color Rendering Effect of Light Sources-Exemplified by Gold Processed-
指導教授:張謙允張謙允引用關係
指導教授(外文):Chian-Yeun Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:室內設計研究所
學門:設計學門
學類:空間設計學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:黃金加工品LED色差演色性展示照明
外文關鍵詞:Display lightingGold processedColor rendering propertyLEDColor difference
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為了探索展示物之照明的最佳演色光源議題,藉以了解不同光源對於展示物演色性的影響,本研究針對獨立色中少有相關研究的金色,選定精品展示中的黃金加工品,探討其顯現外觀色彩之程度。其方法為比較樣本光源,包括鎢絲燈、螢光燈、LED燈及RGB LED元件,分別照射黃金樣品,以獲得其不同之色度座標,供「色差」(color difference)之比較。
本研究利用CIE LAB均勻色彩空間之色差公式,來評價各種光源照射黃金之色彩差異。研究結果顯示(1)對黃金最佳演色之單一光源為DURO-TEST (Color Classer 75)螢光燈,(2)最差之光源為GE冷白螢光燈,(3)混合光源對黃金最佳之演色光源為DURO-TEST (Color Classer 75)螢光燈與OSRAM鹵素燈,(4)LED燈對黃金最佳之演色光源為平均演色係數92.5、色溫3187K、主波長580nm的LED崁燈,(5)RGB LED元件組成之光源,可藉由電流的調控來改變三原色光譜,找到對黃金有較小色差值之最佳演色光源。
對特定展示物而言,利用平均演色指數判斷燈具之演色效果並不可靠,未來在展示物照明之設計應用上,可利用CIE Lab色差值的計算方式,為博物館或特定展示物品,找到最佳的展示物演色光源。

關鍵字:展示照明,演色性,色差,LED,黃金加工品



In order to explore the best color rendering performance of light sources, this study conducted a series of experiments to obtain comparative advantages of sample light sources on the target on display: a thin sheet of gold plate. To to do, light sources, including daylight, incandescent, LED lamps, and fluorescent light tubes were set on the top of the gole plate and cast light beams in a 45 degree angle for the Coloriphotometer (PR650). The purpose was to obtain CIE1931 chromaticity coordinates and relevant parameters to proceed to color difference comparisons.
In this study, color-difference formula derived from CIELab uniform color space was adopted to evaluate gold color differences under all kinds of light sources. It is found the light beam mixed with fluorescent lamp DURO-TEST (Color Classer 75) and OSRAM halogen had the best color performance on the gold sample; the worst, on the other hand, was GE cool white fluorescent tube. In addition, three individual light sources are identified regarding color performance, they include DURO-TEST (Color Classer 75)fluorescent tube, the LED test lamp with the capacity of 92.5 CRI, 3187K color temperature, and the dimmable RGB LED chips.
Based on the experimental result, it can be coluluded that color rendering index alone was not necessarily reliable to locate suitable light source. It is highly recommended, however, the color difference formula of CIE Lab be the way to successfully carry out the task.


Keywords: Display lighting,Color rendering property,Color difference,LED,Gold processed



中英文摘要I
表目錄V
圖目錄VII
第一章 緒論 1
1-1. 研究背景與動機 1
1-2. 研究目的 5
1-3. 研究流程 6
1-4. 研究範圍與限制 8
第二章 理論與文獻探討 10
2-1. 相關研究 10
2-2. 展示照明 16
2-3. 演色性相關理論 18
2-4. 色差相關理論 21
第三章 研究方法 26
3-1. 研究方法 26
3-2. 實驗設備及器材 32
3-3. 實驗步驟 42
3-3-1. 實驗裝置流程 42
3-3-2. 實驗說明 45
第四章 光源演色分析 47
4-1. 太陽光演色資料分析 47
4-2. 傳統光源演色資料分析 50
4-3. LED光源演色資料分析 64
4-4. 小結 76
第五章 LED展示光源之應用 79
5-1. 現有LED產品之演色 79
5-2. LED展示光源之改善方案 81
5-3. 測試分析 84
第六章 結論與後續研究 91
6-1. 結論 91
6-2. 後續研究 92
參考文獻 94
1. 中文文獻 94
2. 外文文獻 98
3.網路資料 98

表 1 本研究使用之部分燈具 ............................................................................... 9
表 2 相關研究摘要表 ......................................................................................... 11
表 3 相關研究摘要表 ......................................................................................... 12
表 4 常用燈具資料分析 ..................................................................................... 18
表 5 美國之色差公式使用率調查 ..................................................................... 25
表 6 傳統光源基本資料 ..................................................................................... 36
表 7 傳統光源基本資料 ..................................................................................... 37
表 8 LED燈具基本資料表 .................................................................................. 38
表 9 LED燈具基本資料表 .................................................................................. 39
表 10 LED燈具基本資料表 ................................................................................ 40
表 11 LED燈具基本資料表 ................................................................................ 41
表 12 傳統光源之十五種光源組合方式 ........................................................... 46
表 13 太陽光照射白板及黃金之反射光譜及數據 ........................................... 49
表 14 對色燈箱內單一光源照射白板及黃金之反射光譜及數據 ................... 51
表 15 對色燈箱內單一光源照射白板及黃金之反射光譜及數據 ................... 52
表 16 對色燈箱內兩種光源混光照射白板及黃金之反射光譜及數據 ........... 53
表 17 對色燈箱兩種光源混光照射白板及黃金之反射光譜及數據 ............... 54
表 18 對色燈箱兩種光源混光照射白板及黃金之反射光譜及數據 ............... 55
表 19 對色燈箱三種光源混光照射白板及黃金之反射光譜及數據 ............... 56
表 20 對色燈箱三種光源混光照射白板及黃金之反射光譜及數據 ............... 57
表 21 對色燈箱四種光源混光照射白板及黃金之反射光譜及數據 ............... 58
表 22 傳統光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 59
表 23 傳統光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 60
表 24 傳統光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 61
表 25 傳統光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 62
表 26 傳統光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 63
表 27 傳統光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 64
表 28 傳統光源照射黃金色差排序表 ............................................................... 65
表 29 LED光源照射白板及黃金之反射光譜及數據 ........................................ 66
表 30 LED光源照射白板及黃金之反射光譜及數據 ........................................ 67
表 31 LED光源照射白板及黃金之反射光譜及數據 ........................................ 68
表 32 LED光源照射白板及黃金之反射光譜及數據 ........................................ 69
表 33 LED光源照射白板及黃金之反射光譜及數據 ........................................ 70
表 34 LED光源之色差與光譜差異圖 ................................................................ 71
表 35 LED光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 72
表 36 LED光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 73
表 37 LED光源之色差與光譜差異圖 ............................................................... 74
表 38 LED光源照射黃金色差排序表 ............................................................... 75
表 39 色差單位與感覺色差關係 ....................................................................... 77
表 40 R、G、B電路的電流量 ........................................................................... 87
表 41 R、G、B電流量調整後之色差值 ........................................................... 88

圖 1 色刺激值XYZ的配色函數 ........................................................................... 2
圖 2 LED於零售展示及照明應用市場分析 ........................................................ 4
圖 3 LED雙峰特性光譜圖 .................................................................................... 4
圖 4 研究架構圖 ................................................................................................... 7
圖 5 色彩的分類 ................................................................................................... 8
圖 6 1931 CIE色度圖 .......................................................................................... 14
圖 7 色溫變化圖 ................................................................................................. 15
圖 8 CIE演色指數計算的14 種色樣 ................................................................. 20
圖 9 直角坐標與圓柱座標在CIE LAB色度空間圖 .......................................... 23
圖 10 研究流程圖 ............................................................................................... 27
圖 11 實驗量測系統示意圖 .......................................................................... 28
圖 12 色差計算流程圖 ................................................................................... 29
圖 13 CIE LAB色差的求解圖示 ........................................................................ 32
圖 14 實驗設備圖 ............................................................................................... 33
圖 15 實驗設備 PR650 光譜儀 ......................................................................... 34
圖 16 實驗設備 對色燈箱 ................................................................................. 35
圖 17 受測之黃金樣本 ....................................................................................... 42
圖 18 實驗用之標準白板 ................................................................................... 43
圖 19 實驗裝置圖 ............................................................................................... 44
圖 20 實驗操作流程圖 ....................................................................................... 45
圖 21 實驗裝置圖 ............................................................................................... 47
圖 22 太陽光照射白板與黃金之光譜比較圖 ................................................... 50
圖 23 黃金的反射率 ........................................................................................... 50
圖 24 LED產生白光的方式 ................................................................................ 81
圖 25 實驗裝置圖 ............................................................................................ 82
圖 26 實驗裝置電路圖 ................................................................................... 83
圖 27(a)RGB LED元件(b)自製LED光源 ................................................ 83
圖 28(a)遙控式驅動電路控制器(b)數字型直流電流表頭 ..................... 84
圖 29 RGB LED元件之光譜能量分佈 .............................................................. 86
圖 30 R、G、B電流昇降雷達圖 ....................................................................... 89

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