標(biāo)準(zhǔn)光源有哪些性能指標(biāo)?色溫和顯色性什么關(guān)系?

? DOHO標(biāo)準(zhǔn)光源箱 ????|???? ?2023-11-09

標(biāo)準(zhǔn)光源是國際照明委員會(huì)規(guī)定的用于顏色測(cè)量和色度計(jì)算的一類光源,是標(biāo)準(zhǔn)光源箱和測(cè)色儀中常用的光源,這類光源對(duì)性能指標(biāo)有著嚴(yán)格的要求。那么,標(biāo)準(zhǔn)光源有哪些性能指標(biāo)?色溫和顯色性什么關(guān)系?本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源的性能指標(biāo)及色溫和顯色行的關(guān)系作了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!

標(biāo)準(zhǔn)光源

標(biāo)準(zhǔn)光源的性能指標(biāo)介紹:

標(biāo)準(zhǔn)光源的性能指標(biāo)有很多,常見主要有以下幾個(gè):

1.光通量

表示光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光量,單位:流明(lm)。這個(gè)量是對(duì)光源而言,用來描述光源發(fā)光總量的大小。

2.光強(qiáng)

發(fā)光體在特定方向單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量,單位:坎德拉(cd)。光強(qiáng)表明發(fā)光體在空間發(fā)射的會(huì)聚能力,光強(qiáng)越大,光源看起來就越亮。

3.光亮度

表示發(fā)光面明亮程度,等于發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內(nèi)的光通量。單位:坎德拉/平方米(cd/m2),也稱尼特(nt)。亮度不僅取決于光源的光通量,更取決于等價(jià)發(fā)光面積和發(fā)射的會(huì)聚程度。

4.照度

表示物體被照亮的程度,用單位面積所接受的光通量來表示,分為水平照度和垂直照度,單位:勒克斯(1x),照度是以垂直面所接受的光通量為標(biāo)準(zhǔn),若傾斜照射則照度下降。照度的數(shù)值可以用照度計(jì)直接測(cè)得。

5.色溫

黑體即完全輻射體,是一種能夠把落在它表面上的任何波長的輻射全部吸收的物體。隨溫度增加,黑體發(fā)光的顏色變化順序依次為紅→橙→黃→白→藍(lán)。當(dāng)某種光源的顏色(色品坐標(biāo))與某一溫度下的黑體顏色(色品坐標(biāo))相同時(shí),就稱此時(shí)黑體的溫度為該光源的顏色溫度,簡稱色溫,用符號(hào)Tc表示,單位為開爾文,用“K”表示。色溫是由光譜功率分布所決定,色溫越高,顏色越偏向短波部分,色溫越低,光色越趨向于長波,即趨于紅黃色。

但是,不同溫度下,絕對(duì)黑體的色度坐標(biāo)是不同的,但是非熱輻射光源,它們的光譜功率分布形式與黑體輻射相差很大,其色度坐標(biāo)不一定落在黑體輻射跡線上,這時(shí)常用相關(guān)色溫來表示,即在色度圖上,和某一光源的色度坐標(biāo)點(diǎn)相距最近的那個(gè)黑體的絕對(duì)溫度就定義為該光源的相關(guān)色溫。

6.顯色性

光源對(duì)物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性,也就是顏色逼真的程度。光源的顯色性是由顯色指數(shù)來表明的,它表示物體在該光源下顏色比基準(zhǔn)光(太陽光)照明時(shí)顏色的偏離程度,能較全面反映光源的顏色特性。顯色性高的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較好,我們所見到的顏色也就接近自然色;顯色性低的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較差,我們所見到的顏色偏差也較大。國際照明委員會(huì)把太陽的顯色指數(shù)定為100,各類光源的顯色指數(shù)各不相同,如:高壓鈉燈顯色指數(shù)是23,熒光燈管顯色指數(shù)為60~90。用光源顯色性指數(shù)區(qū)分:100~75,顯色良好;75~50,顯色一般;50以下,顯色性差。


色溫和顯色性的關(guān)系:

色溫是光源的重要指標(biāo),用來描述光源本身的顏色。一定的色光具有一定的相對(duì)能量分布:當(dāng)黑體連續(xù)加熱,溫度不斷升高時(shí),它的相對(duì)光譜能量分布的峰值部位將由長波方向向短波方向變化,其所發(fā)光的顏色的變化順序是紅-黃-白-藍(lán)。同一種顏色,在白熾燈、鹵素?zé)?、中午日光等不同光源照明下,所表現(xiàn)出來的顏色是不同的。而這種差異就是由光源的色溫不同造成的。

有關(guān)光源顏色特性的評(píng)價(jià)的另一個(gè)指標(biāo)是光源的顯色性,它研究物體在光源照明下所呈現(xiàn)的顏色效果。光源的光譜分布決定了光源的顯色性,具有連續(xù)光譜分布的光源均有較好的顯色性,如白熾燈、日光等。另外,由特定的色光組成的混合光源也能有很好的顯色性,如波長為610nm(橙)、540 nm(綠)和450nm(藍(lán))的光譜輻射對(duì)提高光源的顯色性具有特殊效果,所以采用這三種色光以適當(dāng)?shù)谋壤旌纤a(chǎn)生的白光與連續(xù)光譜的白熾燈或日光具有同樣優(yōu)良的顯色性。光源的顯色性影響著人眼所觀察的物體顏色,在顯色性好的光源照明下,物體顏色的失真就會(huì)小。

光源的色溫和顯色性是光源的兩個(gè)重要的顏色指標(biāo)。兩者之間沒有必然的聯(lián)系,因?yàn)榫哂胁煌庾V分布的光源可能有相同的色溫,但其顯色性可能差別很大。各種色溫的光源都可能有較好的顯色性,也可能有較差的顯色性。如:鎢絲燈色溫低,顯色性好;高壓鈉燈色溫低,而顯色性差;馬路上的高壓汞燈,從遠(yuǎn)處看它發(fā)出的光既亮又白(色溫高),但被它照射的人的臉色卻象抹了一層青灰色(顯色性差);而高壓缸燈,發(fā)出的光亮白(色溫高),燈下的顏色也不失真(顯色性好)。


光源色溫計(jì)算方法:

色溫是描述光源光譜質(zhì)量最常用的指標(biāo),低色溫光源的能量分布中紅輻射較多,通常稱為暖色光:高色溫光源的能量分布中藍(lán)輻射相對(duì)較多,通常稱為冷色光。當(dāng)知道待測(cè)光源的光譜分布后,可確定出光源的色度坐標(biāo)(x,y)。若光源的色度坐標(biāo)點(diǎn)位于兩條相鄰等溫線M1和M2之間,則可用內(nèi)插法求得光源的相關(guān)色溫。

設(shè)d1為光源坐標(biāo)點(diǎn)到等溫線M1的距離,d2為到等溫線M2的距離。則光源的相關(guān)色溫T由下式表示:

光源的相關(guān)色溫T的表達(dá)式

通常情況下用下面近似公式得到色溫T:

光源色溫T的表達(dá)式

其中:n=(x-0.3320)/y-0.1858。


光源顯色性評(píng)價(jià)方法:

光源顯色性的評(píng)價(jià)方法是將標(biāo)準(zhǔn)樣品分別放在待測(cè)光源和參照標(biāo)準(zhǔn)光源下觀察,較兩個(gè)條件下的顏色,顏色偏差越小,則表明待測(cè)光源的顯色性越好。這14個(gè)孟塞爾顏色的前8個(gè)顏色樣品是明度基本相同、色調(diào)不同的顏色,用于計(jì)算一般顯色指數(shù)Ra(即這8個(gè)顏色的平均色差),而用這14個(gè)顏色樣品單獨(dú)計(jì)算的色差稱為特殊顯色指數(shù) Ri計(jì)算一般顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)Ri的公式見公式。

一般顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)Ri計(jì)算式

一般顯色指數(shù)Ra反映了光源的平均照明效果,但不能反映對(duì)個(gè)別顏色的效果,因此,有時(shí)需要針對(duì)某個(gè)區(qū)域顏色照明有特殊要求時(shí),除了要考慮一般顯色指數(shù)外,還要考察相應(yīng)的特殊顯色指數(shù)。

CIE還規(guī)定:待測(cè)光源色溫不高于5000K時(shí),用完全輻射體(黑體)作為參照標(biāo)準(zhǔn)光源,待測(cè)光源色溫高于5000K時(shí),用標(biāo)準(zhǔn)照明體,作為參照標(biāo)準(zhǔn)光源。參照光源的顯色指數(shù)Ra=100,當(dāng)在待測(cè)光源下與參照標(biāo)準(zhǔn)光源下的標(biāo)準(zhǔn)樣品顏色相同時(shí),則此光源的顯色指數(shù)為100,顯色性最好,反之,顏色差異越大,顯色指數(shù)越低。在計(jì)算顯色指數(shù)時(shí)還要考慮不同光源照明引起的色適應(yīng),因此需要進(jìn)行色適應(yīng)修正,計(jì)算公式較復(fù)雜,在此不做介紹,可參考相應(yīng)的資料及標(biāo)準(zhǔn)。