標準光源有哪些性能指標?色溫和顯色性什么關(guān)系?

? DOHO標準光源箱 ????|???? ?2023-11-09

標準光源是國際照明委員會規(guī)定的用于顏色測量和色度計算的一類光源,是標準光源箱和測色儀中常用的光源,這類光源對性能指標有著嚴格的要求。那么,標準光源有哪些性能指標?色溫和顯色性什么關(guān)系?本文對標準光源的性能指標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!

標準光源

標準光源的性能指標介紹:

標準光源的性能指標有很多,常見主要有以下幾個:

1.光通量

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

2.光強

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)。光強表明發(fā)光體在空間發(fā)射的會聚能力,光強越大,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,更取決于等價發(fā)光面積和發(fā)射的會聚程度。

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準,若傾斜照射則照度下降。照度的數(shù)值可以用照度計直接測得。

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。當某種光源的顏色(色品坐標)與某一溫度下的黑體顏色(色品坐標)相同時,就稱此時黑體的溫度為該光源的顏色溫度,簡稱色溫,用符號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,絕對黑體的色度坐標是不同的,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,其色度坐標不一定落在黑體輻射跡線上,這時常用相關(guān)色溫來表示,即在色度圖上,和某一光源的色度坐標點相距最近的那個黑體的絕對溫度就定義為該光源的相關(guān)色溫。

6.顯色性

光源對物體本身顏色呈現(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光(太陽光)照明時顏色的偏離程度,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,用來描述光源本身的顏色。一定的色光具有一定的相對能量分布:當黑體連續(xù)加熱,溫度不斷升高時,它的相對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。同一種顏色,在白熾燈、鹵素燈、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)光源顏色特性的評價的另一個指標是光源的顯色性,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)的光譜輻射對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?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小。

光源的色溫和顯色性是光源的兩個重要的顏色指標。兩者之間沒有必然的聯(lián)系,因為具有不同光譜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)。


光源色溫計算方法:

色溫是描述光源光譜質(zhì)量最常用的指標,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輻射相對較多,通常稱為冷色光。當知道待測光源的光譜分布后,可確定出光源的色度坐標(x,y)。若光源的色度坐標點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為光源坐標點到等溫線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的表達式

其中:n=(x-0.3320)/y-0.1858。


光源顯色性評價方法:

光源顯色性的評價方法是將標準樣品分別放在待測光源和參照標準光源下觀察,較兩個條件下的顏色,顏色偏差越小,則表明待測光源的顯色性越好。這14個孟塞爾顏色的前8個顏色樣品是明度基本相同、色調(diào)不同的顏色,用于計算一般顯色指數(shù)Ra(即這8個顏色的平均色差),而用這14個顏色樣品單獨計算的色差稱為特殊顯色指數(shù) Ri計算一般顯色指數(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,但不能反映對個別顏色的效果,因此,有時需要針對某個區(qū)域顏色照明有特殊要求時,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:待測光源色溫不高于5000K時,用完全輻射體(黑體)作為參照標準光源,待測光源色溫高于5000K時,用標準照明體,作為參照標準光源。參照光源的顯色指數(shù)Ra=100,當在待測光源下與參照標準光源下的標準樣品顏色相同時,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。在計算顯色指數(shù)時還要考慮不同光源照明引起的色適應(yīng),因此需要進行色適應(yīng)修正,計算公式較復(fù)雜,在此不做介紹,可參考相應(yīng)的資料及標準。