标准光源的主要性能指标是什么?它们之间什么关系?

  DOHO标准光源箱     |      2024-02-21

标准光源的主要性能指标是什么?评价标准光源的性能指标有很多,其中最为主要的性能指标是色温和显色性,它们同为标准光源两个重要的颜色指标,那么,它们之间什么关系?本文对色温和显色性之间的关系做了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

标准光源

标准光源的主要性能指标:

1.色温

色温是描述光源光谱质量最常用的指标。当某辐射体与绝对黑体在可见光区域具有相同形状的光谱功率分布时的温度,称为该辐射体的色温。当光源的色度坐标位于色度图上的黑体迹线上时,就把黑体的绝对温度定义为该光源的色温,不同温度下,绝对黑体的色度坐标是不同的,但是非热辐射光源,它们的光谱功率分布形式与黑体辐射相差很大,其色度坐标不一定落在黑体辐射迹线上,这时常用相关色温来表示,即在色度图上,和某一光源的色度坐标点相距最近的那个黑体的绝对温度就定义为该光源的相关色温。

2.显色性

光源对物体的显色能力称为显色性,是通过与同色温的白炽灯下观察到的物体颜色比较得到的。光源发射的光谱分布决定它的颜色,光谱分布不同,对各个颜色的显色性亦大不相同。相同颜色的光源可以由不同的光谱组成,光源的光谱组成波长范围越广显色品质越好。当光源光谱中缺少白炽灯下物体所反射的主波长时,会使物体颜色产生明显的色差,色差程度越大,光源对该颜色的显色性也就越差。目前,显色指数仍是定义评价光源显色性的普遍方法。


色温和显色性的关系:

色温是光源的重要指标,用来描述光源本身的颜色。一定的色光具有一定的相对能量分布:当黑体连续加热,温度不断升高时,它的相对光谱能量分布的峰值部位将由长波方向向短波方向变化,其所发光的颜色的变化顺序是红-黄-白-蓝。同一种颜色,在白炽灯、卤素灯、中午日光等不同光源照明下,所表现出来的颜色是不同的。而这种差异就是由光源的色温不同造成的。

有关光源颜色特性的评价的另一个指标是光源的显色性,它研究物体在光源照明下所呈现的颜色效果。光源的光谱分布决定了光源的显色性,具有连续光谱分布的光源均有较好的显色性,如白炽灯、日光等。另外,由特定的色光组成的混合光源也能有很好的显色性,如波长为610nm(橙)、540 nm(绿)和450nm(蓝)的光谱辐射对提高光源的显色性具有特殊效果,所以采用这三种色光以适当的比例混合所产生的白光与连续光谱的白炽灯或日光具有同样优良的显色性。光源的显色性影响着人眼所观察的物体颜色,在显色性好的光源照明下,物体颜色的失真就会小。

光源的色温和显色性是光源的两个重要的颜色指标。两者之间没有必然的联系,因为具有不同光谱分布的光源可能有相同的色温,但其显色性可能差别很大。


光源色温的测定方法:

蓝/红比法通常用来测定一个光源的色温。在这个方法中,改变标准光源(黑体或更通常的是经预先校准过的标准灯)的色温,使其测得的被测光源和标准光源的蓝/红比相等、此时就认为被测光源的色温等于标准光源的色温。严格地讲,这样比较得到的是分布温度,而不是色温。虽然在通常情况下由于被测光源和标准光源具有相同或近似相同的分光能量分布、这种差别是不大重要的但是如果所比较的这两种光源具有不相同的分光能量分布+最好还是讲这是它的分布温度、尽管这分布温度和所使用的蓝、红波长范围有关。因此,对于感光测定所用的仪器灯泡(钨丝灯),可以用蓝/红比方法来标定灯泡的色温。

取一只无色泡壳的钨丝灯,由小到大逐渐升高灯电压(电流),灯丝的温度随之也逐渐升高,我们可以看到发出的光有两个变化,一个是灯丝的亮度越来越大;另一个是它发出的光的颜色也在变化,先是暗红,然后变为红、红黄、黄白,最后变为白色。并且只要将灯电压(或电流)每次都调到同一数值,也就是说灯丝被加热到对应的同一温度时,它发出的光亮度总是相同的,光颜色总是恒定的,且不同的温度对应于不同的亮度,不同的颜色。不管灯丝点燃在什么温度下,只要恰当改变黑体的温度,总可以使得黑体发射光的颜色与钨丝灯发射光的颜色相匹配。由此可见,对于象白炽钨丝灯这一类型的光源,不仅它的光色和它白炽体的温度有一对应的关系,而且在和黑体的光色相匹配的情况下,还和此时黑体的温度有一一对应的关系。

由于灯源的色温不同,它所发射的光的颜色也就不同,它的蓝/红比值也不同。因此,感光测定中所用的灯源的色温将影响着感光测定数据的准确性,严重影响产品质量。


光源显色性评价方法:

显色指数是描述光源显色能力的技术指标,用CRI表示。显色性也称演色性或传色性,它是光源的一个重要指标。

光源对物体的显色能力称为显色性,是通过与同色温的参考或基准光源下物体外观颜色的比较产生的。光所发射的光谱成分决定光源的光色,相同光色的光源会有相异的光谱组成,光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时,会使颜色产生明显的色差。色差程度,愈大,光源对该色的显色性愈差。显色指数是目前定义光源显色性评价的普遍方法。

显色分两种:忠实显色和效果显色,也叫一般显色和特殊显色。忠实显色是指能正确表现物质本来的颜色。显色指数高的光源,其数值越接近100,显色性最好。这是电视照明所追求的。效果显色要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活。

光源的显色特性是以阳光做标准的。阳光的显色特性最好,定义为100(注意:不是100%!)。显色指数也叫综合显色指数或叫一般显色指数,用符号Ra 表示。

为了准确测定光源的显色指数,国际照明委员会于1948年制定了显色指数的测定方法。用8个标准颜色样品在标准光源和待测光源照射时产生的色差,算出每一个样品的显色指数。这8个颜色样品的显色指数用R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8表示。综合显色指数是8个特殊显色指数的平均值。Ra越大,显色性越好;反之,显色性就差。

如果各色物体受照的效果和标准光源照射时一样,则认为该光源的显色性好(显色指数高);反之,如果物体在受照后颜色失真,则该光源的显色性就差(显色指数低)。