对色光源的特点、常见类型及判断指标

  DOHO标准光源箱     |      2024-05-21

标准光源箱作为照明灯箱设备,其内部配置了多种用于颜色检测的对色光源,常见的对色光源有A 、D65 、TL84 、CWF 、U30等。不同类型的标准光源箱,其内部配置的光源的种类是不同的,作用也不同。本文对对色光源的特点、常见类型及判断指标做了介绍。

对色光源

对色光源的特点:

在国家标准中, 颜色被定义为“光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性”,也就是说,人们在对外界事物的颜色进行感知和判断时,光源是决定性的因素。光源分为自然光源和人造光源两种,前者主要指日光,后者则包括白炽灯、卤钨灯、荧光灯、氙灯等各种电光源。在长期的生产和生活实践中,人们已习惯于在自然光下辨认颜色,但是,受时间、气候、季节、纬度等因素的影响,自然光的光色并不稳定,因此现代工业上一般倾向于用人造光源来实现精确对色。

为了定义用于评价颜色外观的人造光源,CIE(国际照明委员会)先后规定了一系列标准照明体和标准光源。其发展大致经历了三个阶段:1931年CIE规定了A 、B 、C 三种标准照明体,并推荐了相应标准光源;1967年为了弥补标准照明体B、C在紫外区的不足,规定了D系列标准照明体,包括D50、D65、D75等,跨度为自然光中的紫外、可见光和红外区域;1970年以后,随着荧光灯的日益普及和在商业上的广泛应用,CIE又规定了F系列荧光光源,其中F1-F6为普通荧光灯、F7-F9为高显色性荧光灯、F10-F12为三基色荧光灯。CIE标准照明体的出现使工业上的精确对色成为可能,所谓对色光源就是指符合或在一定程度上符合CIE标准照明体光谱组成的人造光源。

对色光源

常用对色光源的类型:

常用的对色光源有A 、D65 、TL84 、CWF 、U30等。这些光源往往被专业生产厂商组合 、排列在一只标准光源箱中供客户使用,不同的光源箱其配置可能不同。

1.A(INCA)光源

A光源为色温2856K的充气螺旋钨丝灯,属典型的白炽灯,主要用于家庭居室或商店的重点照明。

2.D65光源

在D系列标准照明体中,CIE推荐D65为照明体。D65代表相关色温为6500K的平均昼光,是在一年中不分季节,一天中不分时段,对阴天时的北半球北窗昼光进行测量的一个平均结果。在ISO105—A01《纺织品色牢度试验通则》和ASTMD1729《不透明材料目视评价的标准方法》等众多标准中,D65都是必不可少的标准光源。但是由于D65的光谱功率分布特别,目前还没有任何一种人工光源能够发出与D65光谱功率分布完全相同的光,只能近似模拟。在大多数标准灯箱中,都以2只高显色性荧光灯来模拟D65光源,而在有些标准灯箱中,则采用钨丝滤镜技术,以2只卤钨灯来模拟D65光源。

3.商业客户光源(F系列光源)

TL84光源(F11)属F系列荧光光源,是 Philips(飞利浦)公司的特有产品,因广泛使用于英国Marks&Spencer(玛莎百货)而成为欧洲市场重要的商业对色光源。TL84光源一般采用飞利浦公司内涂稀土荧光粉的“TLD”型(细管径型)荧光灯管来实现,是一种三基色荧光灯,相关色温为4000K 。

CWF光源(F2)主要用于美国的商业与办公机构,相关色温为4150K。CWF是Cool White Fluoresent的缩写,即冷白荧光灯。

U30/TL83光源(F12):U30全称Ultralume 3000,也是一种三基色荧光灯,相关色温为3000K。在遍及全美的Sears(西尔斯)百货公司里,使用的就是由Westinghouse(西屋电气)公司制造的U30灯管。U30光源相当于欧洲所使用的TL83光源,在GretagMacbeth JudgeⅡ型标准灯箱中,即以飞利浦公司TL83荧光灯来实现U30光源。

4.其它光源

除了以上几种光源外,一般光源箱中还配有UV光源,这是一种紫外线灯,常单独或与其它光源组合使用,以检查织物是否增白及含荧光染料等。另外,有的灯箱中还配有HOR(HORIZON)光源。这是一种卤钨灯,模拟早晨或黄昏时的日光。

标准光源箱

对色光源的主要判断指标:

从CIE对于标准照明体的规定和标准光源的推荐中我们可以看到,判断一个光源是不是标准光源主要的两个颜色指标就是色温和显色性。色温是衡量光源色的指标,从应用中我们也可以发现另一个判断光源是不是标准光源的指标就是显色性,而显色性是衡量光源视觉质量的指标。假若光源色处于人们所习惯的色温范围内,则显色性应是光源质量更为重要的指标。这是因为显色性直接影响着人们所观察到的物体的颜色。

1.色温

也许大家都听说过色温,一般实际运用的标准光源都有标准的相对色温指数。色温,从字面上看就可以明白它和温度有关,其实色温的概念就是当某一种光源的色度与某一温度下的绝对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。绝对黑体是人工制造的能够在任何温度下全部吸收任何波长的辐射的物体。一般只能用光源的色度与接近的黑体的色度的色温来确定光源的色温,这样确定的色温叫相对色温,一般就简称色温了。比如说6500k色温的标准光源,6500k的意思就是这个光源的光色和黑体被加热到6500k (k表示绝对温度)时的色度接近。而正午日光的色度也是接近于黑体被加热到6500k时候的色度。如果黑体连续加热,温度不断升高,那么其相对光谱能量分布的峰值部位将向短波方向变化,所发的光带有一定的颜色,其变化顺序是红-黄-白-蓝。这也就是表示如果一个光源的色温偏低,那么就会看起来光色偏红,或者说偏暖,如果一个光源的色温过高,那么就会看起来偏蓝或者说偏冷。毫无疑问这就会大大影响观察色物体颜色的效果了。所以标准光源都为一个色温标准,比如说6500k,这样才能真实模拟日光的环境。

2.显色性

在同样两个6500k色温的光源观察同一张图片,一个是标准光源而一个不是,此时会发现在两个光源下同一张图片的色彩会产生变化。这是因为非标准光源的光谱能量分布与日光有很大的差别,这些光谱中缺少某些波长的单色光成份。在这个光源下观察到的颜色与模拟日光的标准光源下看到的颜色当然就不同了,所以显色性就差了。由于同一个颜色样品在不同的光源下可能使人眼产生不同的色彩感觉,而在日光下物体显现的颜色是准确的。因此,可以用日光标准(参照光源),将白炽灯、荧光灯、钠灯等人工光源(待测光源)相比较,显示同色能力的强弱就叫做该人工光源的显,色性。比较物体在待测光源下所显现的颜色与在参照光源下所显现的颜色相符程度的定量评价指标就是“一般显色性指数”,也就是显色指数。显色指数的高值就是100,值越低就说明在这个光源下待测物体的变色、失真度就越高。显色指数(Ra)值为100~75显色优良,75~50显色一般,50以下显色性差。比如,在色彩管理中用普通光源来看一幅样稿,这个光源的显色指数可能只有60,那么样稿在阳光下看起来是紫色的,在这个光源下看起来就变成了蓝紫色。所以显色指数是标准光源另一个重要的颜色指标。所以,色温和显色性是影响光源色彩还原能力重要的两个指标,只有具备了一定的色温和显色指数(一般为5000k或者6500k色温,95%以上的显色指数)的光源才能够被称为标准光源。