1. 光 Light
光的本質(zhì)是電磁波,是整個電磁波譜中極小范圍的一部分,光是能量的一種形態(tài)。光是電磁波輻射到人的眼睛,經(jīng)視覺神經(jīng)轉(zhuǎn)換為光線,即能被肉眼看見的那部份光譜。這類射線的波長范圍在380nm到780nm之間,僅僅是電磁輻射光譜非常小的一部份。
2. 光通量Φ(lm) Luminous flux
光源發(fā)射并被人的眼睛接收的能量之和即為光通量。單位:流明(lm)。
一般情況下,同類型的燈的功率越高,光通量也越大。
例如:一只40W的普通白熾燈的光通量為400lm,一只40W的普通直管形熒光燈的光通量為2800lm左右,為白熾燈的6-8倍,一只普通40W的LED燈管光通量為3600lm左右,為白熾燈的8-10倍。
3. 色品坐標(biāo) Chromaticity coordinate
人眼對色彩的感知是一種錯綜復(fù)雜的過程,為了將色彩的描述加以量化,國際照明委員會(CIE)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)觀測者的視覺實(shí)驗(yàn),將人眼對不同波長的輻射能所引起的視覺感加以記錄,計(jì)算出紅、綠、藍(lán)三原色的配色函數(shù),經(jīng)過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換后,CIE于1931年規(guī)定了XYZ表色系統(tǒng),并推薦了“CIE 1931 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜刺激值”,將人眼相對可見光的刺激值XYZ,經(jīng)下列公式換算即得到色品坐標(biāo)x,y值,即CIE1931(x,y)色品坐標(biāo)或CIE 1976(u,v)色品坐標(biāo)。
4. 顯色性/顯色指數(shù) Color rending index
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,它表示物體在光下顏色比基準(zhǔn)光(太陽光)照明時顏色的偏離,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CIE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)Ra=23,熒光燈管顯色指數(shù)Ra=60~90。
顯色分兩種,忠實(shí)顯色:能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色需使用顯色指數(shù)(Ra)高的光源,其數(shù)值接近100,顯色性最好;效果顯色:要鮮明地強(qiáng)調(diào)特定色彩,表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來加強(qiáng)顯色效果。
5. 標(biāo)準(zhǔn)光源
我們知道,照明光源對物體的顏色影響很大。不同的光源,有著各自的光譜能量分布及顏色,在它們的照射下物體表面呈現(xiàn)的顏色也隨之變化。為了統(tǒng)一對顏色的認(rèn)識,首先必須要規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的照明光源。因?yàn)楣庠吹念伾c光源的色溫密切相關(guān),所以 CIE 規(guī)定了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體的色溫標(biāo)準(zhǔn):
標(biāo)準(zhǔn)照明體 A :代表完全輻射體在 2856K 發(fā)出的光( X0=109.87 , Y0=100.00 , Z0=35.59 );
標(biāo)準(zhǔn)照明體 B :代表相關(guān)色溫約為 4874K 的直射陽光( X0=99.09 , Y0=100.00 , Z0=85.32 );
標(biāo)準(zhǔn)照明體 C :代表相關(guān)色溫大約為 6774K 的平均日光,光色近似陰天天空的日光 ( X0=98.07 , Y0=100.00 , Z0=118.18 );
標(biāo)準(zhǔn)照明體 D65 :代表相關(guān)色溫大約為 6504K 的日光( X0=95.05 , Y0=100.00 , Z0=108.91 );
標(biāo)準(zhǔn)照明體 D :代表標(biāo)準(zhǔn)照明體 D65 以外的其它日光。
CIE 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體是指特定的光譜能量分布,是規(guī)定的光源顏色標(biāo)準(zhǔn)。它并不是必須由一個光源直接提供,也并不一定用某一光源來實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn) CIE 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體的要求,還必須規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)光源,以具體實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體所要求的光譜能量分布。 CIE 推薦下列人造光源來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體的規(guī)定:
標(biāo)準(zhǔn)光源 A :色溫為 2856K 的充氣螺旋鎢絲燈,其光色偏黃。
標(biāo)準(zhǔn)光源 B :色溫為 4874K ,由 A 光源加罩 B 型 D-G 液體濾光器組成。光色相當(dāng) 于中午日光。
標(biāo)準(zhǔn)光源 C :色溫為 6774K ,由 A 光源加罩 C 型 D-G 液體濾光器組成,光色相當(dāng) 于有云的天空光。
CIE 標(biāo)準(zhǔn)照明體 A 、 B 、 C 由標(biāo)準(zhǔn)光源 A 、 B 、 C 實(shí)現(xiàn),但對于模擬典型日光的標(biāo)準(zhǔn)照明體 D65 ,目前 CIE 還沒有推薦相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源。因?yàn)樗墓庾V能量分布在目前還不能由真實(shí)的光源準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前國際上正在進(jìn)行著與標(biāo)準(zhǔn)照明體 D65 相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源的研制工作。
現(xiàn)在研制的三種模擬 D65 人造光源分別為:帶濾光器的高壓氙弧燈、帶濾光器的白熾燈和熒光燈。它們的相對光譜能量分布與 D65有所符合,帶濾光器的高壓氙弧燈提供了最好的模擬,帶濾光器的白熾燈在紫外區(qū)的模擬尚不太理想,熒光燈的模擬較差。為了滿足精細(xì)辨色生產(chǎn)活動的需要,還有采用熒光燈和帶濾器的白熾燈組成的混光光源,稱為 D75 光源。其色溫可達(dá) 7500K 。主要運(yùn)用在原棉評級等精細(xì)辨色工作中。
6. 主波長/色純度 Dominant wavelength & color purity
任何一個顏色都可以當(dāng)成用某一個光譜色按一定比例與一個參照光源相混合而匹配出來的顏色,這個光譜色就是顏色的主波長。若已獲得被測光源的色度坐標(biāo),那在CIE 1931色度圖上由E光源的色坐標(biāo)點(diǎn)向該被測光源的色坐標(biāo)點(diǎn)引一直線,延長直線與光譜軌跡相交的波長值即稱之為該被測光源的主波長。一般只有被測光源的色坐標(biāo)點(diǎn)鄰近光譜軌跡才有意義,對于白光光源不用該方式來表示其顏色特性。樣品顏色接近主波長光譜色的程度就表示了該樣品顏色的純度,用百分比來表示。
7. 光強(qiáng) I (cd) Luminous intensity
光源在某一給定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量稱為光源在該方向的發(fā)光強(qiáng)度,簡稱光強(qiáng)。單位:坎德拉(cd)
8. 照度 lx (lx) Illumination
單位被照面上接收到的光通量稱為照度。如果每平方米被照面上接收到的光通量為1(lm),則照度為1(lx)。單位:勒克斯(lx)。
9. 亮度 L (cd/m2) Luminance
光源在某一方向上的亮度是光源在該方向上的單位投影面積、單位立體角中發(fā)射的光通量。單位:坎德拉/每平方米(cd/m2)
10. 色溫 TC (k) Color temperature
以絕對溫度K來表示,即將一標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱,溫度升高到一定程度時顏色開始由深紅-淺紅-橙黃-白-藍(lán),逐漸改變,某光源與黑體的顏色相同時,我們將黑體當(dāng)時的絕對溫度稱為該光源之色溫。
因相關(guān)色溫度事實(shí)上是以黑體輻射接近光源光色時,對該光源光色表現(xiàn)的評價值,并非一種精確的顏色對比,故具相同色溫值的二光源,可能在光色外觀上仍有些許差異。僅憑色溫?zé)o法了解光源對物體的顯色能力,或在該光源下物體顏色的再現(xiàn)如何。
不同光源環(huán)境的相關(guān)色溫度
光 源 | 色 溫 |
北方晴空 | 8000~8500k |
陰天 | 6500~7500k |
夏日正午陽光 | 5500k |
金屬鹵化物燈 | 4000~4600k |
下午日光 | 4000k |
冷色營光燈 | 4000~5000k |
高壓汞燈 | 3450~3750k |
暖色營光燈 | 2500~3000k |
鹵素?zé)?/span> | 3000k |
鎢絲燈 | 2700k |
高壓鈉燈 | 1950~2250k |
蠟燭光 | 2000k |
光源色溫不同,光色也不同:
色溫在3300K以下,光色偏紅給以溫暖的感覺;有穩(wěn)重的氣氛,溫暖的感覺;
色溫在3000~6000K為中間,人在此色調(diào)下無特別明顯的視覺心理效果,有爽快的感覺,故稱為"中性"色溫。
色溫超過6000K,光色偏藍(lán),給人以清冷的感覺。
11. 光效η (lm/w) Luminous efficacy
衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo),就是光源發(fā)出的光通量除以光源所消耗的功率。單位:流明/瓦(lm/w)。
發(fā)光效率值越高,表明照明器材將電能轉(zhuǎn)化為光能的能力越強(qiáng),即在提供同等亮度的情況下,該照明器材的節(jié)能性越強(qiáng);在同等功率下,該照明器材的照明性越強(qiáng),即亮度越大。
Luminous原意即為光亮,計(jì)量用luminance,意為亮度,縮寫為lm。發(fā)光效率單位為亮度/瓦,有時取Luminance的音譯“流明”,做流明/瓦。
光效也稱為光源的發(fā)光效率或者光源的功率因素,表征從光源中射出的光通量與光源所消耗的電功率之比。即η=φ/E=φ/(φ+P)
其中η為光效,φ為光源輻射的光能量,E為光源的功率,P為光源損耗的能量,主要是發(fā)熱量。
同時發(fā)熱量與電流的關(guān)系是:P=IR。顯然,隨著電流的增大,光通量增大。但是另一方面電流的增大會引起光源熱損耗的增加,綜合效果是光效降低。