光源有哪兩個顏色指標?色溫和顯色性是光源兩個重要的顏色指標,它們都與光源的光譜能量分布有關。其中色溫是光線顏色的一種標志,而顯色性是用于描述物體在光源下顏色的逼真程度。不的色溫的光源,對人眼的視覺功效是不同的,例如暖色調。本文顏色光源的顏色指標及色溫對視覺功效的影響做了介紹。
1.色溫
光源的色溫是用絕對溫度K來表示,是將一標準黑體加熱,溫度升高至某一程度時顏色開始由紅→淺紅→橙黃→白→藍白→藍,逐漸改變,利用這種光色變化的特性,某光源的光色與黑體在某一溫度下呈現的光色相同時,將黑體當時的絕對溫度稱為該光源的色溫。
色溫與白熾體的實際溫度有一定的內在聯系,但并不相等。熱輻射光源以外的其他光源的光色在色度圖上不一定準確地落在黑體軌跡上,只能用光源與黑體軌跡最接近的顏色來確定該光源的色溫,這樣確定的色溫稱為相關色溫。
色溫在3000K以下時,光色就開始有偏紅的現象,給人以溫暖的感覺。色溫超過5000K時光色則偏藍,給人以清冷的感覺。由于人們所處區域的氣候條件的差異,通常亞熱帶的人較喜歡4000K以上較高色溫的光源照明,寒帶的人較喜歡4000K以下的較低色溫的光源照明,不同色溫的光源造成的照明效果的冷暖感覺互補了氣候條件的差異。
2.顯色性
光源顯現被照物體顏色的性能稱為顯色性,也就是顏色逼真的程度,顯色性好的光源對顏色的再現較好,所看到的顏色也就較接近自然原色,顯色性差的光源對顏色的再現較差,所看到的顏色偏差較大。光源的顯色性是由光源的光譜功率分布所決定的,光譜連續的光源顯色性好,物體在該光源下,所呈現的顏色就較逼真。CIE制定了一種評價光源顯色性的方法,用顯色指數表示光源的顯色性,即光源的顯色指數用被測光源下物體的顏色與參照光源下物體的顏色相符程度來衡量。
顯色指數分為一般顯色指數(Ra)和特殊顯色指數(Ri)兩種。一般顯色指數(Ra)是針對CIE規定的有代表性的8種色樣,在被測光源與參照光源下逐一對比,得出的這8種色樣的特殊顯色指數Ri的算術平均值。一般人工光源用Ra作為評價顯色性的指標。光源的顯色指數愈高,其顯色性就愈好。顯色性與參照光源完全相同的,其顯色指數為100。一般認為Ra=100~80顯色性優良,Ra=79~50顯色性一般,Ra<50顯色性較差。但是一般顯色指數Ra高的光源可能對于某個特定的顏色,其特殊顯色指數Ri是較低的,在選用光源時應注意。
實驗結果表明:在相同照度下,采用顯色性好的光源,視高度(主觀亮度)較高,采用顯色性差的光源、視亮度(主觀亮度)較低。若采用顯色性較差的光源時,應相應地提高照度水平,以提高視亮度。這在我國的工業企業照明設計標準中已有反映。
選擇具有合適顯色性的光源對于照明設計十分重要,否則再好的裝璜、擺設、藝術品等也會因選擇不適當的光源而失色。
人眼視覺功能的實現需要一定的光通量(光功率),表現在視覺作業面上要求達到一定的照度(亮度)。為了研究色溫與照度之間的關系,人們進行了大量的視我功效實驗(用視覺作業的速度和精確度來評價視覺能力),以弄清楚在相同的照度下用低色溫的光源(如白熾燈)和高色溫的光源(如日光色熒光燈)照明的視覺效果是否有差異。
實驗結果表明,熒光燈和白熾燈在601x以上時,視覺效果無差異,僅在101x時,似乎熒光燈比白熾燈的視覺效果略差。CIE提出要看清楚人臉部特征所需的最低亮度為1cd/m2,相當于201x的照度。101x沒有達到此要求,在該照度值下的視覺效果的比較是沒有意義的。
白熾燈和鹵鎢燈的色溫低,雖然顯色性好,但由于光效低,大部分能量轉化為熱能,隨著高光效的熒光燈,金鹵燈等氣體放電燈的應用及其顯色性的改善,一般不再用低光效的白熾燈和鹵鎢燈來實現要求達到的高照度,因為這樣不利于節約能耗。熒光燈原來采用鹵磷酸鹽熒光粉。只能做高色濕的燈管,后來采用稀土熒光粉才能做出低色溫的燈管,隨著金鹵燈制造技術的不斷發展,目前已有3000K的低色溫金鹵燈,其光效商,顯色性好。用3000K的金鹵燈來照明達到較高的照度,人們的視覺效果良好,對光環境的感覺滿意,所以光源色溫的選擇并不取決于要求達到的照度的高低、“高色溫高照度,低色溫低照度”的觀點可以放棄了。
人眼的視覺進化經歷了一個溫長的過程。自遠古以來,人們日出而作,日人而息。白天時,晝光的色溫高,人們緊張、高效、精神振奮地進行工作;傍晚太陽落山,人們鉆木取火,以火作為照明手段,火光的色溫低,人們處于一種松弛、休閑的狀態,有一種溫馨的感覺。經過長期的視覺進化過程、即使使用電光源進行人工照明以后,人們還是習慣于選用低色溫的暖色調燈光在進行娛樂休閑的場所創造接近日暮黃昏的親切、輕松的氣氛;選用高色溫的冷色調燈光在進行工作的場所創造緊張、活潑、振奮的氣氛??梢姽庠瓷珳氐倪x擇取決于光環境所要營造的氣氛。
1.暖色光
暖色光的色溫在3300K以下,暖色光與白熾燈相近,紅光成分較多,能給人以溫暖,健康,舒適的感受。適用與家庭,住宅,宿舍,賓館等場所或溫度比較低的地方。
2.冷白色光
又叫中性色,它的色溫在3300K到5300K之間,中性色由于光線柔和,使人有愉快,舒適,安詳的感受。適用與商店,醫院,辦公室,飯店,餐廳,候車室等場所。
3.冷色光
又叫日光色,它的色溫在5300K以上,光源接近自然光,有明亮的感覺,使人精力集中及不容易睡著。適用與辦公室,會議室,教室,繪圖室,設計室,圖書館的閱覽室,展覽櫥窗等場所。