光源有哪两个颜色指标?色温和显色性是光源两个重要的颜色指标,它们都与光源的光谱能量分布有关。其中色温是光线颜色的一种标志,而显色性是用于描述物体在光源下颜色的逼真程度。不的色温的光源,对人眼的视觉功效是不同的,例如暖色调。本文颜色光源的颜色指标及色温对视觉功效的影响做了介绍。
1.色温
光源的色温是用绝对温度K来表示,是将一标准黑体加热,温度升高至某一程度时颜色开始由红→浅红→橙黄→白→蓝白→蓝,逐渐改变,利用这种光色变化的特性,某光源的光色与黑体在某一温度下呈现的光色相同时,将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。
色温与白炽体的实际温度有一定的内在联系,但并不相等。热辐射光源以外的其他光源的光色在色度图上不一定准确地落在黑体轨迹上,只能用光源与黑体轨迹最接近的颜色来确定该光源的色温,这样确定的色温称为相关色温。
色温在3000K以下时,光色就开始有偏红的现象,给人以温暖的感觉。色温超过5000K时光色则偏蓝,给人以清冷的感觉。由于人们所处区域的气候条件的差异,通常亚热带的人较喜欢4000K以上较高色温的光源照明,寒带的人较喜欢4000K以下的较低色温的光源照明,不同色温的光源造成的照明效果的冷暖感觉互补了气候条件的差异。
2.显色性
光源显现被照物体颜色的性能称为显色性,也就是颜色逼真的程度,显色性好的光源对颜色的再现较好,所看到的颜色也就较接近自然原色,显色性差的光源对颜色的再现较差,所看到的颜色偏差较大。光源的显色性是由光源的光谱功率分布所决定的,光谱连续的光源显色性好,物体在该光源下,所呈现的颜色就较逼真。CIE制定了一种评价光源显色性的方法,用显色指数表示光源的显色性,即光源的显色指数用被测光源下物体的颜色与参照光源下物体的颜色相符程度来衡量。
显色指数分为一般显色指数(Ra)和特殊显色指数(Ri)两种。一般显色指数(Ra)是针对CIE规定的有代表性的8种色样,在被测光源与参照光源下逐一对比,得出的这8种色样的特殊显色指数Ri的算术平均值。一般人工光源用Ra作为评价显色性的指标。光源的显色指数愈高,其显色性就愈好。显色性与参照光源完全相同的,其显色指数为100。一般认为Ra=100~80显色性优良,Ra=79~50显色性一般,Ra<50显色性较差。但是一般显色指数Ra高的光源可能对于某个特定的颜色,其特殊显色指数Ri是较低的,在选用光源时应注意。
实验结果表明:在相同照度下,采用显色性好的光源,视高度(主观亮度)较高,采用显色性差的光源、视亮度(主观亮度)较低。若采用显色性较差的光源时,应相应地提高照度水平,以提高视亮度。这在我国的工业企业照明设计标准中已有反映。
选择具有合适显色性的光源对于照明设计十分重要,否则再好的装璜、摆设、艺术品等也会因选择不适当的光源而失色。
人眼视觉功能的实现需要一定的光通量(光功率),表现在视觉作业面上要求达到一定的照度(亮度)。为了研究色温与照度之间的关系,人们进行了大量的视我功效实验(用视觉作业的速度和精确度来评价视觉能力),以弄清楚在相同的照度下用低色温的光源(如白炽灯)和高色温的光源(如日光色荧光灯)照明的视觉效果是否有差异。
实验结果表明,荧光灯和白炽灯在601x以上时,视觉效果无差异,仅在101x时,似乎荧光灯比白炽灯的视觉效果略差。CIE提出要看清楚人脸部特征所需的最低亮度为1cd/m2,相当于201x的照度。101x没有达到此要求,在该照度值下的视觉效果的比较是没有意义的。
白炽灯和卤钨灯的色温低,虽然显色性好,但由于光效低,大部分能量转化为热能,随着高光效的荧光灯,金卤灯等气体放电灯的应用及其显色性的改善,一般不再用低光效的白炽灯和卤钨灯来实现要求达到的高照度,因为这样不利于节约能耗。荧光灯原来采用卤磷酸盐荧光粉。只能做高色湿的灯管,后来采用稀土荧光粉才能做出低色温的灯管,随着金卤灯制造技术的不断发展,目前已有3000K的低色温金卤灯,其光效商,显色性好。用3000K的金卤灯来照明达到较高的照度,人们的视觉效果良好,对光环境的感觉满意,所以光源色温的选择并不取决于要求达到的照度的高低、“高色温高照度,低色温低照度”的观点可以放弃了。
人眼的视觉进化经历了一个温长的过程。自远古以来,人们日出而作,日人而息。白天时,昼光的色温高,人们紧张、高效、精神振奋地进行工作;傍晚太阳落山,人们钻木取火,以火作为照明手段,火光的色温低,人们处于一种松弛、休闲的状态,有一种温馨的感觉。经过长期的视觉进化过程、即使使用电光源进行人工照明以后,人们还是习惯于选用低色温的暖色调灯光在进行娱乐休闲的场所创造接近日暮黄昏的亲切、轻松的气氛;选用高色温的冷色调灯光在进行工作的场所创造紧张、活泼、振奋的气氛。可见光源色温的选择取决于光环境所要营造的气氛。
1.暖色光
暖色光的色温在3300K以下,暖色光与白炽灯相近,红光成分较多,能给人以温暖,健康,舒适的感受。适用与家庭,住宅,宿舍,宾馆等场所或温度比较低的地方。
2.冷白色光
又叫中性色,它的色温在3300K到5300K之间,中性色由于光线柔和,使人有愉快,舒适,安详的感受。适用与商店,医院,办公室,饭店,餐厅,候车室等场所。
3.冷色光
又叫日光色,它的色温在5300K以上,光源接近自然光,有明亮的感觉,使人精力集中及不容易睡着。适用与办公室,会议室,教室,绘图室,设计室,图书馆的阅览室,展览橱窗等场所。