1. 光 Light
光的本質是電磁波,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。光是電磁波輻射到人的眼睛,經視覺神經轉換為光線,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 Chromaticity coordinate
人眼對色彩的感知是一種錯綜復雜的過程,為了將色彩的描述加以量化,國際照明委員會(CIE)根據標準觀測者的視覺實驗,將人眼對不同波長的輻射能所引起的視覺感加以記錄,計算出紅、綠、藍三原色的配色函數,經過數學轉換后,CIE于1931年規定了XYZ表色系統,并推薦了“CIE 1931 標準色度觀察者光譜刺激值”,將人眼相對可見光的刺激值XYZ,經下列公式換算即得到色品坐標x,y值,即CIE1931(x,y)色品坐標或CIE 1976(u,v)色品坐標。
4. 顯色性/顯色指數 Color rending index
光源對物體本身顏色呈現的程度稱為顯色性,也就是顏色逼真的程度;光源的顯色性是由顯色指數來表明,它表示物體在光下顏色比基準光(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把太陽的顯色指數定為100,各類光源的顯色指數各不相同,如:高壓鈉燈顯色指數Ra=23,熒光燈管顯色指數Ra=60~90。
顯色分兩種,忠實顯色:能正確表現物質本來的顏色需使用顯色指數(Ra)高的光源,其數值接近100,顯色性最好;效果顯色:要鮮明地強調特定色彩,表現美的生活可以利用加色法來加強顯色效果。
5. 標準光源
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的顏色也隨之變化。為了統一對顏色的認識,首先必須要規定標準的照明光源。因為光源的顏色與光源的色溫密切相關,所以 CIE 規定了四種標準照明體的色溫標準:
標準照明體 A :代表完全輻射體在 2856K 發出的光( X0=109.87 , Y0=100.00 , Z0=35.59 );
標準照明體 B :代表相關色溫約為 4874K 的直射陽光( X0=99.09 , Y0=100.00 , Z0=85.32 );
標準照明體 C :代表相關色溫大約為 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 );
標準照明體 D65 :代表相關色溫大約為 6504K 的日光( X0=95.05 , Y0=100.00 , Z0=108.91 );
標準照明體 D :代表標準照明體 D65 以外的其它日光。
CIE 規定的標準照明體是指特定的光譜能量分布,是規定的光源顏色標準。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現。為了實現 CIE 規定的標準照明體的要求,還必須規定標準光源,以具體實現標準照明體所要求的光譜能量分布。 CIE 推薦下列人造光源來實現標準照明體的規定:
標準光源 A :色溫為 2856K 的充氣螺旋鎢絲燈,其光色偏黃。
標準光源 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 于中午日光。
標準光源 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 于有云的天空光。
CIE 標準照明體 A 、 B 、 C 由標準光源 A 、 B 、 C 實現,但對于模擬典型日光的標準照明體 D65 ,目前 CIE 還沒有推薦相應的標準光源。因為它的光譜能量分布在目前還不能由真實的光源準確地實現。當前國際上正在進行著與標準照明體 D65 相對應的標準光源的研制工作。
現在研制的三種模擬 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的模擬尚不太理想,熒光燈的模擬較差。為了滿足精細辨色生產活動的需要,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 7500K 。主要運用在原棉評級等精細辨色工作中。
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,那在CIE 1931色度圖上由E光源的色坐標點向該被測光源的色坐標點引一直線,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點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 I (cd) Luminous intensity
光源在某一給定方向的單位立體角內發射的光通量稱為光源在該方向的發光強度,簡稱光強。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,即將一標準黑體加熱,溫度升高到一定程度時顏色開始由深紅-淺紅-橙黃-白-藍,逐漸改變,某光源與黑體的顏色相同時,我們將黑體當時的絕對溫度稱為該光源之色溫。
因相關色溫度事實上是以黑體輻射接近光源光色時,對該光源光色表現的評價值,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。僅憑色溫無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如何。
不同光源環境的相關色溫度
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 |
鹵素燈 | 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;有穩重的氣氛,溫暖的感覺;
色溫在3000~6000K為中間,人在此色調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,給人以清冷的感覺。
11. 光效η (lm/w) Luminous efficacy
衡量光源節能的重要指標,就是光源發出的光通量除以光源所消耗的功率。單位:流明/瓦(lm/w)。
發光效率值越高,表明照明器材將電能轉化為光能的能力越強,即在提供同等亮度的情況下,該照明器材的節能性越強;在同等功率下,該照明器材的照明性越強,即亮度越大。
Luminous原意即為光亮,計量用luminance,意為亮度,縮寫為lm。發光效率單位為亮度/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,主要是發熱量。
同時發熱量與電流的關系是: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。