光源的光譜、色溫和顯色性

2021-01-07 杭州臻軒科技有限公司

光,特別是『白光』,都是由各種波長的光混合而成,不同的波長對應不同的顏色;一種光中有哪些成分、強度各多少,反映在有橫軸、縱軸的圖表上,便是所謂的『光譜』。

光譜就像是光的素描,一種光有啥特點,大致能在光譜上得到反映,若我們只關注這幾個參數,那麼可以簡單粗暴的說:光譜決定一切,它一變,其他各項必然改變;其中一項有個高低增減,光譜也隨之上下左右,可謂牽一髮而動全身。

其中光譜最飽滿的便是陽光,各波長的分布連續而均勻;其次是白熾燈、滷素燈和暖色 LED 燈,之後便是冷色 LED 燈,光譜最瘦小的是螢光燈,波長分布斷斷續續。需要提醒大家的是,上圖只是各式燈泡的典型光譜,螢光燈和 LED 種類繁多,非上面幾張圖所能概括。本文所謂的紅色、黃色和藍色實際上只是一種籠統的描述,顏色的變化,不是像換擋那樣切換。

色溫:冷色就是高色溫的顏色,直觀的感受就是看起來白而亮,給人冰冷的感覺;暖色就是低色溫的顏色,看起來黃而暗,給人溫暖的感覺。

黑體色溫變化和與之對應的光譜

色溫的單位是開爾文(Kelvin),符號為 K,把它減去『273.15』 就是攝氏溫度 °C 。當某光源與黑體的顏色相同(即光譜相同)時,黑體當時的溫度就是該光源之色溫。

問題是很多光源的顏色和黑體不一樣啊,沒關係,我們還有相關色溫的概念,光源和黑體的哪個顏色最接近,哪個顏色的色溫就是該光源的色溫。實際上,我們平常所說的色溫,基本上都是相關色溫。

各種顏色可以用色度圖來表示,不同溫度下,黑體有對應的色度坐標,全部畫於色度圖上,就是中間那條又粗又黑的曲線。

黑體的軌跡線

顯色性

一樣東西看起來什麼顏色,和打在它身上的光有關,更和它選擇反射的光有關。『顯色』又稱演色、現色,燈泡的顯色性,就是燈泡讓物體呈現真實顏色的能力。通常用一般顯色指數來表徵,符號是 Ra。

那麼問題來了,什麼是『真實的顏色』?我們日常所見的事物,多是陽光下的狀況,所謂的真實顏色,就是日光之下的色彩。日光的光譜是連續的,可見光的所有波長都有所體現,打在物體上的光,光譜越是連續而均勻,物體選擇反射的範圍就越大,呈現出來的顏色就越真實。

燈泡的顯色性

國際照明委員會把太陽光的顯色指數定為 100,這意味著,燈泡的光譜越接近陽光,顯色指數越高。陽光的光譜有啥特性呢?最大的特點就是連續。

白熾燈通過熱輻射發光,產生的是連續光譜,顯色指數最高,顯色性 Ra 90 – 100,接近 Ra 100;螢光燈利用氣體放電發光,發光具有選擇性,顯色性差異較大,多數不高,一般在 Ra 50 – 95 之間(另一說為 Ra 74 – 90);LED 燈種類較多,顯色性有高有低,常見的一般為 Ra 60 – 90+ 。

多高的顯色性才夠?

國際照明委員會按用途不同列出顯色性的推薦標準,作為一般照明來說, Ra 達到80–90就足夠了;國標的建議與之類似:長期工作或停留的房間或場所,照明光源的顯色指數(Ra)不應小於80。

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