标准光源有哪些光度学指标和色度学指标?评价标准光源的性能指标有很多,其中就包括光度学指标和色度学指标。光度学指标主要包括光通量、光照度、光亮度等,色度学指标主要包括色温和显色性。本文对这些指标的具体含义做了详细的介绍,对光源知识感兴趣的朋友可以了解一下!
1.光通量
光源在单位时间内发出的光量称为光源的光通量,通常用符号Φ表示,单位为流明(lm),光源光通量是表征光源总光输出的辐射能量,它标志器件的性能优劣,是描述光源发光总量的大小的,与光功率等价。光源的光通量越大,则发出的光线越多。光通量与工作电流直接有关。随着电流增加,光源光通量随之增大。
2.发光强度
光源在指定方向上的一个很小的立体角元dΩ内所包含的光通量dφ值,除以这个立体角元,所得的商就定义为光源在此方向上的发光强度,以I表示,表达式为:I=dφ/dΩ。单位是坎德拉,符号为cd。
发光强度的概念要求光源是一个点光源,或者光源的尺寸和探测器的面积与离光探测器的距离足够小。辐射强度的定义和要求与发光强度类似。
发光强度常用于说明光源或者灯具发出的光通量在空间各个方向或在选定方向上的分布密度,是表征发光器件发光强弱的重要性能。
3.亮度
在某个方向上的光强与人眼所见到的光源面积之比,定义为光源在该方向上的亮度。亮度的单位为坎德拉每平米,常用L表示。
4.发光效率
发光效率(简称光效)是指一个光源所发出的光通量与光源消耗的电功率之比。发光效率表征了光源的节能特性,这是衡量现代光源性能的一个重要指标。目前商业白光LED的光效尚未达到荧光灯的水平,但早已超过白炽灯和卤钨灯。
5.光照度
在被照物体表面上,单位面积内所接收到的光通量称为光照度(简称照度)。光照度是表征表面被照明程度的量,以E表示,单位为勒克斯(Lx),1Lx=1 lm/m2。公式表示为:E=dφ/dS。
1.色温
色温是描述光源光谱质量最常用的指标。当某辐射体与绝对黑体在可见光区域具有相同形状的光谱功率分布时的温度,称为该辐射体的色温。当光源的色度坐标位于色度图上的黑体迹线上时,就把黑体的绝对温度定义为该光源的色温,不同温度下,绝对黑体的色度坐标是不同的,但是非热辐射光源,它们的光谱功率分布形式与黑体辐射相差很大,其色度坐标不一定落在黑体辐射迹线上,这时常用相关色温来表示,即在色度图上,和某一光源的色度坐标点相距最近的那个黑体的绝对温度就定义为该光源的相关色温。
2.显色性
光源对物体的显色能力称为显色性,是通过与同色温的白炽灯下观察到的物体颜色比较得到的。光源发射的光谱分布决定它的颜色,光谱分布不同,对各个颜色的显色性亦大不相同。相同颜色的光源可以由不同的光谱组成,光源的光谱组成波长范围越广显色品质越好。当光源光谱中缺少白炽灯下物体所反射的主波长时,会使物体颜色产生明显的色差,色差程度越大,光源对该颜色的显色性也就越差。目前,显色指数仍是定义评价光源显色性的普遍方法。
对于标准光源的光通量,目前还没明确的相关规定。当然如果标准光源的光通量过低,那么光线暗淡,人们的对色效果也不好,反之,标准光源的光通量过高,就会让被测物体表面产生强烈的反射光线,也不利于颜色的观察。所以标准光源的光通量应该保持在合适的范围内。
根据ISO3664:2000对标准光源的相关要求规定,标准光源光照强度必须符合以下条件:
光源通过反射照射在被观察物体表面上的亮度应达到2000Lux(+/-500Lux)。被照表面在1m×1m的范围内,任一点的照度不得低于被照表面中心照度的75%。
光源通过透射照射在被观察物体表面上的亮度应达到1270cd/m2(+/-320cd/m2)
显示器的亮度应达到>75cd/m2。
虽然没有明确指出标准光源的光通量,但是用户可以根据照度要求,反推出标准光源的光通量要求。
1.D75光源:色温7500K;显色指数95+。
2.D65光源:色温6500K;显色指数95+。
3.D50光源:色温5000K;显色指数95+。
4.CWF光源:色温4150K;显色指数62。
5.U30光源:色温3000K;显色指数85。
6.TL83光源:色温3000K;显色指数85。
7.TL84光源:色温4100K;显色指数85。
8.Inca A光源:色温2856K;显色指数95+。
9.Horizon光源:色温2300K;显色指数95+。
色温是光源的重要指标,用来描述光源本身的颜色。一定的色光具有一定的相对能量分布:当黑体连续加热,温度不断升高时,它的相对光谱能量分布的峰值部位将由长波方向向短波方向变化,其所发光的颜色的变化顺序是红-黄-白-蓝。同一种颜色,在白炽灯、卤素灯、中午日光等不同光源照明下,所表现出来的颜色是不同的。而这种差异就是由光源的色温不同造成的。
有关光源颜色特性的评价的另一个指标是光源的显色性,它研究物体在光源照明下所呈现的颜色效果。光源的光谱分布决定了光源的显色性,具有连续光谱分布的光源均有较好的显色性,如白炽灯、日光等。另外,由特定的色光组成的混合光源也能有很好的显色性,如波长为610nm(橙)、540 nm(绿)和450nm(蓝)的光谱辐射对提高光源的显色性具有特殊效果,所以采用这三种色光以适当的比例混合所产生的白光与连续光谱的白炽灯或日光具有同样优良的显色性。光源的显色性影响着人眼所观察的物体颜色,在显色性好的光源照明下,物体颜色的失真就会小。
光源的色温和显色性是光源的两个重要的颜色指标。两者之间没有必然的联系,因为具有不同光谱分布的光源可能有相同的色温,但其显色性可能差别很大。