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關於光源的顏色知識:光譜、色溫和顯色性

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2023/3/5

光譜
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(men) 隻關(guan) 注這幾個(ge) 參數,那麽(me) 可以簡單粗暴的說:光譜決(jue) 定一切,它一變,其他各項必然改變;其中一項有個(ge) 高低增減,光譜也隨之上下左右,可謂牽一發而動全身。

太陽的光譜

陽光的光譜 

 

燈泡的光譜
下麵便是太陽和各種燈泡的光譜,上排從(cong) 左至右是:陽光、白熾燈和熒光燈,下排從(cong) 左到右分別是:鹵素燈、冷色 LED 燈(高色溫)和暖色 LED 燈(低色溫)。

太陽和各種燈泡的光譜 

陽光和各種燈泡的光譜

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、鹵素燈和暖色 LED 燈,之後便是冷色 LED 燈,光譜最『瘦小』的是熒光燈,波長分布斷斷續續。需要提醒大家的是,上圖隻是各式燈泡的典型光譜,熒光燈和 LED 種類繁多,非上麵幾張圖所能概括。本文所謂的『紅色』、『黃色』和『藍色』實際上隻是一種籠統的描述,顏色的變化,不是像換擋那樣切換。

色溫
我們(men) 已經知道,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。

燈泡色溫對比,左邊低,右邊高 
燈泡色溫對比,左邊低,右邊高

你可能會(hui) 感到奇怪,顏色就是顏色,溫度就是溫度,色溫是什麽(me) 鬼?想象一下,你加熱一塊不知道哪弄來的金屬,點火,升溫,開始是什麽(me) 顏色,過會(hui) 兒(er) 是什麽(me) 顏色,然後是什麽(me) 顏色?

加熱金屬 
加熱金屬

是不是一般這麽(me) 變化的,先紅色、橙色,再黃白色、白色,最後藍白色。

金屬顏色隨溫度而變化 
金屬顏色隨溫度而變化

很明顯,物體(ti) 的顏色和溫度存在一種對應的關(guan) 係,我們(men) 把某一物體(ti) (黑體(ti) ,能夠完全吸收各種方向、各種輻射的物體(ti) )的這種對應關(guan) 係作為(wei) 標準,用其他顏色與(yu) 之對照,就有了『色溫』(Color temperature)這一概念。


黑體(ti) 色溫變化和與(yu) 之對應的光譜

色溫的單位是開爾文(Kelvin),符號為(wei) K,把它減去『273.15』 就是攝氏溫度 °C 。當某光源與(yu) 黑體(ti) 的顏色相同(即光譜相同)時,黑體(ti) 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(ti) 不一樣啊,沒關(guan) 係,我們(men) 還有『相關(guan) 色溫』的概念,光源和黑體(ti) 的哪個(ge) 顏色最接近,那個(ge) 顏色的色溫就是該光源的色溫。實際上,我們(men) 平常所說的『色溫』,基本上都是相關(guan) 色溫。

各種顏色可以用『色度圖』來表示,不同溫度下,黑體(ti) 有對應的色度坐標,全部畫於(yu) 色度圖上,就是中間那條又粗又黑的曲線。

黑體(ti)


黑體(ti) 的軌跡線

如果光源的顏色在那條黑線上,那麽(me) 光源的顏色就它所在的點對應的色溫,如果光源的顏色不在黑線上,那麽(me) 它的『相關(guan) 色溫』就是黑線上離它『最近』的那個(ge) 點的色溫。

燈泡的色溫
不求嚴(yan) 謹的話,我們(men) 還可以這麽(me) 認為(wei) :色溫高表示藍光多,紅光少;色溫低表示藍光少,紅光多。


色溫對比圖

陽光的色溫從(cong) 早變到晚,這點不用我說大家也感受得到,藍天的色溫通常在4000K 到 40000K之間,其中 7500K 最為(wei) 常見,雲(yun) 的色溫從(cong) 5000K 到 8000K 變化, 也可以說大致為(wei) 6000K 。

陽光的色溫與(yu) 
陽光的色溫

白熾燈的色溫通常不高,常見的一般為(wei) 2400K 左右 – 3400K 左右;熒光燈的色溫浮動較大,常見的一般為(wei) 2700K 左右 – 6500K 左右;LED 燈色溫有高有低,常見的一般為(wei) 3000K 左右 – 7000K 左右;

色溫 6000K 和 3000K 的熒光燈 
色溫 6000K 和 3000K 的熒光燈

什麽(me) 色溫才合適?
選什麽(me) 色溫的燈泡,既要看照度、場合,也與(yu) 個(ge) 人的喜好有關(guan) ,其中照度和色溫的配合,一般有以下參考:

色溫和照度的關(guan) 
色溫和照度的關(guan) 係

此外,對於(yu) 冷暖色溫的劃分,以及適用場合,國標中也有建議:

建築照明設計標準 
《GB 50034-2013 建築照明設計標準》 – 國家質檢總局

顯色性
一樣東(dong) 西看起來什麽(me) 顏色,和打在它身上的光有關(guan) ,更和它選擇反射的光有關(guan) 。『顯色』又稱『演色』、『現色』,燈泡的顯色性,就是燈泡讓物體(ti) 呈現『真實顏色』的能力。通常用一般顯色指數(general colour rendering index)來表征,符號是 Ra。

同一物品在不用顯色性光源下的表現 
同一物品在不用顯色性光源下的表現

那麽(me) 問題來了,什麽(me) 是『真實的顏色』?我們(men) 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(ti) 現,打在物體(ti) 上的光,光譜越是連續而均勻,物體(ti) 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(hui) 把太陽光的顯色指數定為(wei) 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』。

從(cong) 
從(cong) 上往下是陽光、LED、白熾燈和熒光燈的光譜

白熾燈通過熱輻射發光,產(chan) 生的是連續光譜,顯色指數最高,顯色性 Ra 90 – 100,接近 Ra 100;熒光燈利用氣體(ti) 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(wei) Ra 74 – 90);LED 燈種類較多,顯色性有高有低,常見的一般為(wei) Ra 60 – 90+ 。

多高的顯色性才夠?
國際照明委員會(hui) 按用途不同列出顯色性的推薦標準,作為(wei) 一般照明來說, Ra 達到 80 – 90 就足夠了;國標的建議與(yu) 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(yu) 80 。

燈泡的顯色性和用途 
燈泡的顯色性和用途

Tags:光源,光譜,照明,色溫  
責任編輯:admin
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