光源常用光品質(zhì)參數(shù)（一）：色品坐標(biāo)、色溫和色偏差值

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2016-06-18

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今年的光亞展上，品牌企業(yè)更加關(guān)注光的品質(zhì)和設(shè)計(jì)，更加關(guān)注顯色指數(shù)CRI、R9、色彩逼真度Rf、色彩飽和度Rg等上的提升。那么，今天就來(lái)講講常見(jiàn)的光品質(zhì)參數(shù)。

光品質(zhì)參數(shù)是衡量光源好壞極為重要的指標(biāo)，常見(jiàn)的光品質(zhì)參數(shù)有色溫、顯色指數(shù)、照度、眩光指數(shù)、光型控制、照明均勻性、光亮度等，以后的幾篇文章就分別介紹下基于光譜功率分布（SPD）得到的各光品質(zhì)參數(shù)，使大家對(duì)光源有更進(jìn)一步的理解。今天介紹的是色品坐標(biāo)、色溫和色偏差值。

黑體輻射

提到光源，恒光電器,照亮您的生活，就不得不介紹黑體輻射，上一期也有所提到。黑體又稱為普朗克輻射體，屬于熱輻射，能完全吸收任意波長(zhǎng)的入射輻射，并且具有最大發(fā)射率的物體稱為絕對(duì)黑體，黑體輻射的光譜分布完全取決于它的溫度，產(chǎn)業(yè)資訊，其光譜輻射出射度見(jiàn)下列公式和圖。只要溫度一定，黑體的光譜分布就可以計(jì)算出來(lái)。由下圖可知，①在溫度下，黑體的輻射出射度存在一個(gè)最大值，且此最大值隨溫度往短波方向移動(dòng)，而短波的顏色為藍(lán)色，故其光色偏藍(lán)、偏冷；②在任一波長(zhǎng)處，高溫黑體輻射亮度絕對(duì)大于低溫黑體譜輻射亮度，不論這個(gè)波長(zhǎng)是否是光譜最大輻射亮度處。黑體在輻射度學(xué)、光度學(xué)和色度學(xué)中具有十分重要的意義。在光輻射測(cè)量中，常用黑體作為原始標(biāo)準(zhǔn)來(lái)標(biāo)定其他的輻射體，以用作測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，如國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定的以色溫為2856K的鎢絲白熾燈，技術(shù)資訊，即標(biāo)準(zhǔn)光源A。  

  

其中，c1=2×π×h×c2=3.74183×10-16W/m2，商業(yè)照明燈具，商業(yè)照明燈具，c2=h×c/k=1.4388×10-2mK，恒光，λ為波長(zhǎng)，T為黑體絕對(duì)溫度（單位K，T=t+273），c為光速，h為普朗克嘗試，K為玻爾茲曼常數(shù)。

0.1-100μm黑體光譜輻射出射度

380-780nm可見(jiàn)光范圍內(nèi)黑體光譜輻射出射度

色品坐標(biāo)

色品坐標(biāo)xy表示一個(gè)光源的色光，其計(jì)算公式如下    

其中，k為歸一化系數(shù)使得最終計(jì)算的Y值為100；P(λ)為光源的SPD，可通過(guò)相關(guān)的測(cè)量設(shè)備可得；x(λ)、y(λ)、z(λ)為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者色匹配曲線（Color Matching Function, CMF），分為2°與10°視場(chǎng)，其為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，具體數(shù)值可參閱參考文獻(xiàn)。熟悉X-Rite公司的朋友應(yīng)該對(duì)三條曲線很熟悉，車間照明，家用照明，因?yàn)槠渚褪窃�先美�?guó)X-Rite公司的logo。由于CIExy色品圖是不均勻的，即CIExy圖上不同區(qū)域內(nèi)的相同色距離不表示相同的色光差異。為改進(jìn)CIE xy色品圖的不均勻性，1960年CIE正式推薦了CIE1960均勻色品標(biāo)尺圖（Uniform Color Space,UCS），即uv色品圖，計(jì)算公式如下；

為進(jìn)一步改善色品圖的均勻性，CIE于1976年又發(fā)布了1976UCS圖，即u’v’圖，計(jì)算如下：

CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者色匹配曲線

X-Rite logo

將所有黑體每個(gè)色溫下的色品坐標(biāo)連接成線即為黑體軌跡（Blackbody Locus），其可以在CIE xy、CIE uv或CIE u’v’色品圖上，見(jiàn)下圖。

CIE xy色品圖中的黑體輻射軌跡

色溫和色偏差

當(dāng)光源在溫度T時(shí)所呈現(xiàn)的顏色與黑體在某一溫度Tc時(shí)的顏色相同時(shí)，則將黑體的溫度Tc稱為該光源的顏色溫度，即色溫。對(duì)于白熾燈等熱輻射源而言，由于其光譜功率分布為連續(xù)譜，且與黑體比較接近，所以它們的色品坐標(biāo)點(diǎn)基本位于黑體軌跡上，色溫的概念能夠很好地描述白熾燈的光色。對(duì)于其他光源如熒光燈，其光譜功率分布與黑體相差較遠(yuǎn)，照明產(chǎn)品，其色品坐標(biāo)不一定落在黑體溫度軌跡線上，這時(shí)需要采用相關(guān)色溫（Correlated ColorTemperature, CCT）來(lái)表征光源的色光特性，其定義為當(dāng)光源的顏色與黑體在某一溫度下的顏色最接近時(shí)，即色品圖上兩者的距離最小時(shí)，就用該黑體的溫度表示該光源的色溫；該最小距離定義為色偏差Duv，‘+’表示該光源顏色在色度圖上位置處于黑體軌跡上方，即偏黃綠，‘-’表示光源顏色在色度圖上位置處于黑體軌跡下方，即偏紫紅。ANSIC78.377-2008，Specifications for the Chromaticity ofSolid State Lighting Products標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于LED光源色溫的定義，以及很多LED datasheet中的分bin的意義也在于此。

CIE uv色品圖中的等色溫線

ANSI C78.377-2008標(biāo)準(zhǔn)在CIE xy色品圖中的名義色溫定義

若同一個(gè)相關(guān)色溫的不同光源，其Duv差異較大，則對(duì)應(yīng)的光源色光差異也較大，LED筒燈，見(jiàn)下圖。

3500K  Duv=0

3500K  Duv=0.02 

3500K  Duv=-0.02

日常常用光源色溫

日常生活中常見(jiàn)的光源色溫見(jiàn)下圖， led服裝照明，燭光1800-2000K，偏紅偏暖；白熾燈大致為2800K，偏黃；日落或日出時(shí)的日光為3000K；中午晴空的日光大致為5500K；藍(lán)天的天空為7500K等。

下面給出幾組常見(jiàn)光源的SPD、色溫、Duv和色品坐標(biāo)參數(shù)，行業(yè)資訊，超市照明，希望大家有個(gè)概念 

日光-色溫5988K,xy(0.3221,0.3345),Duv(0.0014)

辦公室照明-色溫6145K, xy(0.3188,0.3367),Duv(0.0041)

商場(chǎng)照明-色溫2942K, xy(0.4430,0.4094),Duv(0.0013)

商場(chǎng)照明-色溫5754K, xy(0.3261,0.3631),Duv(0.0136)