评价光源的性能指标有很多,包括光度学指标和色度学指标,其中光度学指标包括光通量、光亮度等指标,色度学指标包括色温和显色性等指标,对光源的性能指标进行了解,有助于更好的使用光源。本文对光源性能评价中常见光度学与色度学指标做了介绍。
光度学与光相关的常用量有4个:光通量、光强、光亮度、照度。这几个量在色度学研究中经常使用,有所关联、容易混淆但却不同。
1.光通量
表示光源在单位时间内发射出的光量,单位:流明(lm)。这个量是对光源而言,用来描述光源发光总量的大小。
2.光强
发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量,单位:坎德拉(cd)。光强表明发光体在空间发射的会聚能力,光强越大,光源看起来就越亮。
3.光亮度
表示发光面明亮程度,等于发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。单位:坎德拉/平方米(cd/m2),也称尼特(nt)。亮度不仅取决于光源的光通量,更取决于等价发光面积和发射的会聚程度。
4.照度
表示物体被照亮的程度,用单位面积所接受的光通量来表示,分为水平照度和垂直照度,单位:勒克斯(1x)。照度是以垂直面所接受的光通量为标准,若倾斜照射则照度下降。照度的数值可以用照度计直接测得。
由于光源的特性对于物体的颜色,以及颜色的测量有很大影响,因此有必要对光源的色度特性研究和规范。当代评价光源颜色特性的技术参数主要有光源色温(相关色温)、显色性等。
1.色温与相关色温
一个光源发出的光是由许多不同波长的辐射组成,各个波长的辐射功率也不相同,光源的光谱功率分布按波长的分布称为光谱功率分布。一定的光谱功率分布表现为一定的光色。我们把光源的光与黑体的光相比较来描述它的光色。
黑体是指在辐射作用下既不反射也不透射,而能把落在它上面的辐射完全吸收的物体。黑体被加热,其表面按单位面积辐射的光谱功率的大小及分布完全取决于它的温度。因此,用黑休加热到不同温度所发出的不同的光色来表达一个光源的颜色,称为光源的色温。由于有的光源的光色并不能恰好等同于某个温度下的黑体的辐射,只能用与黑体轨迹最接近的颜色来确定该光源的色温,称为相关色温。
2.显色性
由物体颜色三刺激值的计算方法可以知道,物体的颜色不仅与物体本身的特性,如反射比、透射比、光谱辐亮度系数等有关,还与照明光源的颜色特性有很大关系。显色性反映了光源对物体的显色能力的好坏,目前定义光源显色性的普遍方法是计算显色指数,也是衡量光源颜色特性的重要参数。
按CIE(国际照明委员会)的规定,光源的显色指数是待测光源下物休的颜色与参考标准下物休的颜色的符合程度的度量,并且把砦朗克辐射休作为低色温光源(小于5000K)的参考标准,把标准照明体D作为高色温光源(大于5000K)的参考标准。光源的光谱功率分布决定了光源的显色性。
光源的色温和显色性之间没有必然联系,具有不同光谱功率分布的光源可能有相同的色温,但显色性可能相差很多。