各種照明技術基本參數之間的關系(圖)
上傳人:admin 上傳時間: 2009-04-08 瀏覽次數: 559 |
這里介紹各種有關照明技術參數(Parameter),尤其是關于視覺(Vision)、測光(Photometry)、比色(Colorimetry)以及輻射線測量(Radiometry)之間的關系。
圖1所示是人眼對白天(Photon Vision)與夜間(Scotopic Vision)對可見光的感應強度與波長的關系,V(λ)是白天視覺,V(λ)是夜間視覺,在白天眼睛對波長為555nm的光感強度最高,而晚上則對波長為507nm的光最敏感。此圖是1924年國際照明委員會(CIE:International de IEdairage)得到的。一般情況下,光進入視網膜(Retina)后,將光變成神經振動。視網膜的接收器有兩種,就是小桿枝(Rod)及圖錐(Cone),小桿枝是在夜晚較靈敏的接收器,但不能辨別顏色,因為它只有一個色素。高照明時,小桿枝的反應飽和,光全部到圓錐接收器,圓錐有三個色素(Pigment),即L型或長波長(Erythrolabe)、M型中波長(Chlorolabe)及S型最短波長(Cyanolabe),所以可以辨別顏色。
一般,在輻射線測量(Radiometry)時所用單位是瓦[特](W),而測光(Photometry)時,則使用單位是流[明](lumen,lm),其關系列在表1中。
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由表可知,在555nm時,1W=683lm。發光效率(Luminous Efficiency)K是很重要的參數。
比色(Colorimetry)用于測量顏色,有關參數包括三原色值(Tristimulus Value)、色度坐標(Chromoticity Coordinate)、色溫(Color Temperature)、演色性或顯色性(CRI:Color Rendering Index)。
從實驗結果可知,一般顏色可以由三個基本或主要的顏色(Primary Colors)來代表,例如紅色(R)、藍色(B)及綠色(G),但有些顏色無法用這三種正值(Positive Amount)來代表,尤其是接近單色(Monochromatic)的顏色,因此采用假定的三個單位X、Y、Z來代表,即
其中,是標準色彩匹配函數(Color Matching Function),是1931年CIE所采用的理想觀察者的特性,如圖2所示。
為方便起見,引入x,y坐標,即
于是,
所示只要用x,y兩個坐標即可。圖3是1931年的CIE色度圖(Chromaticity Diagram),圖中示出了380~780nm的光譜軌跡。圖4所示是黑體發熱體的光譜,圖5所示是普朗克曲線在不同色溫時的等溫直線,這些溫度被稱為色溫或相關色溫(Correlated Color Temperature)。如圖3所示的普朗克曲線中,A點是鎢絲色溫2856K,B點是在太陽光直射下的4870K,C點在多云天氣時的6770K,而 D65則是白天為6504K。另外,E點x=y=0.3333是x、y等值點。一般,色溫在800~3000K時有溫暖感覺,色溫 3000K是接近白熾光的色溫,使人感覺輕松舒適,適用于住宅、旅館、餐廳等。而色溫在4000~5000K冷的且柔和的陽光適合辦公室、學校及醫院等,色溫6000~8000K的藍白-深藍色光,較且冷清,適合工業廠房等。[NT:PAGE]
圖6示出不同區域的顏色分布圖,可以用來組合所需要的顏色。例如,白色就可以用很多顏色組合而成。在圖7中用藍色加上黃色可以得到白色,另外用綠色、黃綠色、橙色加紫色也可以得到白色。圖8指出三種不同的光譜,包括白天、日光燈及鎢絲白熾燈均可得到白色。
因為1931年CIE色度圖(圖3)中,由白色中心到綠色及藍色比到紅色要遠,所以1960年CIE采用u、v坐標及下列關系式改換x、y坐標:
由此得到圖9所示的色度圖,同時因為圖1.22不對稱,又通過如下坐標變換得到圖10所示的u-v坐標色度圖:
另一個與照明有關的主要參數是演色性(CRI:Color Rendering Index),用Ra值表示,Ra最大值是100。演色性是物體在某種光源下所呈現的顏色與在太陽光照明環境下所呈現的真正顏色的比較,如果完全一樣,則得到演色性最高值Ra=100,如果有偏差,則其值也減小。一般照明用的Ra值應大于80,目前汞燈及高壓鈉燈的Ra值僅約20,所以照射在物體上的光的顏色有一種奇怪的感覺,不適合用于照明,只能用于指示燈。各種場合照明光源需要的值Ra如下:零售賣場90+,家庭室內80,室外活動60,室外行人60+,室外普通照明40+。按現有技術,藍光+黃色熒光粉的Ra約60+,藍光+綠色及紅色熒光粉的Ra約90+。如用二色500nm+590nm波長LED,Ra值約40,用三色(610nm+540nm+470nm)LED,Ra約80+,用四色(415nm+533nm+590nm+625nm)LED則可得Ra值約90+。[NT:PAGE]
若要測量某一光源的演色性,可用圖11所示的8種試驗樣品來測量光源的反射光譜,然后與圖8的1964年的CIE圖比較,找到其u、v坐標,計算出每一種樣品的值,再計算8種樣品的平均值得到Ra值。
這8種樣品是:淺灰紅色(Light Grayish Red)、暗灰黃色(Dark Grayish Yellow)、深黃綠色(Strong Yellow Green)、中等黃綠色(Moderate Yellowish Green)、淺藍綠色(Light Blue Green)、淺藍色(Light Blue)、淺紫色(Light Violet)和淺紅紫色(Light Redish Purple)。
事實上要得到更精確的結果,則需要用14種樣品,另外6種樣品是:深紅色(Strong Red)、深黃色(Strong Yellow)、深綠色(Strong Green)、深藍色(Strong Blue)、淺黃粉色(Light Yellow Pink)及中等綠色(Moderate Olive Green)。因為Ra是深紅色,對無紅色的熒光粉將影響其Ra值。
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