光源的显色性是光源对于物体颜色呈现的程度,也就是颜色逼真的程度,它是光源色温一样是评价光源性能的重要颜色指标,一般用显色指数来进行定量的评价。本文对光源显色性影响因素及表示方法做了介绍。
物体反射的是光源的光谱,因此,人眼观察到的颜色在很大程度上取决于光源的光谱分布。很多情况下,人们是在人工光源下观察物体的,但人工光源的光谱分布和太阳光的光谱分布差异很大。不同的光源照明下,物体会呈现不同的颜色,而在日光下物体显现的颜色是最准确的。人工光源和太阳光相比,其显示同色能力的强弱叫做该光源的显色性。
通常,除连续光谱的光源具有较好的显色性外,有几个特定波长色光组成的混合光源也有很好的显色效果。如450nm的蓝光、540nm的绿光、610nm的橘红光以适当比例混合所产生的白光,虽然为高度不连续光谱,但却具有良好的显色性。
光源的显色性指光源照射到物体上,由物体反射或透射后物体显示出的颜色效果。显色性直接影响物体的颜色外貌,因此在光源的评价中它有着重要的意义。
光源的颜色从来源上来说,是由它的光谱辐射能量分布所决定的,也就是说,光谱辐射能量的分布状态确定之后,光源的色表和显色性也就确定了。有些光源拥有连续不间断的光谱能量分布,富含各种波段的光色,物体受照后各种颜色都能真实的再现出来,所以这类光源具有很高的显色性,如白炽灯和日光;有些光源是带状光谱,这类光源照射物体后其整体颜色最不容易真实再现,其显色性最差,如外镇流高压汞灯;对于既有连续光谱又有带状光谱的光源,其连续光谱部分显色性较好,但是受带状光谱的影响,其显色性下降,如荧光灯。
对于视觉效果而言,采用显色指数大的光源照射不一定会比显色指数小的好。如果两个光源A、B的色表相同,A的显色指数比B大,但是B光源在400-500nm处的光谱功率分布与标准光源相似,而A光源在此光谱范围内又与标准光源相差较大的话,则B光源对在此光谱范围内的绿色或黄绿色再现性比A好。采用一般显色指数较差的(Ra为20~30)的荧光高压汞灯照射树叶,则使树叶更绿;而用一般显色指数大于95的白炽灯照射树叶时,会使绿色树叶变黄。这是因为荧光高压汞灯主要发射绿光和蓝光,而白炽灯辐射光谱缺乏绿光和蓝光成份。
白炽灯的光谱能量分布和日光比较,前者辐射能量较偏重于光谱长波段,其光色白中偏红、偏黄(与日光对比观察时,这种颜色感觉更为显著),所以白炽灯的色温比日光低。不同色温的黑体具有不同的光谱相对能量分布,随着色温的递增,红光和蓝光间的能量相对比例发生变化,即,色温愈低,红光与蓝光能量的相对比例愈大,光色愈偏红;反之,色温愈高,红光与蓝光能量的相对比例愈小,其光色愈偏白、偏蓝。具有较强线状光谱能量分布特征的光源的显色性较差。例如,荧光高压汞灯使受照的行人肤色发青灰色,显色性很差,尽管它的光色似乎与日光较为相近,色温5500K。这是由于它的光谱组成中缺乏足够的红光,而青光、蓝光的辐射组分又较强较多的缘故。
综上所述,光源显色性取决于光源的光谱辐射能量分布。
光源的显色性是指与参考标准光源相比较时,光源显现物体颜色的特性。按照国际照明委员会CIE的规定:待测光源色温低于5000K时用绝对黑体作为参考标准光源;待测光源色温高于5000K时,采用标准照明体D作为参考标准光源。
通常显色性的好坏用显色指数Ra作定量的评价。显色指数是光源显色性的度量,以被测光源下物体的颜色和参考标准光源下物体颜色的相符程度来表示。CIE规定:参考标准光源的显色指数Ra=100。当某光源的显色性与参照标准光源相同时,则该光源的显色指数为100。被测光源的显色性与参考标准光源相比有差异时,其显色指数 Ra<100,显色指数越接近100,光源的显色性越好。通常,Ra值在100~75之间的光源,属于显色性优良的光源;Ra值在75~50时,显色性一般;Ra<50时,则为显色性差。
光源的显色性是由光源的光谱功率分布决定的。一般说来,凡具有连续光谱或混合光谱的光源,都具有良好的显色性,因为显色性最好的日光的光谱便是连续光谱,我们选用的参考标准光源的光谱便是模拟并接近日光的光谱。
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。