色温和照度是评价光源性能的两个重要指标,特别是对标准光源而言,对其光源的色温和照度有着严格的要求。如果色温和照度不符合,就会影响颜色检测结果的准确性。那么,什么是色温和照度?色温和照度有什么关系?本文对色温和照度的含义及二者的关系做了介绍。

色温非光源的温度,也不是光源发光的强度。色温是标识光源的光谱成分的概念。通俗地税,色温是光线颜色的一种标志,而不是指光线的温度。在某一特定的温度,如果实际光源的光谱成分接近或与绝对黑体一致,那么,可用绝对黑体的温度来表示光源的光谱成分。
实际上,不同的光源含有不同的光谱成分,从而出现色温高低的差异。一般来说,如果光源中红光成分较高,那么光源色温就会较低,而光源中蓝光成分较多,相对的光源色温就越高。下面就几种典型的光源成分加以介绍。一是色温值为5500K的正午阳光,它其中红、绿蓝三种色光分别占33%、34%、33%,非常接近,几乎相同,给人的感觉为白光;当色温值为3200K的卤钨灯下,红、绿、蓝三种色光的成分会逐渐发生变化,红光成分逐渐增多至45%,蓝光成分减少至21%,绿光几乎未发生变化,保持在34%。当色温值继续下降,降至2600K的白炽灯下,红光成分增至1/2,绿光成分依旧不变,蓝光则降低至16%了。从上述数据不难看出,色温值的变化,实际上标志着红光和蓝光成分的改变,色温值越低,红光成分越高,蓝光成分越低。
照度是光照度的简称,是指入射在一个平面上的光通量的密度。也就是说,当一个平面受到均匀照射时,这个平面上的照度,就是受照射面积除照射在这个面积上的光通量所得的商。光通量的单位是“流明”(lm),面积的单位是平方米。求得的照度单位是“勒克斯”(1x)。有些国家还使用一些别的单位,如“烛光”、“辐特”、“毫辐特”。
照度分布的均匀程度对人的视觉作业工效、舒适性、用眼疲劳程度都有着非常重要的影响。GB/T 2900.65《电工术语照明》、GB 50034——2004《建筑照明设计标准》、GB/Z 26212《室内照明不舒适眩光》等多项国家标准和相关研究均明确提出:纯度高,符合日光色谱,明度反差大的对比色并不容易使人眼产生疲劳。人眼不适的主要原因是照明的光谱、频闪、眩光、照度均匀度等存在问题而引起的。
研究表明相同照度水平下,照度均匀度好有助于减轻视觉疲劳。光线分布越均匀说明照度越好,视觉感受越舒服,照度均匀度越接近1越好,反之越小越增加视觉疲劳。当明暗对比达到3:1时,人眼就会明显感觉到明暗的变化。如果视线范围内照度不均匀,人眼在亮暗环境中就需要频繁地来回调节瞳孔大小以适应不同的明暗环境,因此容易引起视觉的疲劳。由于光照亮度的分布或范围不适当,或对比度太强,而引起的人眼不舒适感、分辨细节或物体的能力减弱的情况就是由于眩光造成的。
人眼视觉功能的实现需要一定的光通量(光功率),表现在视觉作业面上要求达到一定的照度(亮度)。为了研究色温与照度之间的关系,人们进行了大量的视我功效实验(用视觉作业的速度和精确度来评价视觉能力),以弄清楚在相同的照度下用低色温的光源(如白炽灯)和高色温的光源(如日光色荧光灯)照明的视觉效果是否有差异。实验结果表明,荧光灯和白炽灯在601x以上时,视觉效果无差异,仅在101x时,似乎荧光灯比白炽灯的视觉效果略差。CIE提出要看清楚人脸部特征所需的最低亮度为1cd/m2,相当于201x的照度。101x没有达到此要求,在该照度值下的视觉效果的比较是没有意义的。
白炽灯和卤钨灯的色温低,虽然显色性好,但由于光效低,大部分能量转化为热能,随着高光效的荧光灯、金卤灯等气体放电灯的应用及其显色性的改善,一般不再用低光效的白炽灯和卤钨灯来实现要求达到的高照度,因为这样不利于节约能耗。荧光灯原来采用卤磷酸盐荧光粉,只能做高色温的灯管,后来采用稀土荧光粉才能做出低色温的灯管。随着金卤灯制造技术的不断发展,目前已有3000K的低色温金卤灯,其光效高,显色性好。用3000K的金卤灯来照明达到较高的照度,人们的视觉效果良好,对光环境的感觉满意。所以光源色温的选择并不取决于要求达到的照度的高低,“高色温高照度,低色温低照度”的观点可以放弃了。
人们所喜欢的照度水平不受光源色温的影响,对于低色温的光源,在高照度下人们的满意度并未下降。光环境的评价是多因子的,照度水平对于光环境的总评价的影响最大,其相关系数最高,色温与总评价的相关较少,相关系数。在一个颜色平衡的环境中,当采用显色性好的光源时,主观喜爱的评价只受到照度水平的影响,而不是色温。色温的高低在光环境评价中产生的心理影响是比较微妙的,不象直接影响工作效能的生理因素那样的具体实在,不宜过于强调它们的作用,不宜把它夸大作为照明的质量指标来对待。