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CIE重组日光光谱功率分布与日光色温简议

D系列标准光源也叫典型日光或重组日光,是通过相应的人造光源模型实现,在标准光源箱中有着广泛的应用。本文对CIE重组日光的含义及类型及CIE重组日光光谱功率分布与日光色温做了简要介绍。

CIE重组日光

CIE重组日光的含义及类型:

不同时间的日光、各类人工光源的光谱功率分布都有非常大的差别。因此,在不同光环境下,物体表面所呈现的颜色也必然会有差异。从色度学的实践角度来说,人们无法做到且没有必要在每一种光源下测量颜色,而只需在共同约定的、能反映日光特性的、具有代表性的光源下标定物体颜色。为此,CIE推荐了四种标准照明体A、B、C、D和三种标准光源A、B、C。其中将CIE标准照明体D定义为典型日光(或重组日光),它由在CIE1931色度图上的一条位于普朗克(黑体)轨迹上方的典型日光色度轨迹来表示的。而这条轨迹是根据许多实测的日光色度点的分布所定出,它包括4000~40000K重组日光的色度点。

典型日光色度轨迹的确定是源于两类实验数据。一类实验是1963年研究人员根据对不同地区、不同时相的太阳光和天空光 622例光谱分光测定得到的;另一类实验来自1963年完成的两组视觉色度测量结果。这两类数据在色度图上的色度点都聚集在典型日光色度轨迹的周围,说明两类数据有很好的一致性。

根据统计学的特征矢量分析,研究人员对这622例光谱进行分析。通过统计学的方法处理,最终得出一组公式,用以计算一定相关色温典型日光的相对光谱分布。即用数理统计手段重新组合出该相关色温的典型日光光谱功率分布,这就是重组日光的含义。

根据“重组日光”理论,各种时相典型日光对应着不同相关色温,而不同相关色温的标准照明体D又对应着各自的相对光谱功率分布。由于重组日光与实测日光具有很相似的相对光谱功率分布,同时重组日光比标准照明体B和C更符合实际日光的色度点,CIE决定推荐用D55、D65和D75的相对光谱功率分布,即相关色温6504K、5503K、7504K重组日光的相对光谱功率分布,并在可能情况下尽量应用D65代表日光。

CIE重组日光光谱功率分布与日光色温:

根据前文所述理论,不同时相的日光对应着不同相关色温的标准照明体D,也就对应着不同的相对光谱功率分布。定义典型日光的实验数据来源于实测日光,其相对光谱功率分布与实测日光很相似,和其他标准照明体相比,典型日光的色度点与实际日光更符合,因此CIE推荐研究时实测日光用典型日光D55(相关色温5503K)、D65(相关色温6504 K)和D75(相关色温7504 K)来代替,并尽可能使用典型日光D65。

从光源的显色性来分析,其显色性是由光源的光谱功率分布决定的,连续光谱的光源具有较好的显色性。日光是连续光谱,日光色温能代表其光谱功率分布,也能反映其显色性。从色度实践的角度而言,研究日光的光谱功率分布意义不大,且有一定的难度。因此一般在日光光源条件下,可用日光色温来衡量其显色性,进行色度测量和分析。

色温的感觉量用MK-1(每兆开)表示,其计算公式为;

色温的感觉量

从上式可以看出,色温的感觉量是由倒数色温来度量的。在实际测量中,光源的色温同样相差20K,但其感觉量就会有很大不同。例如:5000 K和5200K的2个光源,色温感觉量约为8MK-1;而2000K和2200K的光源,色温感觉量就约为45MK-1。

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