日光是對(duì)色最理想的光源,但由于日光的不穩(wěn)定性,無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)色的需求,因此,就需要在約定的光源環(huán)境下進(jìn)行對(duì)色。為了統(tǒng)一顏色檢測(cè)的光源環(huán)境,CIE規(guī)定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源。本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源的常見(jiàn)類(lèi)型及其光源光譜特性做了介紹。
標(biāo)準(zhǔn)光源的發(fā)展:
在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中,顏色被定義為“光作用于人眼引起除形象以外的視覺(jué)特性”,也就是說(shuō),人們?cè)趯?duì)外界事物的顏色進(jìn)行感知和判斷時(shí),光源是決定性的因素。光源分為自然光源和人造光源兩種,前者主要指日光,后者則包括白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、氙燈等各種電光源。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)和生活實(shí)踐中,人們已習(xí)慣于在自然光下辨認(rèn)顏色,但是,受時(shí)間、氣候、季節(jié)、緯度等因素的影響,自然光的光色并不穩(wěn)定,因此現(xiàn)代工業(yè)上一般傾向于用人造光源來(lái)實(shí)現(xiàn)精確對(duì)色。
為了定義用于評(píng)價(jià)顏色外觀(guān)的人造光源,CIE(國(guó)際照明委員會(huì))先后規(guī)定了一系列標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源。其發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段:1931 年CIE規(guī)定了A、B、C三種標(biāo)準(zhǔn)照明體,并推薦了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)光源;1967年為了彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)照明體B、C在紫外區(qū)的不足,規(guī)定了D系列標(biāo)準(zhǔn)照明體,包括D50、D65、D75等,跨度為自然光中的紫外、可見(jiàn)光和紅外區(qū)域;1970年以后,隨著熒光燈的日益普及和在商業(yè)上的廣泛應(yīng)用,CIE又規(guī)定了F系列熒光光源,其中F1-F6為普通熒光燈、F7-F9為高顯色性熒光燈、F10-F12為三基色熒光燈。CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的出現(xiàn)使工業(yè)上的精確對(duì)色成為可能,所謂對(duì)色光源就是指符合或在一定程度上符合CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體光譜組成的人造光源。
標(biāo)準(zhǔn)光源常見(jiàn)類(lèi)型:
常用的對(duì)色光源有A、D65、TL84、CWF、U30等。這些光源往往被專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)商組合、排列在一只標(biāo)準(zhǔn)光源箱中供客戶(hù)使用。不同的光源箱其配置可能不同,如中國(guó)三恩時(shí)(3nh)、美國(guó)GretagMacbeth和英國(guó)Verivide等都有各自的系列燈箱產(chǎn)品,可以滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需求。
1.A(INCA)光源
A光源為色溫2856K的充氣螺旋鎢絲燈,屬典型的白熾燈,主要用于家庭居室或商店的重點(diǎn)照明。
2.D65光源
在D系列標(biāo)準(zhǔn)照明體中,CIE推薦D65為首選照明體。D65代表相關(guān)色溫為6500K的平均晝光,是在一年中不分季節(jié),一天中不分時(shí)段,對(duì)陰天時(shí)的北半球北窗晝光進(jìn)行測(cè)量的一個(gè)平均結(jié)果。在ISO 105-A01《紡織品色牢度試驗(yàn)通則》和ASTM D1729《不透明材料目視評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)方法》等眾多標(biāo)準(zhǔn)中,D65都是必不可少的標(biāo)準(zhǔn)光源。但是由于D65的光譜功率分布特別,目前還沒(méi)有任何一種人工光源能夠發(fā)出與D65光譜功率分布完全相同的光,只能近似模擬。在大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)燈箱中,都以2只高顯色性熒光燈來(lái)模擬D65光源,而在GretagMacbeth SPLⅢ型標(biāo)準(zhǔn)燈箱中,則采用鎢絲濾鏡技術(shù),以2只鹵鎢燈來(lái)模擬D65光源。
3.商業(yè)客戶(hù)光源(F系列光源)
TL84光源(F)屬F系列熒光光源,是Philips(飛利浦)公司的特有產(chǎn)品,因廣泛使用于英國(guó)Marks&Spencer(瑪莎百貨)而成為歐洲市場(chǎng)重要的商業(yè)對(duì)色光源。TL84光源一般采用飛利浦公司內(nèi)涂稀土熒光粉的“TLD”型(細(xì)管徑型)熒光燈管來(lái)實(shí)現(xiàn),是一種三基色熒光燈,相關(guān)色溫為4000K。
CWF光源(F2)主要用于美國(guó)的商業(yè)與辦公機(jī)構(gòu),相關(guān)色溫為4150K。CWF是Cool White Fluoresent的縮寫(xiě),即冷白熒光燈。
U30/TL83光源(F12):U30全稱(chēng)Ultralume3000,也是一種三基色熒光燈,相關(guān)色溫為3000K。在遍及全美的Sears(西爾斯)百貨公司里,使用的就是由Westinghouse(西屋電氣)公司制造的U30燈管。U30光源相當(dāng)于歐洲所使用的TL83光源,在GretagMacbeth JudgeⅡ型標(biāo)準(zhǔn)燈箱中,即以飛利浦公司TL83熒光燈來(lái)實(shí)現(xiàn)U30光源。
4.其他光源
除了以上幾種光源外,一般光源箱中還配有UV光源,這是一種紫外線(xiàn)燈,常單獨(dú)或與其它光源組合使用,以檢查織物是否增白及含熒光染料等。另外,有的燈箱中還配有HOR(HORIZON)光源。這是一種鹵鎢燈,模擬早晨或黃昏時(shí)的日光。
標(biāo)準(zhǔn)光源光譜特性:
光源的特性是由光源的相對(duì)光譜功率分布S(λ)而決定的。所謂相對(duì)光譜功率分布是指光譜密度的相對(duì)值與波長(zhǎng)之間的函數(shù)關(guān)系,也即光源發(fā)出的光線(xiàn)中,不同波長(zhǎng)上的相對(duì)能量比例。下圖分別給出了幾種常用對(duì)色光源的相對(duì)光譜功率分布曲線(xiàn),橫坐標(biāo)為波長(zhǎng),縱坐標(biāo)為相對(duì)光譜功率分布。
1.白熾燈(標(biāo)準(zhǔn)照明體A)相對(duì)光譜功率分布曲線(xiàn)
2.準(zhǔn)照明體D65和模擬D65高顯色日光燈相對(duì)光譜功率分布曲線(xiàn)
3.CWF光源相對(duì)光譜功率分布曲線(xiàn)
4.TL84光源相對(duì)光譜功率分布曲線(xiàn)
5.TL83光源相對(duì)光譜功率分布曲線(xiàn)
上圖1—5所示5個(gè)常用對(duì)色光源其相對(duì)光譜功率分布曲線(xiàn)各不相同,有的是連續(xù)光譜,有的是非連續(xù)光譜,還有的只有幾個(gè)線(xiàn)狀帶譜。一定的光譜功率分布表現(xiàn)為一定的光色。由圖1可以看到,A光源在短波區(qū)能量較低,而在長(zhǎng)波區(qū)間能量較高,因此A光源光色偏紅偏黃;圖2所示高顯色性日光燈采用多譜帶熒光粉,譜帶更寬,光色也趨向于白色,但其相對(duì)光譜功率分布與D65相比,仍有差距;圖3中CWF為普通熒光燈,采用的是鹵磷酸鹽熒光粉,譜帶較寬,光譜功率分布峰值在580nm附近,光色偏黃、偏綠;圖4、5中TL84與TL83(U30)雖同屬于三基色光源,線(xiàn)狀帶譜分布也差不多,但由于最高輻射能所在的線(xiàn)狀帶譜對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同,其性質(zhì)也就迥異,結(jié)果就是TL84光色偏藍(lán)而TL83(U30)光色偏黃。
光源的光色直接影響到物體的顏色。物體的顏色是由于物體選擇性地吸收了入射光中的補(bǔ)色成分,而將剩余色光反射的結(jié)果,不同的人射光光譜會(huì)產(chǎn)生不同的顏色效果。