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什么是显色指数?光源的显色指数怎么计算?

文章出处:未知 人气:185发表时间:2023-10-18

什么是显色指数?显色指数是表示光源显色性的,一般用平均显色指数Ra来表示。它是待测光源下物体的颜色与参照光源下物体颜色相符程度的度量,是物体在待测光源下和参照照明体下颜色外貌一致程度的量化。那么,光源的显色指数怎么计算?本文对显色指数的定义及其计算方法作了介绍。

光源显色指数

什么是显色指数?

显色指数是表示光源显色性的,一般用平均显色指数Ra来表示。确定显色指数Ra,有必要先确立与自然光近似的标准光源(光的性质与亮度不随天气和时间而改变),然后再用国际照明委员会(CIE)规定的从中间色的红到紫的8个为1组的色式样作为标准色,在标准光源和被测试光源下做比较,色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。当色差等于0时,Ra值为100,表明被照物体在被测试光源下显示出来的颜色与在标准光源下一致。

标准颜色在标准光源照射下,显色指数为100。物体在某种光源照射下,当Ra>80时,显色性为优良;Ra=79~50时,显色性为一般;Ra<50时,显色性为差。白炽灯的理论显色指数为100,但实际生活中的白炽灯种类繁多,应用也不同,所以其Ra值不是完全一致的,只能说是接近100,是显色性最好的灯具。太阳光和火光的自然光属于标准光源,所以一般显色指数Ra为100或接近此值。


光源显色指数计算方法:

显色性和显色指数的定义是人眼在具有不同光谱光源的照射下看到物体颜色会改变,感到物体颜色失真,这种影响物体颜色的照明光源特性称为光源显色性。光源的光谱分布决定光源的显色性,光源的显色性影响人眼观察的物体颜色,对光源显色性进行定量评价是光源制造部门评价光源质量的一个重要方面。

1965年CIE制定了一种评价光源的方法一“测色法”,经1974年修订,正式推荐在国际上采用。评定待测光源显色性,用显色指数值来表示。在计算显色指数过程中,标准照明体即作为参照照明光源要根据待测光源的相关色温来选取,一般如果待测光源的相关色温低于5000K时,参照照明体应是普朗克辐射体的光谱功率分布,高于5000K时应是不同时相日光的光谱功率分布(标准照明体D),计算一般显色指数用1~8号样品。计算各标准样品在参照照明体下,以及在待测光源下的三刺激值及色坐标。

样品的三刺激值计算公式为:

样品的三刺激值计算公式

公式中k为归一化系数,公式为:

归一化系数k的公式

设定ρ(λ)=1为完全漫反射体的Y定义为100,即其中照明体的Y值调整为100。

三刺激值是以最低覆盖范围在400nm~700nm的光谱反射曲线ρ(λ)为基础计算。在每种波长间隔中(△λ)由照明体(光源)的相对光谱功率分布状态S(λ)乘ρ(λ)再与光谱三刺激值函数x(λ)、y(λ)、z(λ)每种相乘,它们所选择的范围为△λ=1nm、5nm或10nm。我们在计算时选取的是400nm~700nm,波长间隔为10nm。

出上述公式可以分别求得8种样品分别在待测光源和标准照明体下的XYZ,进而求得u、v,考虑色适应色品位移,用下面公式修正在待测光源的照明下样品的色品坐标,求得u'ki,v'ki。

样品的色品坐标

公式中下标r代表参照光源,k代表待测光源,i代表1~8号样品。

用下面的公式计算色差,CIE规定以CIE1964W*U*V*色差公式来计算:

CIE1964WUV色差公式

式中u'k=uk,v'k=vk。

△Ei计算公式

利用下述公式可以计算出光源对1~8号样品的显色指数,即:

样品的显色指数

对8个样品的平均显色指数称为光源的一般显色指数,即:

一般显色指数

结合我国实际情况,可将光源的一般显色指数划分为三个范围,见下表。

光源显色性的质量分类

不同光源的显色指数如下表所示。

各种常见光源的显色指数

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