色彩学第5章 光源的色度学

CIE优先推荐D55， D65 ，D75的相对光谱功率分布作为代表 日光的标准照明体，相当于相关色温为5505K,6504K,7504K 的D照明体。 CIE建议，尽量用D65 来代表日光，在不能应用D65时则尽 量使用D55和D75 。 印刷应用中，常使用D50（相关色温为5003K）作为标准 照明条件，因为它在可见光范围内各波长的辐射能量比较平 衡（接近等能光谱）
5.1 光源的颜色特性
绝对温度T与摄氏温度t的关系为：T(K)=t(℃)+273 例如：某光源的光色与黑体加热到绝对温度2400K所 发出的光色相同时，则光源的色温为2400K，它在 CIE1931色度图上的坐标为x=0.4862，y=0.4147。

例如：光源的颜色与黑体加热到6500K所发出的光色相同， 则此光源的色温就是6500K。色温常用等热力温标表示，也就 是常说的“开尔文”（符号K）。用以计算光线颜色成分的方 法，是19世纪末由英国物理学家洛德.开尔文所创立的，他制 定出了一整套色温计算法，而其具体测定的标准是基于以一黑 体辐射器所发出来的波长。
5.3 光源的显色性

三基色荧光灯：450nm（蓝光）,540nm（绿 光）,610nm（橘红光） 干扰波长：500nm，580nm

5.3 光源的显色性
光源显色性的评价
将待测光源下与参照标准光源下标准样品的颜色相比 较，偏差越小，则待测光源的显色性越好。 待测光源色温<5000K时，用完全辐射体(黑体)作参照标准 光源； 待测光源色温>5000K时，用标准照明体D作为参照标准光源。 参照光源的显色指数Ra=100，当待测光源下与参照标 准光源下的标准样品颜色相同时，则此光源的显色指数为 100，显色性最好。反之，颜色差异越大，显色指数越低。
特殊显色指数
Ri 100 4.6E 1 8 Ra Ri 8 i 1
一般显色指数

5.3 光源的显色性
几种人工光源的一般显色指数 光源名称 白炽灯(500瓦) 碘钨灯(500瓦) CIE 色度坐标 x 0.447 y 0.408 u 0.255 v 0.350 相关色温(k) 2900 2700 一般显色指数 Ra 95~100 95~100
x 0.458 u 0.261 y 0.411 v 0.351
x 0.409 y 0.391 x 0.310 y 0.339 x 0.334 y 0.412 x 0.378 y 0.434 x 0.369 y 0.367 u 0.237 v 0.342 u 0.192 v 0.315 u 0.184 v 0.340 u 0.203 v 0.349 u 0.222 v 0.330
习
题
1.黑体有何特性？为什么用黑体的温度来说明光源的 颜色？
2.光源的颜色特性分为哪两个方面？
3.什么是光源的显色性，在哪些场合要注意光源的显 色性？ 4.简述印刷行业的照明条件和观察条件。
光源自身的颜色：用三刺激值、色温来 光源的颜色特性 评价 光源的显色性：用一般显色指数Ra评 价
5.1 光源的颜色特性
5.1.1 黑体
黑体：在任何温度下能完全吸收照射其上辐射能的物 体。 对于一定温度的黑体，必须有一定的光谱分布功率对 应，一定的光谱分布又对应一定的颜色。


5.1 光源的颜色特性
5.1 光源的颜色特性
5.1.3 相关色温
S(λ) 相 160 对 能 量 140 80 40 400 500 600 700 波长（nm） 白炽灯光 日光 荧光灯光
红宝石激光
5.1 光源的颜色特性
相关色温：由于光源的色度坐标并不恰好落在黑体轨迹上，所 以只能用光源与黑体轨迹最接近的颜色来确定该光源的色温， 这样确定的色温叫做相关色温。 例如：图中光源 B的色度点最接近黑体加热到 4874K时的色 度点，所以光源B的相关色温就定为4874K。 注意：色温只是一种描述光源颜色的量值，色温相同的光源 它们的光谱组成可能会有很大的不同。另外，它与光源本身 的温度无关。
5.4 印刷标准照明条件
(2) 观察透射样品
灰色挡光材料
原稿
5.4 印刷标准照明条件
5.4.4
观察样品时的环境色和背景色
（1）观察环境四周的颜色应该是浅灰色或白色，当带有彩 色的环境光不可避免时，应设法将看版台用浅灰色的挡板隔 离开或将环境光限制到很弱。 （2）观察样品的背景颜色应该是灰色或浅灰色，避免彩色 对样品颜色的干扰。
5.2 CIE标准照明体
5.2.2 标准光源

标准光源A：色温2856K的充气钨丝灯。

标准光源 B：以 A 光源加一组特定的戴维斯 — 吉伯逊液 体滤光器，以产生相关色温为4874K的辐射。 标准光源 C：以 A 光源另加一组特定的戴维斯 — 吉伯逊 液体滤光器，以产生相关色温为6774K的辐射。

戴维斯 —吉伯逊液体滤光器：用硫酸钠，甘露醇吡啶，蒸馏水；或 硫酸钻胺，硫酸钠，硫酸，蒸馏水等不同的分量配合而成。
Illuminant D65 Daylight
400 500 600 700
来自百度文库
Illuminant A Incandescent
400 500 600 700
Illuminant F2 Cool White Fluorescent
溴钨灯(500瓦)
荧光灯(日光色40瓦) 外镇高压汞灯(400瓦) 内镇高压汞灯(450瓦) 镝灯(1000瓦)
3400
6600 5500 4400 4300
95~100
70~80 30~40 30~40 85~95
高压钠灯(400瓦)
x 0.516 u 0.311 y 0.389 v 0.352
1900
5.2 CIE标准照明体
第五章 光源的色度学
5.2 CIE标准照明体和标准光源
5.2 CIE标准照明体

标准照明体:指特定的光谱功率分布，这一光谱功率分 布仅是一种规定，不必由一个光源直接提供，也不一 定能真正实现。 标准光源：是实现标准照明体的相对光谱功率分布的 物理发光体，是模拟标准照明体的光源。

5.2 CIE标准照明体


照明体与光源的区别: ① 照明体指特定的光谱功率分布，不是具体发光体， 光源是具有一定光谱功率分布的具体发光体。 ② 照明体是概念上的光源，它可以有光源匹配，并不 一定可以用光源匹配出来。
5.2 CIE标准照明体
5.2

CIE标准照明体和标准光源
5.2.1 CIE标准照明体 5.2.2 CIE标准光源
第五章 光源的色度学
5.1 5.2 5.3 5.4 光源的颜色特性 CIE标准照明体和标准光源 光源的显色性 印刷行业的标准照明条件
第五章 光源的色度学
5.1 光源的颜色特性
5.1 光源的颜色特性
5.1

光源的颜色特性


5.1.1 黑体 5.1.2 光源色温 5.1.3 相关色温
5.1 光源的颜色特性
400 500 600 700
第五章 光源的色度学
5.3 光源的显色性
5.3 光源的显色性
5.3
光源的显色性
光源的显色性是光源颜色特性的又一方面，即物体在光源 照明下所呈现颜色的真实性
真实的标准：日光下和火光下
日光和火光都是连续光谱，尽管其光谱功率分布和色 温存在很大差异，但在这种自然光条件下，人眼的辨色能力 依然是准确的。 白炽灯的光谱分布与火光类似，显色性很好。具有与 白炽灯和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显色性。

黑体特性：达到热平衡时，辐射的光谱能量分布E(λ,T) 是固定的。 普朗克公式
C1d E ( , T ) d 5 [exp(C2 / T 1)]
C1=3.74150×10-16 W· m2 C2=1.4388×10-2 m· K
5.1 光源的颜色特性
黑 体（红—黄—白—蓝） 温度一定 辐射光谱分布一定
1000±250lx
用２～３根 高显色性荧 光灯管的灯 箱实现
观察透射原稿的条件
5.4 印刷标准照明条件
5.4.3
观察条件
可避免灯 光的镜面反射 光进入观察者 的眼睛
(1) 观察反射样品
观察反射样品的首选观察条件
5.4 印刷标准照明条件
光源到观察 面的距离不相等， 有可能产生照明 不均匀的情况
观察反射样品的替代观察条件

5.2 CIE标准照明体
5.2.1 CIE（国际照明委员会）标准照明体
标准照明体A：绝对温度大约为2856K完全辐射体的辐 射。 标准照明体B：代表相关色温大约为4874K的直射日光， 光色相当于中午的日光。 标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均日光， 光色近似阴天天空的日光。 标准照明体D65：代表相关色温为6504K的日光 标准照明体D：代表标准照明体D65 以外的各种时相日 光的相对光谱功率分布，又叫做典型日光（或重组日光）
颜色一定
黑体轨迹（普朗 克轨迹）
5.1 光源的颜色特性
5.1.2 色温
不同的光源其所发光的光谱功率分布有很大差异， 随之而来光源的光色也各不相同。我们将光源的光与 黑体的光相比较来描述它的光色。
色温：当某种光源的颜色(色度坐标)与某一温度下的 黑体颜色（色度坐标)相同时，就称此时黑体的温度为 该光源的颜色温度，简称色温，用符号Tc表示，单位 为开尔文，用“K”表示。
5.4 印刷标准照明条件
5.4.2
照明条件
(1) 反射样品照明条件 •照度均匀度〉80%的漫射光 •５００～１５００lx 亮调为主 暗调为主
•２～４根高显色性荧光灯灯管，灯管上加装反射灯罩和 漫散射隔板或毛玻璃，观察面上方１m～1.5m。 •北窗下的日光
5.4 印刷标准照明条件
(2) 透射样品的照明条件
20~25
第五章 光源的色度学
5.4 印刷行业的标准照明条件
5.4 印刷标准照明条件
5.4

印刷行业的标准照明条件
照明光源 照明条件 观察条件 观察样品时的环境色和背景色
5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4
5.4 印刷标准照明条件
5.4.1
照明光源
印刷行业所使用的光源可分为两种: 反射样品——D65光源 显色指数〉90 透射样品——D50光源
5.2 CIE标准照明体
实际参考：色光科学家测定夏至的陆地和海滨两区 域正午时分的日光色温为5000K和5500K ；蜡烛色 温一般在1800K,白炽灯在3000K（相当于早晨和黄 昏）,晴天为5200K,阳光直射下5000K,阴天下65009000K,深蓝的天空可以到20000K或以上
5.2 CIE标准照明体