2024-02-22
色温是光源除显色性以外的另一个重要的颜色指标,它是表示光线颜色的一种标志,与光源的光谱能量分布有关。一般来说,光线颜色越红,色温越低;光线颜色越蓝,色温越高。那么,光源色温越高越亮吗?光源色温高好还是低好?下文对此作了介绍,对色温知识感兴趣的朋友可以了解一下!
色温是用来表示光源的光色的标准,单位为K(开尔文)。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射来确定的。所谓绝对黑体是指不反射光也不透射光的物体,也就是能把光全部吸收的物体。比如在一块有密闭空腔的耐火砖中,在砖壁上凿开一个足够小的小孔,假设该小孔不会影响耐火砖的辐射。对该耐火砖进行持续加热,随着耐火砖温度不断升高,耐火砖内壁的辐射光的颜色随着温度的变化而变化,就像在不断加热铁块的过程中铁块由暗红变亮红、然后变黄、接着变白、最后变青一样。当现实生活中的光源(日光灯、自炽灯等)发出的光的颜色和黑体发出的光的颜色相同时,就用黑体在发这种颜色光的温度下的温度值表示该种颜色的光的色温,用绝对温度K表示,称为开氏温标。
从光谱学的角度来说,不同色温反映了不同颜色的光包含有不同频率的电磁波成分。由于不同频率的光子能量不相同,低色温光源的能量分布中红光辐射要多些,通常称为“暖光”;色温提高后,能量分布集中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。但是色温相同只是说明它们的光色相同,而其光谱分布可能会有很大不同。
色温是照明光学中用于定义光源颜色的一个物理量。当色温越高的时候,光源发出的颜色就越偏冷,大致是经历一个红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。
亮度是指发光体(反光体)表面发光(反光)强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源,在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比,定义为该光源单位的亮度,即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是坎德拉/平方米(cd/m2)亮度是人对光的强度的感受。它是一个主观的量。与光照度不同的,由物理定义的客观的相应的量是光强。这两个量在一般的日常用语中往往被混淆。亮度也称明度,表示色彩的明暗程度。人眼所感受到的亮度是色彩反射或透射的光亮所决定的。
当然二者虽然没有直接的关系,不过不同色温的光源,给人的感觉是不一样的,所以我们常常会以为色温高的光源更“亮”。暖白的色温是2700K~3300K暖白给人的感觉稳重、温馨,冷白5500K-6500K则显得“更刺眼”。
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。
这个问题没有绝对答案,因人、因时、因地、甚至因年龄而异。一般结合使用环境和功能,进行些个性化的选择就OK。
色温低的光色偏黄、橙,市场上习惯称为暖白。可能与早晚霞、烛光产生的联想和照明业宣称引导有关,很多人会觉得温馨、舒适、安逸、宁静,所以在有些环境(比如卧室)和局部区域(比如背景墙、商品展示……)有人用来营造、烘托相应的气氛和制造神秘感。
色温高的光色偏白、白蓝,市场上习惯称为正白、冷白。其中符合要求(不是商家乱标)的正白光,光色性好,即和自然光照射下的物体的颜色接近和非常接近,适合工作、生活、运动环境的照明,特别是精细操作和需要辨别物体颜色的工作。
和颜色使人产生冷暖感的原因不同,低色温的光使人感到温暖,并不是因为这种光能使人产生血压升高、脉搏加快等积极的生理反应,进而使体温升高才产生温暖感的,正相反,当人处在低色温的光环境(低照度)时,会有一种心情愉快、身心放松的舒适感。高色温的光给人清冷的感觉,也不是因为这种光有使人血压降低、脉搏减缓的作用,相反高色温(高照度)的光环境,能使人保持兴奋、警觉、注意力集中和产生适度的紧张感。
人们对不同色温的光之所以有不同的感受,主要是因为在人类漫长的进化过程中,由于对太阳和火光物理特性的适应,形成了人的视觉器官的特殊结构,以适应光线强度以及人的身体作息周期的变化。太阳的辐射光是连续光谱,在清晨和傍晚时色温较低,大约2000K-4000K,中午以及阴天时色温较高,大约5000K~7000K,在夜晚,人们利用火光照明,先是篝火、火把,后来发明了蜡烛、油灯,火光是色温较低的连续光谱。人类在长期的进化过程中,已经习惯于在白天高色温高照度的光照条件下打猎、捕鱼或田间劳作等生产活动,在劳动过程中,为了自身安全以及提高劳动生产率的原因,需要保持一种适当兴奋、警觉和冷静,于是在白色而明亮的阳光下,形成了能够在高频的呼吸、脉搏和心率下活动的身体机制。在清晨、傍晚以及夜晚,人们是处于低色温低照度的光环境中和家人团聚、休息,身心处于放松状态,有一种亲切、温暖的感觉。所以长期以来,人类就对日光和火光这两种光源的光色形成特殊的喜好和条件反射式的反应。于是,在人工光环境中,人类对高色温高照度和低色温低照度的光环境产生的反应就如同对日光和火光产生的反应一样。因此,不同色温的光也就使人产生了不同的冷暖感。
由于不同色温的光能给不同的冷暖感,所以寒冷地区的人们多喜欢低色温的暖光源,而热带地区的人们多喜欢高色温的冷光源。比如在欧美大约有80%~90%的住宅使用白炽灯,而亚洲的住宅多使用白或冷白色的荧光灯,就是这个原因。
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。
不同的工作环境应该使用不同的光源色温。研究表明:
成人4000K色温比较适合阅读,使用4000~5000K色温的LED光源台灯是合适的,这会令人亢奋,工作积极;从孩子阅读来说,一般一次阅读时间不超过1个半小时,且多是晚上,故使用3000K~3500K色温的光源是最适合的,含蓝光少,不伤眼,有利睡眠,有助于孩子的健康成长。
色温太高的话发出的光源是很亮很白的,这跟普通的日光灯没什么区别。最好是买4000K、4500K、5000K比较好。相对4000K的光比较黄,但也相对比较柔和。
不过如果要进行颜色对色,那么色温6000K时,视觉最敏锐,可以帮助观察者更加精准的判断物品颜色。目前国内的标准光源D65其色温就是6500K。
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