1666年，牛顿在家休假期间，得到了三棱镜，他用来进行了著名的色散试验。
一束太阳光通过三棱镜后，分解成几种颜色的光谱带，牛顿再用一块带狭缝的挡板把其他颜色的光挡住，只让一种颜色的光再通过第二个三棱镜，结果出来的只是同样颜色的光。这样，他就发现了白光是由各种不同颜色的光组成的。可以说牛顿是现代光学的奠基人。
光学发展到今天，我们了解到光是一种电磁波，并且具有波粒二相性。本文主要针对照明光源的特点和应用介绍光波、光谱和光的色温方面的知识。
首先光是能量。它有强度、方向和频率。它可以用许多不同的方式来测量。 它的能量通常以电子伏特为单位，以红移和速度为单位；速度以公里为单位，它的频率以赫兹为单位，而它的波长常以纳米为单位。光做为我们许多人认为理所当然的东西来说，它显然是重要的，足以从这么多方面来考虑!
可见光光谱是一个连续体的一部分。它是电磁波谱，它从伽马射线到无线电射线。而所有这些射线都以波的形式传播，具有不同的波长。波长是两个连续的波上的两个对应点之间的距离……就像一个海浪的顶部，到它后面的波的顶部。而可见白光是由约380纳米至约780纳米的波长组成。红外线的波长或频率比人类能看到的低，而紫外线的波长或频率更高。
把电磁波谱想象成一条河流，随着它的移动，速度不断加快。在它里面有不同的电流。每条水流都有它自己的波序。 运动的速度和波长决定了每个电流的颜色。 人类可见的这部分能量光谱是相当小的。 正如你所看到的，可见光谱的两端合并为黑色。
通常认为，人眼看到的颜色的波长范围大致从400纳米（紫）到700纳米（红）。400-700纳米（nm）的光被称为可见光，或可见光谱，因为人类可以看到它。这个范围以外的光对其他生物来说可能是可见的，但不能被人眼所感知。与窄波长带（单色光）相对应的光的颜色是用ROYGBIV缩写学到的纯光谱颜色：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。实际上当今的光学界，对于可见光谱的边界范围仍然存在着争议。有些人比其他人能看到更远的紫外线和红外线范围，所以红色和紫色的“可见光”边缘没有很好的定义。而且，在光谱的一端看得好并不一定意味着你能很好地看到光谱的另一端，同一个人在不同的年纪的可见能力也会发生变化。因此可见光谱确实没有绝对的限制。CIE将 “可见辐射（ILV术语编号17-1402）定义为 “能够直接引起视觉感觉的任何光学辐射”。CIE的定义补充了以下说明：”可见辐射的光谱范围没有精确的限制，因为它们取决于到达视网膜的辐射功率和观察者的反应能力。下限通常在360和400纳米之间，上限在760和830纳米之间”。
| COLOR | WAVELENGTH RANGE |
| Red | ~620-750 nm |
| Orange | ~590-620 nm |
| Yellow | ~570-590 nm |
| Green | ~495-570 nm |
| Blue | ~450-495 nm |
| Violet | ~380-450 nm |
相对色温（CCT）
相对色温CCT（单位为K），被语言滥用简化为色温。表征光源所发出的光的表面颜色
黑体辐射器的光谱功率分布（SPD）可以完全由其绝对值，或以开尔文（K）为单位的色温决定。相关色温（CCT）是对光源颜色外观的测量，由光源的色度坐标与黑体位置的接近程度来定义，是一个单一的数字，而不是指定色度所需的两个数字。不同SPD但色度相同的实际光源也会有相同的CCT。在图8的CIE 1976色度图中，绘制了六条等温线。光源的CCT可以通过将一条等温线从黑体位置延伸到光源的色度坐标来确定。例如，图8中的A点代表一个色度坐标为（0.24，0.59）的光源。该点位于3000K等温线上，因此该光源的CCT为3000K。
由于它是一个单一的数字，CCT比色度或SPD更容易沟通，导致照明行业接受CCT作为报告从电光源发出的 “白 “光的颜色外观的一种速记方法。大多数市售光源的CCT值通常在2700K到6500K之间。CCT值由照明行业提供，目的是为规范者提供光源发出的明显 “温暖 “或 “凉爽 “的指示。根据照明行业的惯例，低CCT值（2700K至3000K）的灯发出的光显得 “温暖”，而高CCT值（4000K至6500K）的灯发出的光显得 “冷”。这一惯例的确立可能是因为低CCT值的非电光源，如火，意味着温暖。然而，这个行业惯例可能会让很多人感到困惑，因为灯的CCT越高，光线就越 “冷”。
上图中的A和B点说明了CCT的另一个弱点，代表两个具有相同CCT（3000K）的光源。虽然A和B的CCT完全相同，但它们的色度非常不同，在眼睛看来也非常不同。A光源发出的光看起来是青白色的，而B光源发出的光看起来是紫白色的。为了解决具有相同CCT的灯具有不同颜色外观的潜在问题，照明行业利用颜色公差系统与CCT一起指定颜色一致性。
黑体曲线和重组的日光光谱之间有什么区别？
黑体光谱是一个在特定温度下发出辐射（黑体辐射体）的 “理论物体 “的光谱图。太阳经常被提到是一个接近真正黑体辐射体的物体，这使得根据普朗克定律计算太阳光谱变得相对简单。
然而，当我们讨论日光时，由于光线与地球大气层的相互作用方式，太阳光谱和日光光谱之间存在着区别。日光光谱本质上是具有某些波长的太阳黑体辐射，由于大气的相互作用（如瑞利散射）而被吸收和衰减。
简而言之，地球大气层中的各种气体稍微改变了黑体光谱，但并非不重要。特别是，蓝光被氧气吸收和散射，因此减少了由此产生的日光光谱中的蓝色数量。
总的来说，这些调整就是我们所说的重构。因此，CIE开发了一系列的D系列光源，以反映这种情况，并更准确地区分日光和黑体辐射。
如果你仔细看一下色度表，你会注意到在5000K处有一个 “跳跃 “发生。这是由于在色温低于5000K的情况下，从A光源转变为色温高于5000K的D光源。因为A光源是黑体位置，在色温低于5000K时，黑体和日光位置是相同的。
确认这一点的一个直观方法是，看看D50和D65的色度点在哪里。事实上，你会发现它们正好位于日光点上，而不是黑体点上。
我们应该选择哪个？
首先，如果色温低于5000K，那么这两种定位器是一样的，因此没有必要选择。如果色温高于5000K，你是使用日光还是黑体定位主要取决于你的照明应用和需要。也就是说，日光光谱和定位是比较常用的。如果你最终想模仿自然日光或任何D系列的照明剂，日光光谱和定位可能将是你更好的选择。
CIE 标准照明体
为了描述一个非自发光源的颜色，必须对所使用的照明剂有详细的了解。国际照明委员会CIE（Commission Internationale de l’Éclairage）已经定义了一些光谱功率分布，被称为CIE标准光源，为比色问题提供参考光谱。这些光源由一个字母或字母-数字组合表示。它们的光谱功率分布（SPD）在以下数字中被归一化为波长为560纳米的100值。
CIE光源A、B和C
CIE光源A和C最早的三种标准光源是在1931年推出的。照明剂A代表白炽灯钨丝灯。
“[CIE标准光源A]旨在代表典型的、家用的、钨丝灯照明。它的相对光谱功率分布是温度约为2856K的普朗克散热器的光谱功率分布。CIE标准光源A应在所有涉及使用白炽灯的测色法应用中使用，除非有特殊原因需要使用不同的光源。” [CIE测色法标准照度，1999] 。
照度剂B和C分别代表直接和阴暗的日光。它们可以通过使用在光谱的红色部分具有高吸收率的液体转换滤光片从照明剂A衍生出来。 由于它们在400纳米以下波长的缺陷，例如在使用荧光增白剂时很重要，照度B和C被认为是被废弃的，而支持CIE D系列的照度。CIE照明剂A、B和C的实际实现是可能的，因为它已在标准中定义。
CIE D系列照明体
CIE D系列照明体是一个照明体系列，是在1964年根据对真实日光的大量测量而统计出来的。虽然在数学上有描述，但它们很难通过人工实现。常用的照明体D50、D55和D65的相关色温（CCT）与它们的名字所暗示的数值略有不同。由于在标准确定后，对普朗克定律中的一个常数因素的估计进行了修订，相关色温有了一些偏移。例如，D50的CCT是5003K，D65的CCT是6504K。
“CIE标准光源D65]旨在代表平均日光，其相关色温约为6500K。CIE标准光源D65应在所有需要代表日光的色度计算中使用，除非有特殊原因需要使用不同的光源。众所周知，日光的相对光谱功率分布会发生变化，特别是在紫外线光谱区域，随着季节、时间和地理位置的变化而变化。然而，在获得有关这些变化的更多信息之前，应使用CIE标准照明剂D65。” [CIE标准照度计，1999] 。
CIE照明体E
CIE照明体E这是一个假设的参考辐射器。CIE光源E中的所有波长都被平均加权，相对光谱功率为100.0。由于它不是普朗克辐射器，所以没有给出色温，然而它可以通过CIE D光源近似，其相关色温为5455K。
CIE照明体系列F
CIE照明体F12 ，F照明体代表了不同类型的荧光灯源的典型相对SPD。例如，照明剂F2描述了CCT为4230K的冷白光，F8模拟5000K的日光标准照明剂D50，F11代表4000K的三波段光源。
Was this helpful?
7 / 0