光源的色温和显色性

光源的色温和显色性

作为光源，除了要求光效高之外，还要求它发出的光具有良好的颜色。光源的颜色有两方面的意思：色表和显色性。人眼直接观察光源时所看到的颜色，称为光源的色表。显色性是指光源的光照射到物体所产生的客观效果。如果各色物体受照的效果和标准光源（黑体或重组日光）照射时一样，则认为该光源的显色性好（显色指数高）；反之，如果物体在受照后颜色失真，则该光源的显色性就差（显色指数低）。显色性也称演色性或传色性。下面举例说明色表和显色性的意义。

以前街道上的路灯采用高压汞灯，现在已采用高压钠灯等气体放电光源。如果从远处看高压汞灯，一定觉得它发出的光既亮且白。但是，当看到被它照射的人的面孔时一定不满意，看起来好像在脸上抹了一层青灰。这说明高压汞灯的色表并不差，但显色性不好。钨丝灯恰恰与之相反，它的光看上去虽然偏红、偏黄，但是受照物体的颜色却很少失真。也就是说，钨丝灯的色表不很好，但显色性很好。再看看低压钠灯的情况，低压钠灯的光色非常黄，如果将一块蓝布放在低压钠灯下面，布就变成黑色，这说明低压钠灯的色表和显色性都不好，而氙灯的色表和显色性都很好。

从上面4个例子可以看出，有些光源的色表和显色性都不好（低压钠灯），有些都很好（氙灯），有些色表好但显色性不好（高压汞灯），有些色表不好但显色性好（钨丝灯）。光源的色表和显色性既有区别，又有联系。

蓝色的布为什么到了低压钠灯下面就变黑了呢？要弄清这个问题，首先要对日光做一番分析。原来日光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等多种颜色的光按照一定的比例混合而成的。日光照到某一种颜色的物体（指非透明体）上，物体将其他颜色的光吸收，而将这种颜色的光反射出来。比如，蓝布受日光照射后，将蓝光反射出来，而将另外的光吸收，因此在人眼里看到的这块布就是蓝色的。正是由于日光本身包含了各种色光，再加上各种物体对不同色光的反射（在有些情况下是散射或透射）性能不一样。大自然才在日光的照射下显得五彩缤纷。低压钠灯则不然，它发出的光主要是黄光。当黄光照到蓝布上时，蓝布将黄光全部吸收，蓝布虽能反射蓝光，但是因为低压钠灯发出的光中基本上没有蓝光，也就

不能反射出蓝光来，因此在低压钠灯的照射之下，蓝布就变成黑色的了。钨丝灯的光谱能量分布是连续的，各种色光都有，因此一般的彩色都能反映出来，有较好的显色性。但是，因它的辐射能量分布偏重于长波方向，因此整体上看来光色偏红、偏黄，色表不很理想。

由以上讨论可知，光源的颜色从根本上来说是由它的光谱能量分布决定的。光源的光谱能量分布确定之后，它的色表和显色性也就定了。但是不能倒过来认为，由光源的色表可以确定光源的光谱能量分布。光谱能量分布截然不同的光源可以产生相同的色差，这就是所谓的“同色异谱”现象。高压汞灯发出的光尽管色表和日光接近，但它的光谱能量分布和日光相差很大，它的光谱中多青光、蓝光而缺少红光，这就是它使被照的人脸发青灰的缘故。

从光源的光谱能量分布和颜色，可以引入色温这个表示光源颜色的量。当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的这个温度就称为该光源的颜色温度Tc，简称色温（CT），用绝对温标表示。

对白炽灯一类的热辐射光源来讲，由于其光谱能量分布和黑体比较接近，所以可用分布温度Td来表示它的光谱能量分布，同时也表示了它的颜色。在可见光区光源的相对光谱能量分布与黑体在某一温度下辐射的相对光谱能量分布相似时，则黑体的这个温度就称为该光源的分布温度。由于光谱能量分布相同的光，其颜色必定相同，因此分布温度也就是色温。对于气体放电光源，其光谱能量分布很少与黑体的相似，所以对这些光源来讲，分布温度没有意义。

对于某些光源（主要是线光谱较强的气体放电光源），它发射的光的颜色和各种温度下的黑体辐射的光的颜色都不完全相同（色坐标有差别），这时就不能用一般的色温概念来描述它的颜色，但是为了便于比较，还是用了相关色温的概念。光源发射的光与黑体在某一温度下辐射的光颜色最接近，即在均匀色度图上的色距离最小，则黑体的温度就称为该光源发射的光的相关色温（CCT），显然，相关色温所表示的颜色是粗糙的，但它在一定程度上表达了颜色，如果和显色指数结合起来，就可在一定程度上表达光源的颜色特性。