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同一灯具内的三个光源为什么有两种色度?

2021-07-13 17:26:47 John Dunn 阅读:
当我们在贝亚德卡廷植物园吃午饭时,我抬头看天花板,注意到一个灯具。它有三个光源,但这当中有一个看起来与其他两个不同。这种差异反映了色温的差异。然而,我更喜欢使用更广义的术语:色度。

当我们在贝亚德卡廷植物园(Bayard Cutting Arboretum)吃午饭时,我抬头看了看天花板,注意到下面这个灯具。fgbednc

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图1:这个吸顶灯内有三个不同色温的光源。fgbednc

它有三个光源,但我发现这三个光源中有一个看起来与其他两个不同。这种差异反映了色温的差异。然而,我更喜欢使用更广义的术语:色度(chromaticity)。fgbednc

下面来看一下以下这张取自维基百科的色度图,我在其中添加了一些注释。fgbednc

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图2:这张图显示了从有源光源发射出的、面向人眼的光的外观。fgbednc

这张图以及其他各种图的重点,是呈现从有源光源发射出的、面向人眼的光的外观。带有发光磷光体(红色、绿色和蓝色)的彩色电视所产生的色度就属于这类图表。这类光源无法产生整个色度空间,但可以呈现出其中足够大的部分,从而创建可接受的观看图像。fgbednc

一种特别受关注的光源是加热的黑体辐射体。当这类物体变得越来越热时,其色度会沿着图2所示的轨迹,即那条弯曲的黑线发生变化。fgbednc

白炽灯的灯丝不是黑体,但加热的灯丝非常接近于提供黑体辐射。可以将加热灯丝的色度称为色温,而白炽灯就具有这种特性。fgbednc

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图3:白炽灯的色温特性。fgbednc

非白炽光源也可以用色温来表征。这适用于紧凑型荧光灯(CFL)和LED灯。fgbednc

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图4:CFL和LED两种光源也可以用色温来表征。fgbednc

请注意,这两种非白炽光源的额定色温为2700°K,非常接近图3中两种白炽灯的色温。CFL和LED这两种光源实际上不会变得那么热,但它们的色度与白炽灯相似。在我看来,这种相似是种理想的特征。fgbednc

两种类型的非白炽光源也可以获得更高的色温等级,如下所示。fgbednc

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图5:可以获得更高色温等级的非白炽光源。fgbednc

请注意这两种光源的描述中使用了“日光”一词,它伴随着更高的色温。然而,当用于室内照明时,它们较高的色温让我很伤脑筋,因为这种照明似乎会产生刺眼的眩光。正如最近我在《LED路灯设计带来两种安全隐患!》一文中所讨论的,这也是使道路照明发生眩光的一个重要因素。fgbednc

回到图1,左边的灯泡很可能是5000°K的额定光源,而右边的另外两个灯泡则可能是2700°K的光源,尽管我无法直接确定这一点。fgbednc

毫无疑问,餐厅管理人员很可能对我所做的任何调查工作不(不)明(屑)就(一)里(顾)。fgbednc

网友评论

· Dr R. Ocayafgbednc

所以你基本上是说我的蓝色可能是你的绿色,等等?我认为这与我们眼睛中光锥的构成有关——它们应该或多或少相同!fgbednc

· John Dunnfgbednc

哦,天哪,不!色觉与色温完全不同,色盲是一类极端的例子。(这又是另一个不相关的讨论话题了。)fgbednc

我有时会向双眼视力都正常的人推荐一个实验。fgbednc

舒适地坐下,把手摊平捂住一只眼睛。不要试图闭上被遮住的眼睛,不要眯眼或做类似的事情,而是只安静地坐着,睁一只眼,但将它遮住几分钟。要有耐心。fgbednc

下一步是揭开那只眼睛并开始交替地来回眨眼,同时观察周围环境,先用一只眼睛,然后用另一只眼睛,然后用第一只眼睛,然后用第二只,左、右、左、右…当你这样做时,你会注意到你面前明显的颜色会因你使用的眼睛而有所不同。fgbednc

这种效果可能会在一分钟左右消失,但你会暂时改变你左右眼睛视锥细胞的敏感度,你的颜色感知也暂时受到影响,但你面前的实际颜色却不会改变。fgbednc

· bdcstfgbednc

天啊!这唤起了我对贝亚德卡廷植物园的童年记忆。如果你喜欢绿色,那是个好地方!你知道为什么剧院里的演员休息室被称为绿色房间(green room)吗?因为这是最适合休息的自然颜色。这也解释了为什么这么多城市居民渴望到乡下去度过假期。如果你进行过任何数码照片、视频工作或电影摄影,你就会意识到色温控制——通过手动或自动方式使用它来获得最自然的照片。在后期制作中,可以使用颜色调整(color timing)软件有意地改变场景的感觉,而不管相机是否进行了补偿。你所说的眼睛实验是大自然内置的自动色温控制机制,我们以电子方式模拟。fgbednc

对于室内照明,大多数人更喜欢4000K左右的更刺眼的高色温光,因为这会让他们感觉更有活力。我个人更喜欢 2700-3000K,更红。基于几千年来发展起来的内置神经机制,我们跟踪白天从黎明到中午到黄昏的色温变化。较蓝的光使我们的昼夜节律与起床时间同步。而如果天晚了,红色的灯光表明是时候打开褪黑激素并准备睡觉了。fgbednc

除了色温,在讨论人造光源时,我们还需要描述另一个参数,显色指数(CRI)。这指的是光源在渲染颜色方面与自然白光的接近程度。通过混合原色来产生白色的RGB光会达不到要求,因为它不具备白光的所有波长!白光LED使用磷光体将蓝色LED光转换为白色,这样就可以重新辐射类似于自然光的波长光谱。fgbednc

· John Dunnfgbednc

那个植物园是我们经常去的地方之一。那里的豪宅是卡廷家族的避暑别墅,而不是他们的主要住所。fgbednc

一个烟囱上有以下铭文:fgbednc

Wm: Bayard Cutting He built me Ao: Dmi: 1886fgbednc

(本文授权编译自EDN美国版,原文参考链接:Chromaticity in the eye of the beholder。由赵明灿编译。)fgbednc

本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 老外真是多见怪,三个灯泡两种颜色,肯定是坏了一个换了。
John Dunn
John Dunn是资深电子顾问,毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。
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