关于色温
色温是从事LED照明行业最不陌生的一个名词,客户总是对我们产品有各种各样性能要求。其中色温便是必不可少的性能指标之一。当我们观察一个发光体,我们希望有一个指标能够反映光源颜色的视觉影响。也就是能够定量的表述我们看到的场景的视觉感受。例如电影中杰克抱着露西站在泰坦尼克号船头吹海风享受自由与浪漫时,太阳刚要落山余辉撒在海面上(色温3000-4000k左右),此时给人的感觉是温馨惬意。而黑客帝国中大部分场景选择在不见一丝阳光的阴天(色温6500K-7500K)以衬托基努•里维斯的帅气和冷酷。可见这样一个心理物理量对描述我们看到的世界是十分有必要的。
19世纪末的英国物理学家William Thomson(又称凯尔文爵士,绝对温标发明人,我们上中学时物理老师提到的“20世纪初物理学的两朵乌云”就是这位天才老头76岁时演讲中的内容)认为,假定某一纯黑物体,能够将落在其上的所有热量吸收,而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话,它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。由于色的概念就是光谱的能量分布。所以,也可以说黑体的颜色随温度的变化而变化(只有黑体的光谱辐射量和温度之间存在精确的定量关系,所以其在辐射学中起了基准作用)。这样,我们就找到了一种用黑体色描述光源色的可能性。当发射体(光源)和某温度的黑体有最相近的色时,黑体的温度就称为相关色温。严格的说,任意光源的色只能说与某一温度黑体的色相近,不可能完全相同,所以我们更多的使用“相关”色温的概念。
那么根据这一原理,是不是所有的光源颜色都能用相关色温的概念来描述呢。我们看到有的装饰类灯具是呈现红、绿、粉等其他彩色系的,这样的光源也能用相关色温的概念来描述吗。前面提到,黑体在不同的温度下对应的颜色不同,将这些不同温度下对应的颜色的色坐标在色度图中表示出来并连成曲线(普朗克曲线)的话,我们发现这条曲线是经过了色品图中红色-黄色-白色-蓝色区域的。如果某一光源的色坐标离这条曲线越近我们就认为用黑体色表示光源色的可能性越大,那如果离曲线越远(比如绿色、粉红),我们就很难说它与某个颜色黑体发射能量的色“相关”。可见,用色温的概念来描述所有的光源是不准确的,那为什么我们在做LED照明灯具的时候总要考虑色温这样一个指标,有的客户给出的色温要求还很严格,但大多数客户需要的色温范围都在2500K-6500K之间呢?
我们知道当黑体温度在2500K-6500K时它对应的颜色在色品图中的坐标是落在整个白色区域的,也就是说这样一个色温段对应的光源给人的感觉主要是白光。在做功能性照明灯具时,我们希望我们的灯具满足照度需求的同时会给人舒适的感觉。而人在长期的进化过程中,为适应周围环境,人眼逐步的与自然光相适应。例如低纬度的人种日常看到的色温比较高,所以比较喜欢高色温(他们会感觉比较真实)。所以对人眼最合适的光源应该是与自然光色温最接近的光源。我们知道太阳可以认为是近似黑体的。所以,当灯具色品坐标与黑体曲线越接近,其与自然光给人的感觉就越接近。所以,用相关色温的概念来规范功能性照明灯具的性能是可靠的而且是必要且必须的。
总的来说,色温是我们为了能够准确描述日常生活中自己所观察到的环境而创造的一个物理量,由于每个人每个人种的视觉效果是存在差异的,所以它是一个心理物理量。一但涉及到每个各人,事情就复杂了。就像每个人的审美,你心中的女神,在我看来可能就是邻家小妹妹的感觉。如果是这样的话,那么它就是一个很主观的概念了。我们是否能够用主观概念描述客观事物呢。对于我们每个个人来讲当然是可以的,就像经济学中门格尔认为相同财货对每个人的价值是由个人对于该财货的欲望决定的一样(主观价值论)。但是,色度学作为一门物理学科为的是精确描述世界的客观属性,它需要用一个量来规范主观感受,这个量要兼顾到不同区域不同人种不同性别个人的视觉特性,要排除特例建立标准。这样看来,这个量就像社会政治历程中用民主投票决定不同个人的不同政见一样。国际照明委员会(CIE)在1931年就进行了这样一场“投票”,这一年,国际照明委员会提出了CIE标准色度观察者和色品坐标体系,并规定三标准光源;对测试反射面的照明观测条件进行了标准化,建立起CIE1931标准色度系统,奠定了现代色度学的基础。这样色温也就同色度学中的其他量(显指、色品坐标、光通量等)一起被“标准色度观察者”的视觉特性做为规范所描述。这场“投票”我们也没有参加,但是在色度学领域它对我们还是有利的。
我用天才老头凯尔文爵士说过的话结束这篇关于色温的讨论,为了这个日子的这一场雪花。——“我们都感到,对困难必须正视,不能回避;应当把它放在心里,希望能够解决它。无论如何,每个困难一定有解决的办法,虽然我们可能一生没有能找到。”
19世纪末的英国物理学家William Thomson(又称凯尔文爵士,绝对温标发明人,我们上中学时物理老师提到的“20世纪初物理学的两朵乌云”就是这位天才老头76岁时演讲中的内容)认为,假定某一纯黑物体,能够将落在其上的所有热量吸收,而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话,它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。由于色的概念就是光谱的能量分布。所以,也可以说黑体的颜色随温度的变化而变化(只有黑体的光谱辐射量和温度之间存在精确的定量关系,所以其在辐射学中起了基准作用)。这样,我们就找到了一种用黑体色描述光源色的可能性。当发射体(光源)和某温度的黑体有最相近的色时,黑体的温度就称为相关色温。严格的说,任意光源的色只能说与某一温度黑体的色相近,不可能完全相同,所以我们更多的使用“相关”色温的概念。
那么根据这一原理,是不是所有的光源颜色都能用相关色温的概念来描述呢。我们看到有的装饰类灯具是呈现红、绿、粉等其他彩色系的,这样的光源也能用相关色温的概念来描述吗。前面提到,黑体在不同的温度下对应的颜色不同,将这些不同温度下对应的颜色的色坐标在色度图中表示出来并连成曲线(普朗克曲线)的话,我们发现这条曲线是经过了色品图中红色-黄色-白色-蓝色区域的。如果某一光源的色坐标离这条曲线越近我们就认为用黑体色表示光源色的可能性越大,那如果离曲线越远(比如绿色、粉红),我们就很难说它与某个颜色黑体发射能量的色“相关”。可见,用色温的概念来描述所有的光源是不准确的,那为什么我们在做LED照明灯具的时候总要考虑色温这样一个指标,有的客户给出的色温要求还很严格,但大多数客户需要的色温范围都在2500K-6500K之间呢?
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我们知道当黑体温度在2500K-6500K时它对应的颜色在色品图中的坐标是落在整个白色区域的,也就是说这样一个色温段对应的光源给人的感觉主要是白光。在做功能性照明灯具时,我们希望我们的灯具满足照度需求的同时会给人舒适的感觉。而人在长期的进化过程中,为适应周围环境,人眼逐步的与自然光相适应。例如低纬度的人种日常看到的色温比较高,所以比较喜欢高色温(他们会感觉比较真实)。所以对人眼最合适的光源应该是与自然光色温最接近的光源。我们知道太阳可以认为是近似黑体的。所以,当灯具色品坐标与黑体曲线越接近,其与自然光给人的感觉就越接近。所以,用相关色温的概念来规范功能性照明灯具的性能是可靠的而且是必要且必须的。
总的来说,色温是我们为了能够准确描述日常生活中自己所观察到的环境而创造的一个物理量,由于每个人每个人种的视觉效果是存在差异的,所以它是一个心理物理量。一但涉及到每个各人,事情就复杂了。就像每个人的审美,你心中的女神,在我看来可能就是邻家小妹妹的感觉。如果是这样的话,那么它就是一个很主观的概念了。我们是否能够用主观概念描述客观事物呢。对于我们每个个人来讲当然是可以的,就像经济学中门格尔认为相同财货对每个人的价值是由个人对于该财货的欲望决定的一样(主观价值论)。但是,色度学作为一门物理学科为的是精确描述世界的客观属性,它需要用一个量来规范主观感受,这个量要兼顾到不同区域不同人种不同性别个人的视觉特性,要排除特例建立标准。这样看来,这个量就像社会政治历程中用民主投票决定不同个人的不同政见一样。国际照明委员会(CIE)在1931年就进行了这样一场“投票”,这一年,国际照明委员会提出了CIE标准色度观察者和色品坐标体系,并规定三标准光源;对测试反射面的照明观测条件进行了标准化,建立起CIE1931标准色度系统,奠定了现代色度学的基础。这样色温也就同色度学中的其他量(显指、色品坐标、光通量等)一起被“标准色度观察者”的视觉特性做为规范所描述。这场“投票”我们也没有参加,但是在色度学领域它对我们还是有利的。
我用天才老头凯尔文爵士说过的话结束这篇关于色温的讨论,为了这个日子的这一场雪花。——“我们都感到,对困难必须正视,不能回避;应当把它放在心里,希望能够解决它。无论如何,每个困难一定有解决的办法,虽然我们可能一生没有能找到。”
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