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如何選擇合適的色溫,獲取最佳白光照明

發(fā)布時(shí)間:2015-04-01 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】在大多數(shù)人的思維里,白光位于黑體輻射軌跡上,而色溫高低分為暖白和冷白。這難道就是真相?黑體輻射軌跡真的是人們認(rèn)為的白光?本文就告訴你真正的答案。

2013年,研究人員 Rea 和 Freyssinier 的研究成果表明不同色溫的白光軌跡并不完全與黑體輻射軌跡重合。實(shí)驗(yàn)中觀察者評(píng)價(jià)的是燈箱內(nèi)的白色內(nèi)壁,照明光源包括2700K、3000K、3500K、4100K、5000K和6500K這六組色溫,每組色溫組里還分為七種不同 Duv值的光源。

如下圖所示,七種光源中的一種光源其色品位于黑體輻射軌跡上,其他六種光源的色品則較為均勻地分布于該組光源的等色溫線上。對(duì)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后,發(fā)現(xiàn)當(dāng)光源色溫低于4000K時(shí),觀察者認(rèn)為的白光色品坐標(biāo)位于黑體輻射軌跡下方,而當(dāng)光源色溫高于4000K時(shí),評(píng)價(jià)所得的白光色品坐標(biāo)位于黑體輻射軌跡上方。所以,黑體輻射軌跡上的點(diǎn)基本不是人眼所感知的白光。

如何選擇合適的色溫,獲取最佳白光照明
圖1
 
2014年,Smet 等人進(jìn)行了研究物體白度的實(shí)驗(yàn)。研究對(duì)象是燈箱中由投影儀照射的三維立方體,觀察者可通過(guò)控制投影儀來(lái)變換立方體的顏色從而調(diào)節(jié)出最符合觀察者預(yù)期的白光。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示,兩種心理物理學(xué)方法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明觀察者預(yù)期的最佳白光是色溫約為6000K、Duv為負(fù)值的光源,且當(dāng)光源亮度越來(lái)越高時(shí),觀察者感知的白光色溫越來(lái)越低?;谇叭说难芯浚憬髮W(xué)的研究人員進(jìn)行了相關(guān)的白光評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。如下圖所示,實(shí)驗(yàn)在一個(gè)客廳環(huán)境中進(jìn)行,照明光源采用的是可調(diào)光譜的 THOUSLITE LEDCube 光源,觀察者評(píng)價(jià)的是正對(duì)面的白墻區(qū)域以及桌子上的涂料色卡以及 X-Rite ColorChecker 色卡中的白色塊。

如何選擇合適的色溫,獲取最佳白光照明
表1
 
LED 可調(diào)光源照明色溫分別設(shè)定為6500K(標(biāo)準(zhǔn)照明體D65)、5000K(標(biāo)準(zhǔn)照明體D50)、4000K、3500K和2850K(標(biāo)準(zhǔn)照明體A)這五種。觀察者進(jìn)行評(píng)價(jià)的色貌屬性包括:墻面的明亮度、鮮艷度、溫暖屬性以及特定區(qū)域的白度、白色百分比、喜好性白色和特定區(qū)域(圖中紅線框起來(lái)的部分)的色調(diào)成分。
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對(duì)于色調(diào)成分的評(píng)價(jià)規(guī)則需要詳細(xì)的介紹,如下圖所示,純紅色、純黃色、純綠色和純藍(lán)色的光源色調(diào)成分分別為0、100、200和300,其他顏色則根據(jù)各單色所占比例進(jìn)行色調(diào)成分的評(píng)價(jià),例如偏紅的橙色其色調(diào)成分可能為30,而偏黃的橙色則色調(diào)成分可能為70。

如何選擇合適的色溫,獲取最佳白光照明
圖2
 
事實(shí)上,色調(diào)成分對(duì)觀察者心理感知的影響很大;偏藍(lán)色的照明光源(色調(diào)成分靠近300左右)使得房間給人的心理感知更冷、更明亮、更不鮮艷且更白;相反的是,偏紅色的照明光源(色調(diào)成分接近0或400)使得房間給人的心理感知更溫暖、更暗、更鮮艷且白度降低。

浙江大學(xué)等人的心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前人的研究結(jié)論十分相似(圖中實(shí)線為浙江大學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,虛線部分為Rea等人的研究結(jié)果),即光源色溫低于4000K時(shí),觀察者認(rèn)為的白光色品坐標(biāo)位于黑體輻射軌跡線的下方;而光源色溫高于4000K時(shí)情況則恰好相反。

如何選擇合適的色溫,獲取最佳白光照明
圖3
 
一個(gè)明亮房間看起來(lái)更冷、更不鮮艷且更白,而一個(gè)較黑的房間則會(huì)顯得溫暖、更鮮艷且白度較低。有意思的是,當(dāng)房間內(nèi)的照明變亮?xí)r,色卡顏色變得更為鮮艷,而整個(gè)房間的鮮艷度卻降低。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)置的房間中除了大面積的白墻外,只有小部分視野內(nèi)存在彩色物體。

照明光源的色溫和 Duv 值也對(duì)房間和物體的色貌產(chǎn)生了一定影響。高色溫或低 Duv 值的照明光源使得房間和物體更為明亮。照明光源在一定范圍內(nèi)的色溫的增加會(huì)降低房間的鮮艷度,隨后在光源色溫升至6000K時(shí)鮮艷度又會(huì)增加,這也從側(cè)面證明了色溫為6000K的照明光源是觀察者認(rèn)為的最中性的白光。

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