“万物生长靠太阳”，太阳给予了地球无限的能量，万物方可显现出无限生机，人类才得以延续生存。太阳主要是通过光来传递能量的，不仅如此，太阳光带来的缤纷色彩让我们获得丰富的视觉享受。

今天课堂讲的题目是：  

光源

光是一种电磁波，一般以波长对电磁波进行分类，不同的波段有不同的应用：



对于色彩，眼睛可以感受到的范围是380nm-780nm (其中400nm-700nm较为显著)，可以说是电磁波的麟毛一角。在这个范围中，包含了几乎所有的色彩。日常看到的白光实际上都是由这个范围色光组成的。为了实现颜色评估的标准化，CIE（国际照明委员会）制定了应用于颜色评估的常用光源标准，并且制定了对不同光源的性能评价方法，下面分别予以介绍。


颜色评估常用的标准光源有四种：

（1）D65光源，平均日光。为各个行业常用光源，模拟白天的户外太阳光。


（2）A光源  白炽灯光。色光偏黄，主要用来模拟橱窗射灯和同色异谱的评估。


(3) F2，CWF光源，Cool White Fluorescent，冷白荧光。为北美商店常用光源，出口北美的产品通常有此光源要求。


（4）F11，TL84光源，窄频带白荧光。为欧洲商店常用光源，欧洲产品通常要求在此光源下评估。


光谱功率分布是指发光体的光谱密度（功率）与波长之间的关系，类似于物体的反射光谱。光谱功率分布是光源特性的最完整的表现，可以说是光源的指纹。不同类型的光源其分布曲线是不同的，380-780nm范围内的色光越平衡均匀，对于物体的颜色再现就越好。下面图是几种常用光源的光谱功率分布。


无疑光谱功率分布对光源的色光特性进行了最完整的展示，但是数据量很大，以5nm为间隔,380-780nm范围内有101个数据，不易于交流和传播。

对于不同的光源，眼睛能一眼识别的是其综合的色光偏向。CIE的xy色度坐标可以用来表示光源的综合色度位置。这个色度坐标的x轴上越大越红，y轴上越大越绿，若两者同时变小则向蓝相移动。其中坐标点（0.33,0.33）为纯白色，所以D65坐标点（0.31,0.32）为白色略带蓝色光。我们把它定义为色品。
   

常用的光源通常为白色，要么偏红偏黄，要么偏蓝，那么是否可以用一个参数来表征光源的色相呢？为此，CIE定义了色温CCT的概念来用一个参数表征光源色相特性。黑体（又称为完全辐射体）正常情况下是不发光的，当对其进行加热时，随着温度的不同，它会发出不同色相的光；那么就可以以对应的温度值来定义光源的颜色。当温度较低时，黑体会发出红光；当温度升高时，红光会向黄色转变；进一步升高，会发出白光；再高时，会发出蓝光。这样，随着温度的升高，发出的光的色相会在色度图中划出一个如下轨迹：


这个温度用来表示光源颜色时，称之为色温，此处使用的温度单位为开尔文（Kelvin，K）。比如A光源，其色温为2890K；D65光源，对应色温为6500K；F2光源，色温为4150K。

即使目视为相同色光的光源，照射在同一个样品上，反射的色光也有可能是不同的；有的灯光下样品的颜色丰满饱和；有的灯光下颜色单调难看；也就是说，不同光源的显色性能是不同的，这是由于光源的光谱能量分布不同造成的。

比如下面同为D65光源，但左边的显然所含色光更加均匀分布，样品的颜色在这种灯光下显色性能更好；相反，右边的出现了很多波峰和波谷，丢失了一些色光，这种灯光下样品的颜色可能会有一定的丢失。


基于此，CIE制定了显色指数CRI来描述光源的这种特性，指光源对于样品自然原色的呈现程度，范围为0-100，越大代表光源的显色性能越好。白炽灯及太阳光的颜色指数为100，TL84为86，CWF灯管只有65，所以在一般的荧光灯下样品的颜色无法得到很好的体现。

日光是各个行业最为常用的光源，但日光的模拟却是最难的。为了描述人造光源模拟CIE日光的相似程度，CIE制定了不同等级日光等级来评价模拟D65日光的品质。等级分为ABCDE级，其中A级最佳，与CIE的D65光源有很好的匹配；E级最差。

光源的强度或者亮度是很重要的指标，直接关系到照射到样品表面的光的强弱。国际单位是坎德拉（cd，candela）。1cd即1000mcd是指单色光源（频率540X10^12HZ）的光，在给定方向上（该方向上的辐射强度为（1/683）瓦特/球面度）的单位立体角发出的光通量。


但我们更关心的是光照射到样品表面的强度，一般用照度来表示，指单位面积上所接受可见光的光通量。单位勒克斯（Lx，Lux）。ASTM制定了相关的照度标准，用来更加准确地评估不同颜色深浅的样品。根据样品颜色推荐照度从下表看的很清楚，其中样品颜色为浅色推荐照度为540 Lx，其中样品颜色中等深度颜色，普通评估推荐照度为810-1880 Lx，其中样品颜色为中等深度颜色，需精确评估推荐照度为1080-1340 Lx，其中样品颜色为深色推荐照度为2150 Lx。


下表是各类光源的适用场所，大家可以根据需要选择相应的光源


课程小结
（1）光是一种电磁波，对于色彩，我们眼睛可以感受到的范围是380nm-780nm (其中400nm-700nm较为显著)
（2）颜色评估常用的标准光源有四种：D65光源，A光源，CWF光源，TL84光源
（3）对于不同的光源我们可以从色品，色温，显色指数和光谱功率分布等方面进行评价
（4）一般根据客户要求或相关标准来选择合适的标准光源。