LED照明技術(shù)之光色學(xué).ppt

1、,照明光色學(xué)講解,鼎暉/一半 陳列,照明光與LED,目錄,光色和視覺 三刺激值和視覺理論 光波長顏色范圍 不同光波長辨認(rèn)曲線 7種光色、3原色、光色分辨 光色一般性質(zhì) 色度圖：CIE1931色度圖、CIE1960色度圖、CIE1976色度圖 麥克亞當(dāng)橢圓和色差 光色相加混合 照明光色 各種色溫光色 各種自然色溫光 各種色溫光色色溫偏離度、色容差、色溫最小分辨 CIE重組太陽光、ansi377.2008、熒光燈 顯色性、視覺適應(yīng)、CRI、R9 和被照物體反光特性 視覺在各色溫光照下對色彩的自適應(yīng) 各色溫照明光應(yīng)用 各種色溫光特性及應(yīng)用 雙色溫照明,光色和視覺,本篇討論的光和光色均以視覺主觀評價為

2、依據(jù)， 不十分考慮物理學(xué)方面的定義，甚至也不十分考慮醫(yī)學(xué)角度。,三刺激值和視覺理論,注意紅色視覺有兩個山峰可以說明紫色視覺特性。 圖能說明視覺某些特性但不能完全解釋視覺醫(yī)學(xué)原理。就醫(yī)學(xué)生理目前尚有許多問題尚未完全解決。,光波長顏色范圍,不同光波長辨認(rèn)曲線,人眼對光譜顏色的差別感受性，對黃和青特別敏感。,不同光波長敏感曲線,人眼（錐體視覺）對光譜中綠光最敏感。RGB=1：4.5907：0.0601。,7種光色、3原色、光色分辨,眼睛從大類上只能分辨出上述9種光色,但是人眼分辨各種光色的差異性能力相當(dāng)強，從這個意義上講光色是萬紫千紅。,9色：紅、橙、黃、草綠、綠、藍(lán)綠、藍(lán)、紫、白,7色：赤橙黃綠藍(lán)

3、靛紫,3原色：RGB,4原色：紅、黃、綠、藍(lán),7種光色,3原色 RGB,4色 RYGB,補上黃色這個重要光色，再加白光成9色：紅、橙、黃、草綠、綠、藍(lán)綠、藍(lán)、紫、白,24萬色,萬紫千紅：美術(shù)系統(tǒng)各種深淺不等算不同顏色，而照明光色則不分亮暗，上圖之中有些圖案按照明光合并算相同光色。,光色一般性質(zhì),在講述照明光色前，先梳理一下光色一般性能。,色度圖：CIE1931色度圖、CIE1960色度圖、CIE1976色度圖,CIE1931色度圖，不均勻色度圖坐標(biāo) x，y,CIE1960色度圖，均勻色度圖坐標(biāo) u，v,CIE1976色度圖，均勻色度圖坐標(biāo) u，v,三種色度圖均現(xiàn)均在應(yīng)用，1931符合大眾習(xí)慣，

4、1960 用于色溫偏離定義，1976用于定義色差,CIE1960色度圖，可能要廢棄應(yīng)用,CIE1931色度圖,CIE1960色度圖,CIE1976色度圖,麥克亞當(dāng)橢圓和色差：在IEC1931中各橢圓中心到邊的距離各有不同，色差卻是一致的。,光色相加混合,2色混合（直線）：3色混合（三角形） ：4色混合（4邊形）,色差,照明色差用1976色度圖中距離表示，注意： duv 不要少了二個小撇。,A,B,照明光色,照明光色有各種色溫。在人工光源方面還牽涉光溫偏離度和顯色性等問題,各種自然色溫光色,我們知道色度圖中有根黑體輻射軌跡線，只要光色點靠近軌跡線，就是不同色溫照明光色。標(biāo)準(zhǔn)照明白光以6504K（

5、CIE D65）為中心點，普通人眼感覺最白。色溫往高：光色逐漸由白-淺藍(lán)-藍(lán)之間變化（6500K15000K），色溫向低：光色逐漸由白-淺黃-黃-橙-橙紅-紅之間變化（6500K1800K）。 自然是奇妙的，絕大數(shù)天然光源均非常吻合黑體曲線。陽光在陰天空光 6000K-7000K、天氣晴朗的藍(lán)天薄云天空光 13000K、藍(lán)天白云下色溫最高約19000K25000K（背陰處），而傍晚時分紅日映照彩霞下色溫較低約4000K，而篝火燭光等天然光源色溫最低能到1800K。,光色優(yōu)劣和色溫偏離度,光色優(yōu)劣：光的顏色好像沒有優(yōu)劣之分，但是照明用的光色卻是個例外。照明光色有考核優(yōu)劣指標(biāo)：uv，稱為色溫偏離度

6、。偏離度愈小愈好uv=0最佳，但由于氣象因素自然陽光平均+ uv 0.001稱CIE重組日光，因此色溫大于4000K需要+ uv 0.001 。,CIE重組日光,光色優(yōu)劣和色溫偏離度,人有時感覺LED照明有種莫名不舒適感，其中之一的原因就是uv超標(biāo)太大在作怪。我們知道色度圖中有根黑體輻射軌跡線，只要光色點靠近軌跡線，就是不同色溫照明光色?？拷潭然蛘咧v重合度就用uv標(biāo)定，uv 是 CIE 1960色度圖中等溫線上偏離黑體輻射軌跡線距離。上偏用+uv，下偏用-uv。標(biāo)準(zhǔn)色溫白光以6504K為中心點，普通人眼感覺最白。色溫向高：光色逐漸由白-淺藍(lán)-藍(lán)之間變化，色溫向低：光色逐漸由白-淡黃-黃-橙-

7、橙紅-紅之間變化。一般上偏感覺光色發(fā)綠，色溫從低到高：橙綠-黃綠-綠-藍(lán)綠之間變化。下偏感覺光色發(fā)紫色，色溫從低到高：橙紫-黃紫-紫-藍(lán)紫之間變化。,光色優(yōu)劣和色溫偏離度,6500K3000K,uv=0.02 uv=0 uv =0.02,色容差,與標(biāo)準(zhǔn)光色的誤差：色容差，上圖為色容差7 （階），熒光燈標(biāo)準(zhǔn)是小于5 。,5 step,ANSI C78.377-2008 LED標(biāo)稱CCT和容差,注意：式 4) uv = 57700(1/T)244.6(1/T)0.0085。 是為了與熒光燈兼容。并不是CIE重組日光。,色溫最小分辨,單位urd現(xiàn)在一般不用，而用uv， uv一般認(rèn)為0.0001就可分

8、辨，每0.0001，在2000K：12K；6500K：1020K,色溫最小分辨 2000K:4K= 1urd ;10000K:100K= 1urd,凱萊 K.L,色溫最小分辨= 1urd,mired 麥萊德 micro reciprocal degree,顯色性CRI,一般顯色性Ra,R9,被照物體反光特性,視覺在各色溫光照下對色彩的自適應(yīng)性,一般顯色性Ra,標(biāo)定 R1-R15色樣。當(dāng)把一個光源與參照標(biāo)準(zhǔn)光源進行比較，指數(shù)值為 100%。即R1-R15顯色性。 一般顯色性Ra，僅標(biāo)定R1R8。,R9紅色顯色性,鑒于白光LED中 紅色顯色性太低，而一般顯色性Ra又不包含R9，因此能源之星特另列要

9、求LED R9 0。,被照物體反光特性,本質(zhì)上物體顏色是由于被照物體反光特性引起，但由于照明光顯色性不同，就存在視覺差異。,視覺在各色溫光照下對色彩的自適應(yīng)性,雖然高低色溫之間光譜中紅藍(lán)光比列差距驚人，但視覺顏色并無明顯差異，這個特性稱視覺適應(yīng)性,A燈,D65,在3000K光照下視覺從上圖變成下圖,各色溫照明光應(yīng)用,照明光各種色溫的特征和用途 雙色溫室內(nèi)照明,照明光各種色溫的特征和用途,一般來說7000K到10000K藍(lán)冷白給人精神振奮、豪情滿志的感覺（注1），適宜軍事訓(xùn)練、運動。5000K到7000K冷白給人注意力集中、仔細(xì)、嚴(yán)肅的感覺，最適宜精細(xì)工作、學(xué)習(xí)、思考；4000K到4500K中性

10、白，給人快樂，喜悅的感覺，適宜游戲、歌舞、開派對、晚餐會。而2500K到3500K暖色溫則給人溫馨，溫暖舒適、情意綿綿的感覺，適宜戀愛、給小孩講故事等（見表）,下面針對普通居家和醫(yī)院兩個具體場合的色溫用途： 普通居家有臥室、客廳、餐廳、過道、陽臺、衛(wèi)生間、書房、廚房、儲物間、兒童房等。臥室應(yīng)用暖白色溫最符合溫馨、溫暖、情意綿綿的情調(diào)?？蛷d、餐廳、過道、陽臺、衛(wèi)生間均需要快樂、喜悅氣氛，應(yīng)用中性白色溫很恰如其分。書房由于主人身份不同可不相同，以休閑閱讀為主則用中性白，而學(xué)術(shù)研究型則用冷白更好。 廚房和儲物間均可定義為操作場所，因此應(yīng)該用冷白光色溫。兒童房的照明對于不同年齡階段，不同的活動內(nèi)容是需

11、要不同色溫。低齡嬰兒睡眠前可能偏好暖白，而較大兒童游戲時則喜歡中性白。 醫(yī)院有門診室、化驗室、藥房、候診室、吊針室、病房、手術(shù)間、搶救室等。門診室、化驗室、藥房均可定義為工作場所，適用冷白光色溫。其中牙科常用色卡法鑒別病人牙齒色度，需要用到白熾燈局部照明。候診室、吊針室、病房等場合為了減輕病員緊張情緒用中性白。手術(shù)間屬于高度精細(xì)工作，一定要用冷白光色溫室內(nèi)照明，而手術(shù)無影燈不但要求用冷白光色溫（6500K）且要高顯色性（CRI 90）低反光眩光等 。搶救室需要既有條不紊又快速反應(yīng)的氛圍，模擬白天有直射陽光的雙色溫照明較好。大面積室內(nèi)照明用冷白光色溫（6500K），搶救床和醫(yī)療儀器等主操作區(qū)域另

12、外再用較高照度中性白(4500K)模擬直射陽光作區(qū)域照明。,（注1）藍(lán)天白云的晴朗天氣下太陽直射光色溫4000K5000K，背陰處色溫7000K15000K。此時遠(yuǎn)望藍(lán)色天幕給人精神振奮、豪情滿志的感覺。 （注2）運動場館的照明色溫4500K5000K，需要布置些類似藍(lán)色天幕的東西。 （注3）雙色溫照明：室內(nèi)大面積照明用冷白光色溫（6500K），搶救床等區(qū)域用較高照度中性白(4500K)照明。,雙色溫室內(nèi)照明,雙色溫室內(nèi)照明是個全新的照明理念。在雙色溫照明系統(tǒng)里，人會感覺愉悅輕快，被照明人物特別顯靚麗。根據(jù)主題燈安裝方式的不同，照明效果會表現(xiàn)出多樣性，有逆光照明、側(cè)光照明等，它的應(yīng)用將使得室內(nèi)

13、照明更加人性和藝術(shù)。 LED燈具的光指向性好也不含紅外線且能調(diào)節(jié)色溫等特點很適合用于雙色溫照明，使LED有了一塊不同于傳統(tǒng)燈具的新拓展領(lǐng)地,自然雙色溫現(xiàn)象,白天晴朗的天氣，縷縷金色的陽光透過南面窗戶悄無聲息地落在屋內(nèi)。柔柔的陽光，讓我們感受到溫暖、愉悅和光明。這是最普通的白天有直射陽光戶內(nèi)自然光照。假如你仔細(xì)觀察的話就會發(fā)現(xiàn)，太陽直射光斑內(nèi)的色溫和旁邊室內(nèi)其他地方的色溫是不一樣的，金色的直射陽光一般色溫3800K4900K，偏暖白到中性白，而旁邊的色溫是5500K6500K，偏冷白。因為直射陽光色溫受大氣微粒和時間緯度影響，而旁邊的色溫受藍(lán)色天空光和白云光影響較多。不但色溫差異明顯，照度差異更

14、大，太陽直射光斑內(nèi)的照度一般有60，000lx到10，000lx還超，旁邊的照度僅600lx到1600lx還不足。這就是自然陽光雙色溫光照現(xiàn)象。,自然雙色溫現(xiàn)象,自然雙色溫光照現(xiàn)象,自然雙色溫光照現(xiàn)象，假如參照現(xiàn)代照明理論分析貌似詫異，色溫劇烈不均勻，照度劇烈不均勻。然而我們?nèi)祟愰L期孕育在這種天然光照環(huán)境之中。實際上在雙色溫照明系統(tǒng)里，人還明顯有愉悅輕快的心理感覺，同時被光照人物顯得特別靚麗。,人工雙色溫室內(nèi)照明,人工室內(nèi)照明可以模擬白天有直射陽光的室內(nèi)雙色溫光照，即室內(nèi)整體照明用冷白色溫（5000K6500K），主題區(qū)域照明用較高照度中性白(或暖白)色溫（2700K4500K）。比如：舞蹈學(xué)院的舞蹈考場，需要明艷亮麗的氛圍。室內(nèi)整體照明用冷白光色溫（5700K）led格柵燈，照度300lx，考生舞蹈區(qū)域另外再加led燈具中性白(4000K)模擬直射陽光作區(qū)域照明，照度2500lx。考場中女考生旋動舞步，在4000K側(cè)逆光照射下，絲絲秀發(fā)閃耀著圈圈光環(huán)，特別絢麗多姿。,人工雙色溫室內(nèi)照明,雙色溫室內(nèi)照明一般要求，室內(nèi)整體照明用冷白光色溫（5000K 6500K），照度100lx300lx。主題照明用中性白或暖白色溫（2700K4500K），照度至少超過整體照明5倍，500lx1500lx。主題照明光斑可以圓形也可方形或其他，但要與