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本文從“光的本質”切入技術創新,系統(tǒng)梳理六大核心內容:輻射度量與光度量的區(qū)別、人眼色彩視覺機制重要作用、光度量/色彩測量方法及誤差控制持續向好,最后對比濾光片式與分光光譜式測量的差異,構建光度色度學知識框架充足。
01光
在自然界中進展情況,電磁波是能量存在和傳播的一個重要形式,通常定義光學譜段從 0.1nm 的 X 射線到 0.1cm 的極遠紅外綠色化發展;而我們人眼能夠感知的范圍只是其中極小的一部分至關重要,通常是380nm~780nm,這個范圍內的電磁波能夠讓人眼產生視覺刺激用上了,從而形成光亮感和色彩感 提升行動。
可見光與電磁波譜
02輻射度量與光度量
a) 輻射度量的定義
在自然界中能力建設,電磁波是能量存在和傳播的一個重要形式,輻射度量是用能量單位描述輻射能的客觀物理量研究進展,是一個能量的表征形式無障礙;在輻射度學中通常研究輻射能的空間、時間快速融入、方向的分布發揮重要帶動作用,通常定義為輻射通量、輻射強度深入實施、輻射亮度等;
b) 光度量的定義
我們把定量地測定光的明亮程度的學科成為光度學發展空間,由光度學得到的規(guī)格化的明亮度叫做光度量效果。光度量都是用對應的電磁波輻射度量乘以光視效能得到的,是由視覺心理來評價物理量時得到的量足了準備,稱為心理物理量合作關系;
人眼視覺曲線圖
c) 輻射度量與光度量的對應表格及單位
03人眼的色彩視覺
前面提到的光度量科學是人眼對光的能量的感知,如果只有光度量的話深刻內涵,人眼看到的是一個灰色的世界傳遞,只有亮暗的差異;然而我們可以看到這個多姿多彩的世界深入闡釋,是因為我們眼球中視網膜中央有色彩感知的視錐細胞相關性;人眼視錐細胞主要集中在視網膜中央,所以人眼對顏色的感受會受視場角度的影響 物聯與互聯。
04光度量測試方法及誤差
兩個基本定理
1穩定、平方反比定理 : 連續(xù)光強光源在光接受表面的照度(illumination)與光源到接受表面距離之間的關系,即供給,照度值與該光源到接收面之間的距離的平方成反比優勢與挑戰。因此,理想的照度測量必須要能精確控制距離的大小解決方案,如果某光源在某一距離的照度值已知趨勢,除非其他條件影響,任何距離的照度都可以經計算獲得上高質量。
2一站式服務、余弦定理:一定面積上的光強,因入射角的不同而隨之變化攻堅克難,這是因為實際投影面積隨入射角的增大成比例的減少管理。這樣,在環(huán)境照明測試時雙向互動,探頭需要進行余弦校正來計算實際值效率和安。否則設計能力,就會產生相當大的誤差,尤其當入射角較小時深入開展,誤差更大提供有力支撐。
光通量 luminous flux
光通量的單位是流明(lumen), 是光度量的基本單位,表示可見光源單位時間內輸出的所有光能量建議。因此品率,光通量的測量要求能夠將所有的光能量收集到光探測器上,對于發(fā)散光源不斷發展,如 LED積極影響、燈源等,光通量的測量就比較困難緊密協作,這時就要用積分球把所有的光收集起來測試越來越重要。
在實際測試中,特別是燈具測試發揮重要作用,因為燈具測試通常需要把燈具放入積分球中做 4π 的測試醒悟,而燈具本身會對不同波長的光有選擇性吸收,從而帶來測試的誤差高質量,所以通常需要為積分球配置輔助燈也逐步提升,以消除燈具本身自吸收帶來的誤差。
光強(luminous intensity)
光強也是表征光源性能的物理量註入了新的力量。光源在指定方向上單位立體角內發(fā)射的光通量定義為光源在此方向上的光強重要的作用。光強的基本單位是坎德拉(candela), 相當于 1 流明 / 球面度(lm/sr)。對于光強度的測量去創新,CIE127-2007 做了相關測試規(guī)定積極回應,分為 A、B 兩種測試條件又進了一步,在實際 LED 測試中多種場景,通常采用 B 條件
A 條件:從點光源到探頭的距離為 316mm,探測器面積為 100mm2 規劃;
B 條件:從點光源到探頭的距離為 100mm擴大公共數據,探測器面積為 100mm2 ;
在 LED 光強測試中帶動擴大,由于 LED 的光強隨角度的變化比較大核心技術體系,如果 LED光軸跟系統(tǒng)光軸不一致將會導致很大的誤差,所以需要采用專用的 LED夾具來確保 LED 機械軸與測試系統(tǒng)光軸一致持續發展,降低誤差必然趨勢;
光亮度(luminance)
光亮度是指光源在給定方向上單位立體角、單位投影面積內發(fā) 射的光通量擴大,是表征人眼感知的光源或者發(fā)光表面的亮暗程度發展的關鍵。
光照度 illuminance
光照度是指單位面積所接受的入射光的量道路。在英制單位里,1 平方英尺的面積上接受到 1 個流明的光通量真諦所在,定義為 1footcandel指導。 公制單位中,當 1lm 的光通量均勻地照射在 1 平方米的面積上時充分, 光照度為 1 勒克斯(lux),10.76lux=1footcandle.
在照度測量時進一步完善,經常由于光線偏離垂直光軸而造成測試錯誤。這時競爭力,探頭就要配一個余弦校正器調整推進。由于余弦接受器仍然要投影到探頭上,因此機製性梗阻,余弦接受器的面積并不是探頭的面積建強保護,只是代表測試面積。
在實際應用中生產效率,什么時候用照度來表征,什么時候用亮度來表征效果,需要看具體的應用使用,一般出發(fā)點以人類眼睛的觀察角度為準,比如對于汽車前車燈密度增加,目的是為了照明有效性,所以通常測試照度,而對于汽車尾燈機遇與挑戰,目的是為了讓后面的人看到汽車廣泛關註,所以通常測試的是亮度;在道路照明中集成技術,目的是為了讓駕駛員能夠看清路面就能壓製,所以目前測試亮度的規(guī)范正慢慢取代原來照度的測試規(guī)范 ;
05色彩測量方法及誤差
色度學是涉及觀察者的視覺生理適應能力、照明條件更優美、觀察條件等因素,是一門由大量統(tǒng)計得到的測量科學防控;為了得到統(tǒng)一的度量效果成效與經驗,國際照明委員會 ( 簡稱 CIE) 基于每一種顏色都能用三個選定的原色按照比例混合而成的原理,建立了一套標準色度系統(tǒng) , 就是我們常用的 CIE 標準色度系統(tǒng)堅實基礎。
其中 S(λ) 為光源的光譜分布便利性;X、Y行動力、Z 為標準觀察者的光譜三刺激值提供有力支撐;x切實把製度,y 為 CIE1931 下的色坐標。
格拉斯曼定律:對于顏色相同的光最深厚的底氣,不管他們光譜組成是否一樣協同控製,在顏色混合中具有相同的效果,即凡在視覺上相同的顏色在顏色合成中都是等效的品質,而且混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色光的亮度總和利用好;但是該定律只適合于相加混合過程;這個概念在 LCD 背光模組中應用很重要解決問題;因為 LCD 是把白色背光模組分解為 RGB 三基色系列,然后再做混合得到各種顏色的光。
國際照明委員會(CIE)在 1931 年推薦的標準色度觀察者光譜三刺激值函數(shù)及相應的色品圖相互配合,至今在許多色度計量方面得到廣泛的應用慢體驗,使人們可以在統(tǒng)一的基準下進行顏色的計量測試和比較分析。但是在 CIE1931 標準色度系統(tǒng)的實際應用中發(fā)現(xiàn)了一些不足之處智能化,尤其是色品圖的不均勻性即在各色區(qū)中顏色感知差異的容限大小不等科技實力,于是 CIE 在 1976 年定義并推薦了改良的色品計算公式,得到色品均勻性比較好的色品圖建設,稱為 CIE1976 體系在此基礎上。
好的色品圖,稱為CIE1976體系
顯色指數(shù):
CIE 光源顯色性評價方法把在待測光源下物體色和在參照照明體下物體色的一致性進行量化前來體驗,稱為顯色指數(shù)自主研發。即對象在某光源照射下顯示之顏色與其在參照光源照射下之顏色兩者之相對差異。CIE 采用了一套共 14 種試驗色更加廣闊,其中 1 ~ 8 號共 8 種試驗色用于光源一般顯色指數(shù)(Ra)和特殊顯色指數(shù)的計算損耗,這 8 種試驗色代表了各種不同的常見顏色,而 9 ~ 14 是一些飽和色和皮膚色非常完善,專用于特殊顯色指數(shù)的計算性能穩定。
標準色樣
主波長:任何一個顏色都可以看作為用某一個光譜色按一定比例與一個參照光源(如 CIE 標準光源 A、B作用、C 等越來越重要,等能光源 E,標準照明體 D65 等)相混合而匹配出來的顏色規模,這個光譜色就是顏色的主波長近年來。
色溫及相關色溫:當光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時,黑體對應的溫度就稱為該光源的色溫發展目標奮鬥,用絕對溫度 K 表示技術先進。對于一般光源,它的顏色與任何溫度下的黑體輻射的顏色都不相同,這時用相關色溫來表示認為。在均勻色品圖中服務好,如果光源的色坐標點與某一個溫度下的黑體輻射的色坐標點*接近,則該黑體的溫度稱為該光源的相關色溫反應能力。
Ra 為平均一般顯色指數(shù)共謀發展,由 1 ~ 8 號試驗色求得的 8 個特殊顯色指數(shù)取平均值而得到。
CRI 在 LED 行業(yè)中通常是 R1~R14 的平均值針對適用場地的不同結構重塑,國際照明委員會 CIE聽得懂,一般把顯色指數(shù)分為五類。
06濾光片式及分光光譜式的差異
在光度高質量發展、色度學量測中全方位,CIE127 規(guī)定了有兩種測試方法,一種是采用光電二極管加上濾光片影響力範圍,把光電二極管的響應曲線修正為與人眼的響應曲線 ( 人眼三刺激值響應曲線 ) 接近大局,也就是用探測器來模擬人眼;另外一種是分光光譜法邁出了重要的一步,先測試光源的絕對能量光譜分布曲線有序推進,然后用 CIE127 規(guī)定的人眼響應曲線函數(shù)把能量轉換為光度和色度值;分光光譜法最初通常用于標準計量單位所采用的計量方法需求;濾光片法的優(yōu)點在于測試速度很快堅定不移,但是由于濾光片光譜透過率不可能完*與 CIE 標準曲線一致,因此一定會存誤差真諦所在。這種誤差會隨著待測樣品和環(huán)境而變化。
光度測試濾光片光譜失配曲線圖
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