光源的光度学和色度学指标有哪些？显色性怎么评价？

光源的光度学和色度学指标有哪些？描述光源的性能指标有很多，其中就包括光通量、光强、光亮度、照度等光度学指标，还包括色温和显色性等色度学指标。对于色度学中的显色性指标，许多的朋友不是很了解。本文对光源的显色性作了详细的介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

光源的光度学和色度学指标介绍：

1.光源的光度学指标

光源的光度学指标主要有四个：光通量、光强、光亮度、照度，分别如下：

（1）光通量

表示光源在单位时间内发射出的光量，单位：流明（1m）。这个量是对光源而言，用来描述光源发光总量的大小。

（2）光强

发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量，单位：坎德拉（cd）。光强表明发光体在空间发射的会聚能力，光强越大，光源看起来就越亮。

（3）光亮度

表示发光面明亮程度，等于发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。单位：坎德拉/平方米（cd/m2），也称尼特（nt）。亮度不仅取决于光源的光通量，更取决于等价发光面积和发射的会聚程度。

（4）照度

表示物体被照亮的程度，用单位面积所接受的光通量来表示，分为水平照度和垂直照度，单位：勒克斯（1x）。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。照度的数值可以用照度计直接测得。

2.光源的色度学指标

光源的色度学指标也就是光源的颜色指标，主要有两个：分别是色温和显色性。

（1）色温

黑体即完全辐射体，是一种能够把落在它表面上的任何波长的辐射全部吸收的物体。随温度增加，黑体发光的颜色变化顺序依次为红→橙→黄→白→蓝。当某种光源的颜色（色品坐标）与某一温度下的黑体颜色（色品坐标）相同时，就称此时黑体的温度为该光源的颜色温度，简称色温，用符号Tc表示，单位为开尔文，用"K”表示。色温是由光谱功率分布所决定，色温越高，颜色越偏向短波部分，色温越低，光色越趋向于长波，即趋于红黄色。

（2）显色性

光源的显色性是描述光源颜色特性的另一个方面，即物体在光源照明下所呈现颜色的真实性。可表述为：在某光源照明下所呈现颜色效果与在日光或黑体辐射照明下的一致性。光源显色性一般用显色指数来表示，该指标代表相同样品在某种光源下与日光下观察时接近程度，显色指数的范围为0-100，数值越高，表示在这种光源下观察颜色的效果越好（与日光越接近），反之则越差。

光源显色性的评价方法：

光源显色性的评价方法是将标准样品分别放在待测光源和参照标准光源下观察，较两个条件下的颜色，颜色偏差越小，则表明待测光源的显色性越好。这14个孟塞尔颜色的前8个颜色样品是明度基本相同、色调不同的颜色，用于计算一般显色指数Ra（即这8个颜色的平均色差），而用这14个颜色样品单独计算的色差称为特殊显色指数 Ri计算一般显色指数Ra和特殊显色指数Ri的公式见公式。

一般显色指数Ra反映了光源的平均照明效果，但不能反映对个别颜色的效果，因此，有时需要针对某个区域颜色照明有特殊要求时，除了要考虑一般显色指数外，还要考察相应的特殊显色指数。

CIE还规定：待测光源色温不高于5000K时，用完全辐射体（黑体）作为参照标准光源，待测光源色温高于5000K时，用标准照明体，作为参照标准光源。参照光源的显色指数Ra=100，当在待测光源下与参照标准光源下的标准样品颜色相同时，则此光源的显色指数为100，显色性最好，反之，颜色差异越大，显色指数越低。在计算显色指数时还要考虑不同光源照明引起的色适应，因此需要进行色适应修正，计算公式较复杂，具体如下：

1.计算测试光源的相关色温，并依据其相关色温值选择相应的参考照明体。具体而言，若其相关色温小于5000K，则将对应温度的普朗克辐射体作为参考照明体；否则，将对应色温的CIE日光照明体作为参考照明体。

2.采用CIE1931标准色度系统分别计算14个测试样本在测试光源和参考照明体下的CIE1931三刺激值，分别记为（Xk,i、Yk,i，Zk,i）和（Xr,i、Yr,i、Zr,i），其中i=1，2，3，…，14。

3.按照下式将14个测试样本在测试光源和参考照明体下的三刺激值转换为对应的CIE1960UCS色品坐标，并分别记为（uk,i、vk,i）和（ur,i、Vr,i）。

4.由于测试光源的色品坐标一般与参考照明体的色品坐标是不相同的，所以在进行显色性评价时，需要对测试光源下测试样本的颜色进行色适应处理。CIE显色指数采用简单的von Kries色适应变换模型来对测试光源下测试样本的色品坐标进行变换，即：

式中（u'k,i，v'k,i）为第i个测试样本经过色适应变换后的CIE1960UCS色品坐标，cr、dr、ck、dk、ck,i、dk,i可由参考照明体的色品坐标（ur，vr）、测试光源的色品坐标（uk，vk）以及测试光源下各测试样本的色品坐标（uk,i、vk,i）计算得到：

5.通过下式分别将参考照明体和测试光源下各测试样本的色度参数转换到CIE1964WUV颜色空间，分别记为（W*r,i、U*r,i、V*r,i）和（W*k,i、U*k,i、V*k,i），即：

式中测试光源的色品坐标（uk，vk）被调整为参考照明体的色品坐标（ur，vr），即：

6.按照下式计算在测试光源和参考照明体下各测试样本间的色差△Ei。

7.各测试样本对应的特殊显色指数Ri可计算为：

8.一般显色指数Ra可计算为：