博物馆的灯为什么昏暗却不失真?

作者:苏更林来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-04-09

为啥说“灯下不观色”?

因为夜的出现,才使得灯的诞生成为了必然。有了灯,人类从此不再惧怕黑暗……然而,都说“灯下不观色”,到底什么意思?这里的“灯”说的是人造光源,这里的“色”说的是物体的颜色。难道在在灯光底下就不能看颜色吗?

从“显色指数”说起

你想过这样的问题吗?世界如此五彩缤纷,只是我们借助光的照明才看到了它。是的,自然界的阳光或火光作为最早的照明器,让我们感受到了大自然的纯真本色。然而,绝大多数的灯光对纯真本色的呈现是会打折扣的。

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同一盘菜在不同光源下的差别(图片来源:腾讯)

所以,科学家把太阳光作为衡量光源对于物体颜色呈现程度的标准,即阳光的显色指数为R=100。其余光源的显色指数则在与阳光的比较中计算出各自的显色指数,显色指数高的光源对颜色的表现就好,我们所看到的颜色也就较接近自然的原色;而显色指数低的光源则对颜色的表现就差,我们所看到的颜色偏差也就较大。

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不同电光源的显色指数(图片来源:tesengineering

据悉,白炽灯和卤素灯一般显色指数在95-100之间,短弧氙气灯约为94-98,高显色荧光灯和金属卤化物灯约为80-95,普通荧光灯约为50-70,高压荧光汞灯约为30-40,高压钠灯为20-25,低压钠灯为25左右。对于节能灯来说,根据其荧光灯管生产技术水平其显色指数差别很大。三基色荧光灯的显色指数可以达到80-90,紧凑型荧光灯的显色指数可以达到85。

为啥“灯下不观色”?

在各种人造光源中,为什么会有显色指数的差异呢?原来,标准光源(阳光)辐射的光谱是连续的,在可见光(波长380nm-760nm)范围内包含有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光,因此物体在太阳光的照射下会显示出它的真实颜色。

然而,各种人造光源所发射的光谱大多为不完全光谱,与缺失的谱线颜色相同的颜色将不被反射,因此颜色就会出现不同程度的失真。如果光源所发射的光谱中所含的各色光的比例和自然光相近,则我们眼睛所看到的颜色也较为逼真。

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不同显色指数光源下的颜色对比(图片来源: sohu)

在珠宝行业,一向有“灯下不观玉”的说法,其缘由也是这个道理。据懂行的人说,在灯下观看翡翠与在自然光下观看差别会很大。在自然光下观看翡翠,它的颜色、纹理以及水头,都会看得一清二楚。而在灯光下观看翡翠,往往色彩会显得更加明亮,水头也更足,因此会高估翡翠的价值。如果不懂这一点,买翡翠时往往会吃亏的。

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光线对玉石色彩的影响(左图:暖色光,右图:自然光)

(图片来源:yidianzixun)

有没有不失真的灯?

既然颜色失真是由于显色性能不高引起的,那么能不能制造出显色性能高的光源呢?

一般来说,人造光源的显色性能高低,是由其光谱能量分布特征所决定的。基于热辐射原理的白炽灯,其光谱特征基本上与阳光一致,呈色效果很好。但由于其能效极低而被淘汰。

对于节能灯来说,其光谱能量分布是由其荧光粉的技术品质所决定的,因此荧光粉的质量直接影响节能灯的显色性能。采用优质三基色荧光粉的节能灯,其光谱能量中的红色光(R)、绿色光(G)、蓝色光(B)的分布比例与太阳光非常接近,因此其显色性能就高。而采用卤素或混合荧光粉的节能灯,其显色性能就低一些。显色性能高的节能灯,可以真实再现彩色物体的颜色,而不至于产生色偏差;反之,就会使得彩色物体颜色发生失真。

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高显色指数光源(图片来源:sohu

不同的应用场景,对于光源的显色指数要求也是不一样的。比如在博物馆、超市、商店、餐饮等场合,一般应选择光谱比较连续并且频带较宽的光源,这样有助于展示物品的真实色彩。从保护视力的角度来看,儿童的学习用灯具要求显色指数大于80,这有助于改善儿童的视力疲劳。

对于需要色彩精确对比的场所,则要求显色指数达到90-100的水平。如在某些医疗领域,也需要高显色指数的光源。如在手术室或病房尽可能营造一个全光谱的自然光环境,则可以减轻患者和医生的精神压力。使用高显色指数光源的医疗诊断设备,则可以反映病人身体部位的真实颜色,从而帮助医生做出准确的诊断。

参考文献

【1】苏更林.《走进绿色照明》,中国电力出版社,2010年版。

【2】https://www.flexfireleds.com/color-rendering-index-cri-and-led-lighting-what-is-cri/

【3】https://store.yujiintl.com/blogs/high-cri-led/16578417-full-spectrum-light-source-of-artificial-high-cri


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