電光源的光色及光譜分析
舞臺燈光的顏色主要來(lái)源于兩個(gè)途徑:電光原的光色和電光源(或燈具)附加濾色片所引發(fā)的光色。
一、電光源的光色及其光譜分析
舞臺燈光中各種各類(lèi)電光源百色齊放,亮艷紛呈,它們的顏色都統一冠之以相應的色溫或相關(guān)色溫,采用黑體的輻射溫度定量地科學(xué)表述光源的光色,數字化地表述生理上、心理上的視覺(jué)量是一大進(jìn)步。
舞臺照明用電光源主要有兩大類(lèi):熱輻射光源和氣體放電光源。歸屬于熱輻射光源類(lèi)的有:鹵鎢燈(鹵素燈)、蒸鋁泡、白熾燈等,歸屬于氣體放電燈類(lèi)的有:氙燈、金鹵燈、熒光燈等。它們具有各自不同的光譜輻射相對能量分布,刺激人眼后,通常會(huì )呈現出不同的光色效應。但也存在著(zhù)“同色異譜”現象,即不同光譜相對能量公布的光也會(huì )引發(fā)相同的顏色視覺(jué),或曰相同的光色也可能有不同的光譜相對能量分布。
某熒光燈(3200K)與鹵鎢泡(3200K)的光譜相對能量分布,某熒光燈(5500K)與日光(5500K)的光譜相對能量分布。解讀這四條譜線(xiàn),可以引發(fā)見(jiàn)解如下:
1.不同的光淅擁有不同的光譜相對能量分布,呈現不同的光色,分別標注以不同的色溫3200KT 5500K。
2.同色異譜現象客觀(guān)存在。兩種光源有相同的色溫,但兩者的光譜相對能量分布并不完全相同。
3.色溫3200K光源的光譜分布中藍、紅光相對能量的比例較小,而色溫5500K光源的光譜分布中藍、紅光相對能量的比例有很大提升。
4.鹵鎢燈與日光的光譜相對能量分布曲線(xiàn)是連續的,是平滑過(guò)渡的,而熒光燈的光譜相對能量分布曲線(xiàn)有幾個(gè)波峰,間夾著(zhù)幾條強烈輻射的線(xiàn)光譜,它們是幾種熒光粉化學(xué)元素的特征譜線(xiàn)。
雖然熒光燈與相應的鹵鎢燈或日光的光譜相通能量分布曲線(xiàn)的走向大體相同,但光譜分布的細節仍有差異,有的波段的差異還是很大的。盡管它們標以相同的色溫3200K或5500K,然而在其背后仍隱含著(zhù)兩者的區別:
(1)鹵鎢燈、太陽(yáng)與黑體一樣,都是熱輻射光源,它們的色度點(diǎn)就是在色度圖的黑體軌跡上,而熒光燈與黑體不同,是氣體放電燈,它的色度點(diǎn)偏離黑體軌跡線(xiàn),只是表明其與3200K或5500K色度點(diǎn)最為接近,才標注以色溫3200K或5500K。為了區分兩者的這種差異,氣體放電光源的顏色冠之以“相關(guān)色溫”。
(2)標注相同色溫的熱輻射光源和氣體放電光源產(chǎn)并不擁有相同的顯色性。由于熒光燈具有顯著(zhù)的線(xiàn)光譜分布特征,通常它們的顯色指數低于同色溫的熱輻射光源。
鏑燈(一種金屬鹵化物燈)的光譜相對能量分布曲線(xiàn)圖,顯見(jiàn),整個(gè)光譜范圍由連續光譜構成的基礎上間夾著(zhù)幾處光譜輻射很強的線(xiàn)光譜,藍、紅光的相對比例較高。鏑燈的色溫在5000K-600K之間,其光譜分布與日光相近,但顯色性不及日光,其顯色指數在80-90之間。它是一種高色溫、高顯色性、高光效的氣體放電燈,完全滿(mǎn)足于舞臺、影視燈光領(lǐng)域的技術(shù)要求,顯現出越來(lái)越廣闊的應用前景。
氙燈光譜相對能量分布曲線(xiàn),其光譜分布與日光十分接近,整個(gè)光譜范圍是連續光譜,僅在480nm左右有一小波峰,具有更強的輻射能量。由此不難推斷:氙燈也是一種高色溫的電光源,色溫約為5500K,具有優(yōu)異的顯色性能,其顯色指數可高達94。氙燈優(yōu)秀的綜合性能在氣體放電燈中出類(lèi)拔萃,它在高光度遠射程追光燈、投影燈、投光燈中的研發(fā)、應用早已開(kāi)花結果。
當舞臺燈光進(jìn)行漸明漸暗調光時(shí),光源的光色和色溫會(huì )產(chǎn)生相應的變化,表明其光譜輻射相對能量分布改變了。例如,鹵鎢燈從額定電壓值下調光時(shí),光參數的變化規律是:光亮度和色溫逐漸降低,光色漸漸向紅色方向漂移,反之,當工作電壓推升時(shí),光亮度和色溫都會(huì )提高,光色從紅折色向黃白色漸變,在燈前配置色片的情況下,運用調光或非額定電壓工作狀態(tài)時(shí),要考量光源色溫變化連帶引發(fā)色光變化的大趨勢。
二、色光及其光譜分析
燈光的顏色可能實(shí)現轉換,最簡(jiǎn)單,最實(shí)用,最常用的方法是在光源(或燈具)前配置特制的濾色片,便能獲得新的光色。
濾色片有兩大類(lèi):色溫轉換濾色片(或稱(chēng)色溫較正濾色片)和彩色燈光濾色片。濾色片具有對光有選擇性吸收的光學(xué)特性,如濾色片介質(zhì)對可見(jiàn)光譜各波長(cháng)的光具有不同比例的吸收,改變了光源的光譜相對能量分布,其透射光刺激人眼會(huì )誘導出不同于光源的光色效應。不同色品的濾色片擁有各自不同的光譜透射率曲線(xiàn),傳達出它們不同選擇性吸收的光學(xué)特性。