资源描述
显示指数
光源对物体的显色能力称为显色性,是通过与同色温的参考或基准光源(白炽灯或画光)下物体外观颜色的比较。光所发射的光谱内容决定光源的光色,但同样光色可由许多,少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成,对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成,光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。 当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时,会使颜色产生明显的色差(color shift)。色差程度愈大,光源对该色的显色性愈差。显色指数系数(Kaufman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
目 录
1显色分两种
1. 1.1 忠实显色
2. 1.2 效果显色
2显色指数与显色性的关系
显色分两种
忠实显色
能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源,其数值接近100,显色性最好。
效果显色
要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射,能使红色更加鲜艳;采用中等色温光源照射,使蓝色具有清凉感;采用高色温光源照射,使物体有冷的感觉。
2显色指数与显色性的关系
当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时,会使颜色产生明显的color shift.色差程度越大,光源对该色的显色性越差。演色指数系数(Kau fman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
白炽灯的显色指数定义为100,视为理想的基准光源。此系统以8种彩度中等的标准色样来检验,比较在测试光源下与在同色温的基准下此8色的偏离(Deviation)程度,以测量该光源的显色指数,取平均偏差值Ra20-100,以100为最高,平均色差越大,Ra值越低。低于20的光源通常不适于一般用途。
指数(Ra) 等级 显色性 一般应用
90-100 1A 优良 需要色彩精确对比的场所
80-89 1B 需要色彩正确判断的场所
60-79 2 普通 需要中等显色性的场所
40-59 3 对显色性的要求较低,色差较小的场所
20-39 4 较差 对显色性无具体要求的场所
白炽灯的理论显色指数为100,但实际生活中的白炽灯种类繁多,应用也不同,所以其Ra值不是完全一致的。只能说是接近100,是显色性最好的灯具。具体灯具的Ra值可见下表所举。
光源 显色指数Ra
白炽灯 97
日光色荧光灯 80-94
白色荧光灯 75-85
暖白色荧光灯 80-90
卤钨灯 95-99
高压汞灯 22-51
高压钠灯 20-30
金属卤化物灯 60-65
钠铊铟灯 60-65
镝灯 85以上
光效
信息
全称:发光效率
简称:光效率/光效
概述
光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率(瓦)的比值,称为该光源的光效。
发光效率值越高,表明照明器材将电能转化为光能的能力越强,即在提供同等亮度的情况下,该照明器材的节能性越强;在同等功率下,该照明器材的照明性越强,即亮度越大。
Luminous原意即为光亮,计量用luminance,意为亮度,缩写为lm。发光效率单位为亮度/瓦,有时取Luminance的音译“流明”,做流明/瓦。
光效也称为光源的发光效率或者光源的功率因素,表征从光源中射出的光通量与光源所消耗的电功率之比。即η=φ/E=φ/(φ+P)
其中η为光效,φ为光源辐射的光能量,E为光源的功率,P为光源损耗的能量,主要是发热量。
同时发热量与电流的关系是:P=IR。显然,随着电流的增大,光通量增大。但是另一方面电流的增大会引起光源热损耗的增加,综合效果是光效降低。
光通量
光通量(luminous flux)指人眼所能感觉到的辐射功率,它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同,所以不同波长光的辐射功率相等时,其光通量并不相等。
1物理名词
例如,当波长为555×10^(-9)米的绿光与波长为650×10^(-9)米的红光辐射能相等时,前者的光通量为后者的10倍。
2物理单位
光通量的单位为“流明”。光通量通常用Φ来表示,在理论上其单位相当于电学单位瓦特,因视觉对此尚与光色有关。所以依标准光源及正常视力度量单位采用“流明”,符号:lm 。
1.光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能量。
2.光通量是灯泡发出亮光的比率。
流明 (lm) 是国际单位体系 (SI) 和美国单位体系 (AS) 的光通量单位。如果将光作为穿越空间的粒子(即光子),那么到达曲面的光束的光通量与 1 秒钟时间间隔内撞击曲面的粒子数成一定比例。
光通量的物理表达式为:
式中:
K:光敏度、感光度(类比:胶卷的感光度)、人眼对于彩色的感知能力 K = 683.002 lm/W。 K值使光通量的单位与辐射功率的单位得到统一。
λ:波长,事实上人眼只对波长位于380nm~780nm的可见光有反应,习惯上我们把低于380nm的光波称为紫外线(Ultraviolet,简称UV), 把高于780nm的光波称为红外线(Infrared,简称IR),这一点也反映在了视见函数V(λ)中。
V(λ):称为人眼相对光谱敏感度曲线,亦作视见函数曲线,是总结了众多针对人眼的测试经验而得到的,它描述了人眼对不同波长的光的反应强弱。
3人体应用
光源的辐射能通量;对人眼所引起视觉的物理量。即单位时间内某一波段内的辐射能量与该波段的相对视见率的乘积。人眼对不同波段的光,视见率不同;故不同波段的光辐射功率相等,而光通量不等。
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人眼对亮度的敏感程度与颜色有关,在整个可见光范围内并不是均匀的.可以用相对敏感函数曲线进行描述.
在环境明亮时,人眼对于波长X=555nm(环境黑暗时为507nm)的光线最为敏感,我们定义这时的相对视敏度Vs(555)=1.当X为其它值时,Vs(X)均小于1.如果对于某一波长X的单色光,其辐射功率为P(X),相对视敏函数为Vs(X),则可以定义光通量为Y(X)=P(X)*Vs(X)。
当P(X)以瓦为单位时,Y(X)的单位为光瓦.只有当X=555nm时,1瓦光辐射功率产生683lm(流明)的光通量
4光强
光强是发光强度的简称。表示光源在单位立体角内光通量的多少。
发光强度是指光源在指定方向上的单位立体角内发出的光通量,也就是说光源向空间某一方向辐射的光通密度。符号用I表示,国际单位是candela(坎德拉)简写cd。光强代表了光源在不同方向上的辐射能力。通俗的说发光强度就是光源所发出的光的强弱程度。
5亮度
亮度是指发光体(反光体)表面发光(反光)强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源,在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比,定义为该光源单位的亮度,即单位投影面积上的发光强度。亮度用符号L表示,亮度的单位是坎德拉/平方米(cd/m2) 。
光源的明亮程度与发光体表面积有关系,同样的光强的情况下,发光面积大,则暗,反之则亮。
亮度与发光面的方向也有关系,同一发光面在不同的方向上其亮度值也是不同的,通常是按垂直于视线的方向进行计量的。
如在常用照明中,如果要降低被摄物的亮度,尤其是人物脸部,正常的做法是把灯的距离拉远一些,或者在灯前加上柔光纸,以减轻光线的强度。
功率因数
功率因素即功率因数。
在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S
1说明
功率因数的大小与电路的负荷性质有关, 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大, 从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。[1]
2计算
功率因数低的根本原因是电感性负载的存在。例如,生产中最常见的交流异步电动机在额定负载时的功率因数一般为0.7--0.9,如果在轻载时其功率因数就更低。其它设备如工频炉、电焊变压器以及日光灯等,负载的功率因数也都是较低的。从功率三角形及其相互关系式中不难看出,在视在功率不变的情况下,功率因数越低(角越大),有功功率就越小,同时无功功率却越大。这种使供电设备的容量不能得到充分利用,例如容量为1000KVA的变压器,如果cos=1,即能送出1000KW的有功功率;而在cos =0.7时,则只能送出700KW的有功功率。功率因数低不但降低了供电设备的有效输出,而且加大了供电设备及线路中的损耗,因此,必须采取并联电容器等补偿无功功率的措施,以提高功率因数。[1]
功率因数既然表示了总功率中有功功率所占的比例,显然在任何情况下功率因数都不可能大于1。由功率三角形可见,当=0°即交流电路中电压与电流同相位时,有功功率等于视在功率。这时cos的值最大,即cos =1,当电路中只有纯阻性负载,或电路中感抗与容抗相等时,才会出现这种情况。
感性电路中电流的相位总是滞后于电压,此时0°< <90°,此时称电路中有“滞后”的cos;而容性电路中电流的相位总是超前于电压,这时-90°<
<0°,称电路中有“超前”的cos 。
3要求
最基本分析
拿设备作举例。例如:设备功率为100个单位,也就是说,有100个单位的功率输送到设备中。然而,因大部分电器系统存在固有的无功损耗,只能使用70个单位的功率。很不幸,虽然仅仅使用70个单位,却要付100个单位的费用。(使用了70个单位的有功功率,你付的就是70个单位的消耗)在这个例子中,功率因数是0.7 (如果大部分设备的功率因数小于0.9时,将被罚款),这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等),又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。
基本分析
每种电机系统均消耗两大功率,分别是真正的有功(叫kw)及电抗性的无功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高,有用功与总功率间的比率便越高,系统运行则更有效率。
高级分析
在感性负载电路中,电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低,两个波形峰值则分隔越大。
4改善
电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等,大多属于电感性负荷,这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率,还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后,将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率,减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗,这就是无功补偿的效益。 无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者MVA来计算的,但是收费却是以KW,也就是实际所做的有用功来收费,两者之间有一个无效功率的差值,一般而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性,也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯……,几乎所有的无效功都是电感性,电容性的非常少见,例如:变频器就是容性的,在变频器电源端加入电抗器可提高功率因数。
5内容
由于感性、容性或非线性负荷的存在,导致系统存在无功功率,从而导致有功功率不等于视在功率,三者之间关系如下:
S^2=P^2+Q^2 ;S为视在功率,P为有功功率,Q为无功功率。三者的单位分别为VA(或kVA),W(或kW),Var(或kVar)。
简单来讲,在上面的公式中,如果今天的KVAR的值为零的话,KVA就会与KW相等,那么供电局发出来的1KVA的电就等于用户1KW的消耗,此时成本效益最高,所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数,相对地就是在消耗供电局的资源,所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9~1之间,低于0.9时需要接受处罚。[
好处
供电部门为了提高成本效益要求用户提高功率因数,那提高功率因数对用户端有什么好处呢?
① 通过改善功率因数,减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件,如变压器、电器设备、导线等的容量,因此不但减少了投资费用,而且降低了本身电能的损耗。
② 良好的功因数值的确保,从而减少供电系统中的电压损失,可以使负载电压更稳定,改善电能的质量。
③ 可以增加系统的裕度,挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低,那么在既有设备容量不变的情况下,装设电容器后,可以提高功率因数,增加负载的容量。
举例而言,将1000KVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时:
补偿前:1000×0.8=800KW
补偿后:1000×0.98=980KW
同样一台1000KVA的变压器,功率因数改变后,它就可以多承担180KW的负载。
④ 减少了用户的电费支出;透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。
此外,有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等;可饱和设备如变压器、电动机、发电机等;电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等,这些设备均是主要的谐波源,运行时将产生大量的谐波。谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害,主要表现为产生谐波附加损耗,使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。
并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用,使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外,谐波电流叠加在电容器的基波电流上,会使电容器的电流有效值增加,造成温度升高,减少电容器的使用寿命。
谐波电流使变压器的铜损耗增加,引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。
谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时,可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。
因此,如果系统量测出谐波含量过高时,除了电容器端需要串联适宜的调谐(detuned)电抗外,并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置。[1]
改善电能
为什么说提高用户的功率因数可以改善电压质量?
电力系统向用户供电的电压,是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化的。当线路输送一定数量的有功功率时,如输送的无功功率越多,线路的电压损失越大。即送至用户端的电压就越低。如果110KV以下的线路,其电压损失可近似为:△U=(PR+QX)/Ue
其中:△U-线路的电压损失,kV
Ue--线路的额定电压,kV
P--线路输送的有功功率,kW
Q--线路输送的无功功率,kVAR
R—线路电阻,欧姆
X--线路电抗,欧姆
由上式可见,当用户功率因数提高以后,它向电力系统吸取的无功功率就要减少,因此电压损失也要减少,从而改善了用户的电压质量。
在直流电路里,电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里,电压乘电流是视在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数,以COSΦ表示,其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差,得出的结果就是功率因数。
如何提高
(1)提高自然功率因数。自然功率因数是在没有任何补偿情况下,用电设备的功率因数。提高自然功率因数的方法:合理选择异步电机;避免变压器空载运行;合理安排和调整工艺流程,改善机电设备的运行状况;在生产工艺允许条件下,采用同步电动机代替异步电动机。
(2)采用人工补偿无功功率。装用无功功率补偿设备进行人工补偿,电力用户常用的无功功率补偿设备是电力电容器。
提高功率因数的方法
提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各个部分所需的无功功率,特别是减少负荷取用的
无功功率,使电力系统在输送一定的有功功率时,可降低其中通过的无功电流
提高功率因数的方法很多,但总的来说可以归结为两大类:
提高自然功率因数的方法
采用降低各用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施,称为提高自然功率因数的方法 主要有:
1、正确选用异步电动机的型号与容量。据有关资料介绍,我国中小型异步电动机的用电负荷约占电网总负荷的80 %以上,几个主要电网中,电动机所耗能占整个工业用电量的60 %~ 68 %左右1 因此做好电动机的降损节能具有十分重要的经济意义 正确选用异步电动机,使其额定容量与所带负载相配合,对于改善功率因数是十分重要的 在选型方面,要注意选用节能型,淘汰高能耗的电动机,并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求,选用不同的型号。 电动机的效率η与功率因数cosφ是反映电动机经济运行水平的主要指标,都与负载率β有密切关系1 GB/ T 12497 - 90 对三相异步电机三个运行区域规定如下:
当负载率β在70 %~ 100 %之间时,为经济运行区;
当40 % ≤β ≤70 %时,为一般运行区;
当β < 40 % 时,为非经济运行区;
2、根据负荷选用相匹配的变压器。电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关,而且与负荷率有关若变压器满载运行,一次侧功率因数仅比二次侧降低约3 ~ 5 %;若变压器轻载运行,当负荷小于0. 6 时,一次侧功率因数就显著下降,下降达11 ~ 18 %,所以电力变压器的负荷率在0. 6 以上运行时才较经济,一般应在60 %~ 70 %比较合适为了充分利用设备和提高功率因数,电力变压器一般不宜作轻载运行。当电力变压器负荷率小于30 %时,应当更换成容量较小的变压器
(3、合理安排和调整工艺流程。合理安排和调整工艺流程, 改善电机设备的运行状态, 限制电焊机和机床电动机的空载运行1 例如可采用空载自动延时断电装置流程等
4、异步电动机同步化运行。对于负荷率不大于0. 7 及最大负荷不大于90 % 额定功率的绕线式异步电动机,必要时可使其同步化,即当绕线式异步电动机在起动完毕以后,向转子三相绕组中送入直流励磁,即产生转矩把异步电动机牵入同步运行,其运转状态与同步电动机相似在过励磁的情况下,电动机可向电网送出无功功率,从而达到改善功率因数的目的。
提高功率因数的补偿方法
采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率,以提高其功率因数的措施,称为提高功率因数的补偿方法。采用补偿法来提高功率因数,必须增加新设备、增加有色与黑色金属的需用量。 此外,补偿设备本身也有功率损失,所以从整体来看,应首先采用提高用电设备自然功率因数的方法。 但当功率因数还达不到《电力设计技术规范》所要求的数值时,则需采用专门的补偿设备来提高功率因数。应用人工补偿无功功率的方法通常有应用移相电容器(即静电电容器) 、采用同步电动机和采用同步调相机三种方法。
同步电动机在过励磁方式运行(0. 8 ~ 0. 9 超前) 时,就向电力系统输送无功功率,提高了工业企业的功率因数 一般在满足工艺条件下,采用或不采用同步电动机来提高企业的功率因数,应进行技术经济比较。通常对低速、恒速且长期连续工作的容量较大的电动机,宜采用同步电动机组,如轧钢的电动机组、球磨机、空压机、鼓风机、水泵等设备 这些设备采用同步电动机为原动机时,其容量一般在250 KW 以上,环境与启动条件均能满足同步电动机的要求,而且停歇时间较少,因此对改善功率因数能起很大作用 但是同步电动机结构复杂,并且附有一套启动控制设备,维护工作量大,价格较异步电动机贵,而且高压移相电容器价格普遍降低,这就相应地提高了“异步电动机加移相电容器的补偿方案”的优越性 移相电容器由于具有功率损耗小、运行维修很方便、短路电流小等优点而在工业企业中被广泛用作人工补偿装置。
综上所述,提高功率因数必然对国家的能源利用、企业的经济效益起到促进作用, 是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的条件 应根据不同情况采取相应措施来提高功率因数,降低无功损耗,从而提高经济效益。
功率因素
1、柴油发电机振荡失步的特征
1)定子电流超出正常值,电流表指针将激烈地撞挡。
2)定子电压表的指针将快速摆动。
3)有功功率表指针在表盘整个刻度盘上摆动。
4)转子电流表指针在正常值附近快速摆动。
5)发电机发出鸣叫声,且叫声的变化与仪表指针的摆动频率相对应。
6)其他并列运行的发电机的仪表也有相应的摆动
2、发电机振荡失步的时处理方法
发电机振荡失去同步时应注意以下几条:
1)要通过增加励磁电流来产生恢复同步的条件;
2)要适当地调整该机的负荷,以帮助恢复同步;
3)当整个电厂与系统失去同步时,该电厂的所有发电机都将发生振荡,除设法增加每台发电机的励磁电流外,在无法恢复同步的
情况下,为使发电机免遭持续电流的损害,应按规程规定,在2分钟后将电厂与系统解列。
重要性
作为LED灯具的功率因数?功率因数是LED灯具的一个重要参数,了解什么是功率因数有利于我们进一步了解LED灯具。
功率因数
功率因子表征着灯具输出有功功率的能力。功率是能量的传输率的度量,在直流电路中它是电压V和电流A的乘积。在交流系统里则要复杂些:即有部分交流电流在负载里循环不传输电能,它称为电抗电流或谐波电流,它使视在功率( 电压Volt乘电流Amps)大于实际功率。视在功率和实际功率的不等引出了功率因素,功率因素等于实际功率与视在功率的比值。所以交流系统里实际功率等于视在功率乘以功率因素。 即:功率因素=实际功率/视在功率。只有电加热器和灯泡等线性负载的功率因素为1,许多设备的实际功率与视在功率的差值很小,可以忽略不计,而像容性设备如灯具的这种差值则很大、很重要。美国PC Magazine 杂志的一项研究表明灯具的典型功率因素为0.65,即视在功率(VA)比实际功率(Watts)大50%!
视在功率
视在功率:即交流电压和交流电流的乘积。用公式表示为:S=UI。式中,S是额定输出功率,单位是VA(伏安);U是额定输出电压,单位是V, 如220V、380V等;I是额定输出电流,单位是A。视在功率包括两部分:有功功率(P)和无功功率(Q)。有功功率是指直接做功的部分。比如使灯发亮、使电机转动、使电子电路工作等。因为这个功率做功后都变成了热量,可以直接被人们感觉到,所以有些人就产生一个错觉,即把有功功率当成了视在功率,孰不知有功功率只是视在功率的一部分,用式表示:P=Scosθ=UIcosθ=UIF。式中,P是有功功率,单位是W(瓦);F=cosθ被称为功率因子,而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率,用式表示:Q=Ssinθ=UIsinθ。式中,Q为无功功率,单位是var(乏)。
无功功率
对于灯具和其它一切靠直流电压工作的电子电路,离开无功功率是根本无法工作的。一般用户都认为灯具之类的设备只需要有功功率,而不需要无功功率。既然无功功率不做功,要它何用!于是他们当然就认为功率因子为1的灯具最好。因为它能给出最大输出功率。然而,实际情况并非如此。
假如有一灯具,当交流市电输入后进行整流,就得到脉动直流电压,若不将脉动电压进行任何加工,就直接提供给灯具,毫无疑问,电路根本无法正常工作。虽然这时灯具的功率因子接近于1,可这又有何用呢。为了让灯具电路能正常工作,必须向其提供平滑了的直流电压。这个“平滑”工作必须由接在灯具整流器后面的滤波电容器来完成。这个滤波器就像一个水库,电容器里面必须储存足够数量的电荷,在整流半波之间的空白时,使电路上的工作电压仍不间断,能保持正常电平。换句话说,即使在两个脉动半波之间无输入电能时,Uc的电压电平也无显著的变化,这个功能是靠电容器内的储能来实现的,储存在电容器内的这部分能量就是无功功率。所以说,灯具是靠无功功率的支持,才能保证电路正确运用有功功率实现正常使用的。因此可以说,灯具不但需要有功功率,也需要无功功率,两者缺一不可。
6家电
有人测试了各种家用电器的功耗和功率因数,需要说明的是:
1. 凡是电热电器功率因数都是等于1,因为它们都是电阻负载。
2. 凡是带马达的家用电器(大多数白色家电)都是感性负载。
3. 凡是带变压器的家用电器(电视机、音响)也都是感性负载。
4. 24小时连续工作的电冰箱是一个耗电很大、功率因数很低的感性负载。
5. 其中的照明灯具因为主要是白炽灯,所以功率因数才会接近1。[1]
色温
色温(colo(u)r temperature)是表示光源光色的尺度,单位为K(开尔文)。色温是在摄影、录象、出版等领域具有重要应用。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温,它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。
1概述
基本定义
色温是表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Tc表示。色温是按绝对黑体来定义的,光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时,此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中,红辐射相对说要多些,通常称为“暖光”;色温提高后,能量分布中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为:标准烛光为1930K(开尔文温度单位);钨丝灯为2760-2900K;荧光灯为3000K;闪光灯为3800K;中午阳光为5600K;电子闪光灯为6000K;蓝天为12000-18000K。
在讨论彩色摄影用光问题时,摄影家经常提到“色温”的概念。色温究竟是指什么?
我们知道,通常人眼所见到的光线,是由7种色光的光谱叠加组
三种色温的荧光灯光谱
成。但其中有些光线偏蓝,有些则偏红,色温就是专门用来量度和计算光线的颜色成分的方法,是19世纪末由英国物理学家洛德·开尔文所创立的,他制定出了一整套色温计算法,而其具体确定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。
显示器指标
色温(ColorTemperature)是高档显示器一个性能指标。我们知道,光源发光时会产生一组光谱,用一个纯黑体产生出同样的光谱时所需要达到的某一温度,这个温度就是该光源的色温。15英寸以上数控显示器肯定带有色温调节功能,通过该功能(一般有9300K、6500K、5000K三个选择)可以使显示器的色彩能够满足高标准工作要求。高档产品中有些还支持色温线性调整功能。
光源颜色
光源的颜色常用色温这一概念来表示。光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温。在黑体辐射中,随着温度不同,光的颜色各不相同,黑体呈现由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。某个光源所发射的光的颜色,看起来与黑体在某一个温度下所发射的光颜色相同时,黑体的这个温度称为该光源的色温。“黑体”的温度越高,光谱中蓝色的成份则越多,而红色的成份则越少。例如,白炽灯的光色是暖白色,其色温表示为2700K,而日光色荧光灯的色温表示方法则是6000K。
某些放电光源,它发射光的颜色与黑体在各种温度下所发射的光颜色都不完全相同。所以在这种情况下用“相关色温”的概念。光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度下发射的光的颜色最接近时,黑体的温度就称为该光源的相关色温。
光源色温不同,光色也不同,带来的感觉也不相同:
<3300K
温暖(带红的白色)
稳重、温暖
3000-5000K
中间(白色)
爽快
>5000K
清凉型(带蓝的白色)
冷
色温与亮度:高色温光源照射下,如亮度不高则给人们有一种阴冷的气氛;低色温光源照射下,亮度过高会给人们有一种闷热感觉。光色的对比:在同一空间使用两种光色差很大的光源,其对比将会出现层次效果,光色对比大时,在获得亮度层次的同时,又可获得光色的层次。
2原理
开尔文认为,假定某一纯黑物体,能够将落在其上的所有热量吸收,而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话,它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。例如,当黑体受到的热力相当于500—550℃时,就会变成暗红色(某红色波长的辐射强度最大),达到1050一1150℃时,就变成黄色……因而,光源的颜色成分是与该黑体所受的温度相对应的。色温通常用开尔文温度(K)来表示,而不是用摄氏温度单位。打铁过程中,黑色的铁在炉温中逐渐变成红色,这便是黑体理论的最好例子。通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。色温计算法就是根据以上原理,用K来对应表示物体在特定温度辐射时最大波长的颜色。
根据这一原理,任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”。颜色实际上是一种心理物理上的作用,所有颜色印象的产生,是由于时断时续的光谱在眼睛上的反应,所以色温只是用来表示颜色的视觉印象。
3作用
(在色温上的喜好是因人而定的,这跟我们日常看到景物景色有关,例如在接近赤道的人,日常看到的平均色温是在11000K(8000K(黄昏)~17000K(中午)),所以比较喜欢高色温(看起来比较真实),相反的,在纬度较高的地区(平均色温约6000K)的人就比较喜欢低色温的(5600K或6500K),也就是说如果您用一台高色温的电视去表现北极的风景,看起来就感觉偏青;相反的若您用低色温的电视去看亚热带的风情,您会感觉有点偏红,)
上述说法是一种很常见的误解。地球上不同人种、不同种族的正常人,对颜色的感受是一样的,不要以为地区或者虹膜颜色不同。看到的颜色就会有差异。试想在美国有来自世界各地不同的种族,如果大家对同一种颜色的感知是不一样的,那为什么从来就没听说过电影、电视节目、杂志会接到不同人种所投诉的不同偏色呢?由此反过来也证明了,所有人看到的颜色应该都是一样的(色盲除外)。详见《Video Demystified》和《D65,你不知道的正确彩色世界》。
定位
如何准确地进行色温定位?这就需要使用到“色温计”啦。一般情况下,正午10点至下午2点,晴朗无云的天空,在没有太阳直射光的情况下,标准日光大约在5200~5500K。新闻摄影灯的色温在3200K;一般钨丝灯、照相馆拍摄黑白照片使用的钨丝灯以及一般的普通灯泡光的色温大约在 2800K;由于色温偏低,所以在这种情况下拍摄的照片扩印出来以后会感到色彩偏黄色。而一般日光灯的色温在7200~8500K左右,所以在日光灯下拍摄的相片会偏青色。这都是因为拍摄环境的色温与拍摄机器设定的色温不对造成的。一般在扩印机上可以进行调整。但如果拍摄现场有日光灯也有钨丝灯的情况,我们称为混合光源,这种片子很难进行调整。
综上所述,拍摄期间对色温的考量、设定以及调整就显得非常重要。无论你是使用传统相机还是数码相机以及摄像机。都必须重视色温!
选择
色温
色温是人眼对发光体或白色反光体的感觉,这是物理学、生理学与心理学的综合复杂因素的一种感觉,也是因人而异的。色温在电视(发光体)或摄影(反光体)上是可以用人为的方式来改变的。
中国的景色一年四季平均色温约在8000K~9500K之间,电视台在节目的制作都以观众的色温为9300K去摄影的。欧美平时色温,以一年四季的平均色温约6000K为制作的参考的,所以我们再看那些外来的片子时,就会发现5600K~6500K最适合观看。因此,我们会觉得猛的看到欧美的电脑或者电视的屏幕时感觉色温偏红,偏暖。就是色温黑眼睛的人看9300K是白色的,但是蓝眼睛的人看了就是偏蓝6500K蓝眼睛的人看了是白色 咱们中国人看了就是偏黄。
效应
色温是照明光学中用于定义光源颜色的一个物理量。即把某个黑体加热到一个温度,其发射的光的颜色与某个光源所发射的光的颜色相同时,这个黑体加热的温度称之为该光源的颜色温度,简称色温。其单位用“K”表示。色温低的光偏黄,比如白炽灯、2800K左右,色温高的光偏蓝,比如紫光灯,9000K以上。一般认为,标准白色光色温为6500K,CRT所发出的白光约为5500K,所以稍微改变三基色的混合比例,即可模拟出增减色温的效果,利用色温的原理实现的摄影、摄像、显示等设备的变化的过程称为色温效应。
平衡
在影视镜头的拍摄中,常用两种以上光源照明,一般情况下都要求其色温相一致。在外景或实景拍摄中,在以日光照明为主的情况下,常用如灯光作辅肋光,如果用低色温灯具(3200k)就要向日光(5600k )的色温调整,其常用的方法是用升高色温的灯光纸或直接用高色温灯,也有时特意用两种色温的灯光分别照明同一景物,不进行平衡,以取得冷暖相间的照明效果。光源与彩色胶片、摄象机之间的色温协调关系。日光片只能在5600k色温条件下拍摄;灯光片只能在3200k色温条件下拍摄。摄像在日光下拍摄加5600k滤色镜,在3200k灯光下拍摄加3200k 的滤色镜。
光谱图
几种色温的荧光灯光谱图
由左至右分别为2700K,4000k,6500k三种荧光灯的光谱。色温越高,蓝光区域所占比重越大。
色温图展示
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