ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт физики высоких технологий
Направление 12.04.02 «Оптотехника»
Кафедра ЛИСТ
Отчет по лабораторной работе
Измерение цветовой температуры и индекса цветопередачи источника света
Выполнили:
студенты группы 4ВМ61
К.А. Толеутаев
А.А. Бактыбаев
Проверил:
ассистент каф. ЛИСТ
Т.Г. Коржнева
Томск – 2017
Цель: Определить цветовую температуру и индекс цветопередачи для заданного источника света.
I. Определение цветовой температуры.
1. Измерение относительного спектрального распределения энергии источника излучения 
.
Определение лучистого потока для заданных длин волн методом линейной интерполяции.
Исходными данными являлись значения длины волны от 349,69 нм до 800,69 нм и значения координат 
для каждой длины волны. С помощью формулы линейной интерполяции (1) получим расчетный спектр на длинах волн от 380 нм до 760 нм через 5 нм.
(1)
2. Определение координат цвета, модуля цвета и координат цветности.
Произведем расчет по координатам цвета для координат 
для всех длин волн. Для этого умножим удельные координаты цвета 
на расчетный спектр, затем произведем расчет координат цветности. Данные расчета представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Расчетные данные координат цвета и цветности
| 3,805526407 | 3,196012068 | 0,894953 | |
| x= | 0,48192624 | ||
| y= | 0,404738245 | ||
| z= | 0,113335516 | ||
| проверка |
Используя значения 
и 
из таблицы 1 определим цветовую температуру источника света.
Температура данного источника света равна 
.
II. Определение индекса цветопередачи.
Для измерения индекса цветопередачи применяют методику цветовых образцов.
1. Определение координат цвета образцов
Рассчитаем координаты цвета 
и координаты цветности по формулам:
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
где – функция сложения цветов;
– нормирующий коэффициент, определяемый по формуле:
Таблица 2 – Суммарное значение координат цвета для 8 образцов:
| Координаты | Образец | ||||||||
| X | 46,34280693 | 38,6984387 | 32,21685179 | 24,3792898 | 27,35031338 | 28,91902424 | 39,16781204 | 48,4880457 | |
| Y | 34,08322968 | 31,35277032 | 30,45485723 | 25,67116026 | 26,86557014 | 25,72354499 | 29,59575742 | 33,94422946 | |
| Z | 6,267693201 | 3,916262284 | 2,648813169 | 5,560994302 | 10,44086 | 14,92451807 | 13,50696 | 11,52909697 |
Таблица 3 – Значение координат цветности для 8 образцов:
| Коор. | Обр. | ||||||||
| 0,534 | 0,523 | 0,435 | 0,401 | 0,423 | 0,415 | 0,476 | 0,516 | |
| 0,393 | 0,423 | 0,411 | 0,422 | 0,415 | 0,369 | 0,359 | 0,361 | |
| 0,072 | 0,012 | 0,035 | 0,091 | 0,161 | 0,214 | 0,164 | 0,122 |
1. Преобразование координат и в координаты 
.
Координаты и должны быть преобразованы в координаты равноконтрастного цветового графика МКО 1960 г по формулам:
(8)
(9)
(10)
(11)
Расчетные данные для 8 образцов представлены в таблице 4
Таблица 4 – Значение координат цветности для 8 образцов:
| коор | обр | ||||||||
| 0,321604876 | 0,297257974 | 0,259297784 | 0,228843858 | 0,236975474 | 0,251718346 | 0,299205026 | 0,32748984 | |
| 0,354790751 | 0,361249496 | 0,367674519 | 0,361455609 | 0,349163159 | 0,335856155 | 0,339125377 | 0,656305438 |
1. Учет цветового смещения
Координаты цвета с учетом смещения 
и 
, получаемого вследствие разницы между исследуемым и эталонным излучателями, в результате различной цветовой адаптации при освещении исследуемым и эталонным излучателями рассчитываются по формулам:
(12)
(13)
где 
– номер образца цвета, функции 
и 
рассчитывают для исследуемого источника излучения и для образцов цвета, освещаемых этим источником излучения, по формулам:
(14)
(15)
Таким образом получили, что 
и 
.
Полученные значения представлены в таблице 5
Таблица 5 – Координаты цвета с учетом смещения для 8 образцов:
| коор | обр | ||||||||
| 0,321604876 | 0,297257974 | 0,259297784 | 0,228843858 | 0,236975474 | 0,251718346 | 0,299205026 | 0,32748984 | |
| 0,354790751 | 0,361249496 | 0,367674519 | 0,361455609 | 0,349163159 | 0,335856155 | 0,339125377 | 0,656305438 | |
| 0,367787517 | 0,249819218 | 0,173950129 | 0,43324838 | 0,777266804 | 1,160378018 | 0,912763304 | -4,40426675 | |
| 1,50422687 | 1,607684125 | 1,762341493 | 1,888055987 | 1,859904122 | 1,800912186 | 1,59263664 | 1,58456288 |
1. Преобразование в координаты равноконтрастного цветового пространства.
Полученные координаты цвета преобразуем в координаты равноконтрастного цветового пространства по формулам:
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
Полученные результаты расчета занесем в таблицу 6.
Таблица 6 – Координаты равноконтрастного цветового пространства:
| Коор. | Обр. | ||||||||
| 63,95 | 61,6 | 60,84 | 56,92 | 58,06 | 57,43 | 60,92 | ||
| 39,69 | 15,82 | -17,73 | -43,28 | -37,38 | -21,62 | 21,04 | 51,15 | |
| 0,37 | 4,7 | 9,85 | 5,59 | -0,88 | -8,16 | -7,77 | -6,3 | |
| 64,05632742 | 61,83129282 | 61,07144146 | 56,74883678 | 57,87532076 | 56,7989668 | 60,33032374 | 63,94598773 | |
| 34,84499291 | 14,1086702 | -15,9827811 | -37,3876563 | -32,2977191 | -20,9507897 | 15,42456469 | 34,18579021 | |
| 0,901323622 | 5,334238824 | 9,874477896 | 6,124736766 | -1,1298 | -9,15930782 | -8,46662 | 164,9987515 |
1. Определение результирующего цветового смещения
Разница 
между воспринимаемым цветом -го образца цвета при освещении исследуемым и эталонным источниками излучения определим по формуле:
(22)
Полученные значения занесем в таблицу 7.
Таблица 7 – Цветовое смещение каждого образца
| Образец | ||||||||
| 4,875213224 | 1,839675229 | 1,762650871 | 5,919033247 | 5,091766646 | 1,358183143 | 5,689122076 | 172,1399362 |
1. Расчет индекса цветопередачи
Оценку цветопередачи проводят по отношению к рабочим ИС, цветность которых такая же или близкая к цветности измеряемого ИС. Разницу в цветности 
между измеряемым ИС 
и рабочим 
рассчитывают по формуле: 
, где 
– координаты равноконтрастного цветового графика МКО 1960 г.
Разница в цветности должна быть не больше 
.
Специальный индекс цветопередачи для каждого образца цвета рассчитывается по формуле:
(23)
Таблица 8 – Индекс цветопередачи образцов
| Образец | ||||||||
| 77,57401917 | 91,53749395 | 91,89180599 | 72,77244706 | 76,57787343 | 93,75235754 | 73,83003845 | -691,843706 |
Результат округляется до ближайшего целого числа.
Индекс цветопередачи рассчитываем по формуле:
(24)
Вывод: путем интерполяции значений был получен расчетный спектр для длин волн от 380 нм до 760 нм с шагом 5 нм. После чего была получена цветовая температура ИС, которая составила 4800 К. Был определен индекс цветопередачи при помощи методики цветовых образцов, в нашем случае использовалось 8 образцов. После чего было найдено цветовое и результирующее цветовое смещение.
Самым последним шагом работы было определить индекс цветопередачи ((коэффициент цветопередачи, CRI) – параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света), который составил 54, а это значит, что цвета освещаемого объекта передаются «посредственно» и имеют уровень 3, который используется для лампы ДРЛ (ртутные), НЛВД с улучшенной цветопередачей.