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白度、ISO亮度与D65亮度的区别

白度、亮度在造纸行业里使用极为频繁,无论是生产实践、商业贸易还是书刊文献中都经常使用,但是在实际使用过程中经常出现概念模糊和混淆的情况。因此,上海备得数码科技有限公司特地收集了相关的学术资料,从定义、光源、测量仪器和测量结果的差异等方面就白度、ISO亮度与D65亮度做一个明确区别介绍,相信会为大家解开心中的疑惑。

1、定义区分

对亮度的定义进行比较可知,ISO标准定义的ISO亮度与国家标准定义存在区别,ISO亮度采用C光源,而我国国家标准定义的亮度采用D65光源。根据定义,只有符合ISO 2470的规定才能称之为ISO亮度,按照GB/T 7974规定的亮度应称之为D65亮度。

白度的另外一种表示方法是CIE白度,这个术语在我国造纸工业应用较少,造纸行业也没有制定相应的方法标准,但是在国际上应用较为广泛,ISO/TC6制定了相应的测试方法标准,国内也有部分企业采用这种白度表示方法。CIE白度分为C光源和D65光源两种照明条件,相应的ISO标准分别为ISO11475《纸和纸板——CIE白度的测定,D65/10°(室外光)》和ISO11476《纸和纸板——CIE白度的测定,C/2°(室内光)》,两种不同光源的CIE白度公式分别为:

从上面两个公式可以看出,CIE白度是在整个可见光谱范围内对白色的评价,CIE白度比亮度更符合人眼对白度的评价。ISO亮度或D65亮度只是457nm蓝光的反射因数,它反映的只是纸张的亮度,反映不出样品的颜色或色调的特点,但是它能较好的反映出近白色纸张的白色差别,并且表示方法简单,因此使用亮度指标来反映纸张的白度。

2、光源及测量结果的差别

从定义上比较可以看出,因采用光源的不同,亮度表示方法也不相同。下面从光源的光谱特性来分析比较不同光源对ISO亮度与D65亮度量值的影响,图1是两种光源的相对功率分布比较。

C光源代表相关色温6774K的平均昼光,它的光色近似于阴天的天空,相当于室内光。D65光源代表相关色温6504K时的昼光,相当于室外光。从两种光源相对光谱功率分布比较可以看出,在可见光范围内,C光源和D65光源相对光谱功率分布有差异,但相差不大。但是在紫外光范围内,D65光源的紫外成分大大高于C光源。因此,在测量不含荧光增白剂样品时,两种光源条件对亮度测试的结果相差不大,但是在测量含有荧光增白剂的样品时,由于荧光增白剂经紫外光照射后激发出蓝色可见光,从而达到提高白度和亮度的目的,而D65光源中紫外成分大大高于C光源,比C光源可以激发出更多的可见光,因此测试含有荧光增白剂的同一样品时,D65亮度大于ISO亮度。我国造纸工业及欧洲国家亮度采用D65光源,而北美及日本亮度采用C光源。

为了比较两种光源条件下亮度测量的差别,采用同一浆样在同样的打浆、抄造条件下抄制两种纸样,其中#3纸样不含荧光增白剂,#4纸样含有一定量的荧光增白剂。使用L&W Elrepho分光度计分别测量两种纸样在D65和C两种光源条件下400~700nm波长的反射因数、CIE白度和亮度(见表1)。

3、测量仪器功能的比较

随着测量技术的发展,测量白度、亮度的仪器也有很大发展。20世纪60~70年代主要使用ZBD型白度仪,到80年代主要使用SBD型白度仪,它们的几何条件均为45/0,从90年代开始大量使用d/0型白度仪,以WS-SD、YQ-Z-48A/B、DN-B型为代表,近几年来许多单位进口了先进的分光光度仪。因此,我国造纸行业使用的白度仪规格型号较多。下面就这些型号的白度仪的主要差别、测量范围及仪器的主要功能进行比较。

从仪器的几何条件分为45/0和d/0仪器两种。

45/0仪器采用与样品表面成45°平行光照射样品,在样品的垂直方向接收反射光,典型的仪器是SBD型白度仪,该仪器依据GB/T 8940.1-1988,采用D65光源,因此只能测量D65亮度。目前使用较多的d/0仪器采用积分球形成漫射光照射样品,在样品的垂直方向接收反射光,光源因仪器的型号不同而不同(见表2)。

从仪器类型上可分为滤光片式白度仪和简易式分光光度计。滤光片式白度仪是将光源发出的光或样品表面反射的光经特定的蓝色滤光片滤光后,采用光电技术测量白度、亮度,国内生产的大部分仪器采用D65光源(如SBD型白度仪、YQ-Z-48A/B、YQ-Z-DN、WS-SD型白度仪),只能测量D65度,JY9800型反射光度计则包括了两种光源,可以同时测量ISO亮度和D65亮度。因此能否测量ISO亮度因仪器的型号而异。简易式分光光度计采用光谱光度法,将样品表面反射的光通过单色仪或光栅分成单色光后,通过光电技术按照一定的波长间隔测量光反射因数,再结合相对光谱功率分布计算出两种光源条件下白度、亮度。采用分光法能够使仪器的光谱特性控制更为精确,因此能够得到较高的准确度,而且功能更多,常用的有Elrepho 2000,L&W Elrepho型分光光度计。表2列出几种不同型号的白度仪的特性差别。

表2可以看出,这几种仪器采用的光源、几何条件及所依据的标准存在着一定的差别,不同的仪器测量的参数是不同的,在使用过程中应能正确区分。

不同型号白度仪的比较

4、结语

白度是用来表示物体色白的程度,而CIE白度、ISO亮度和D65亮度是在造纸工业中的具体应用,ISO亮度和D65亮度是两个不同的概念,从定义、采用的光源、测量仪器及测量结果几个方面均存在着差别,在使用过程中应正确理解和区分,不能混为一谈。

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发布时间:2020-02-28
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