CN103558172B - 一种用于荧光增白材料白度目测评估的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可用于荧光增白材料白度目测评估的照明系统标准化方法，属于产业链管理及质量控制领域。该发明采用紫外可见分光辐射仪测量用于颜色目测评估的对色光箱中由日光模拟器和紫外可控光源混合照明系统，并将测得辐照度数据于560nm波长处进行标准化，得到对色光箱的相对光谱功率分布曲线；通过调整紫外可控光源的辐照度，使对色光箱的相对光谱功率分布曲线与国际照明学会(CIE)所颁布的标准照明体D65相符。该方法有助于快速建立一套标准的照明系统用于准确评估荧光增白产品的目测白度。

Description

一种用于荧光增白材料白度目测评估的方法

技术领域

本发明公开了一种可用于荧光增白材料白度目测评估的照明系统标准化方法，属于产业链管理及质量控制领域。

技术背景

彩色(如红、黄、绿等)和非彩色(如白、灰、黑)外观产品的颜色信息在产业链中的传递和管理是一项复杂但极为重要的工作。由于颜色的数学表达式随着CIELAB颜色空间中颜色纯度的改变在视觉上是非均匀的，且彩色和非彩色物体的目测评估和仪器测量之间相关性的准确度与物体自身可获取的颜色信息质量和数量直接相关，因此建立目测评估和仪器测量数据之间的相关性尤为困难。尽管CIELAB颜色空间中任何一个颜色区域的大小与该区域所呈现颜色的重要性没有直接关系，但每个颜色区域中可获取的颜色数据信息会影响颜色的目测评估和仪器测量数据之间相关性的准确度。对于白色外观产品来说，其颜色信息仅约占CIELAB颜色空间总体积的3％。但白色外观产品在视觉感知中的重要性相对其在CIELAB颜色空间中所占据的狭小立体颜色区域要大的多。因此，建立一套准确的白色外观产品颜色信息评估方法对于产业链质量控制具有重要意义。

二十世纪七十和八十年代，颜色科学家们在颜色目测评估的基础上，开发出众多可用于白色外观产品包括纺织品、浆粕、纸张、涂层等仪器测量方法，其主要目标就是使用一种单尺度白度指数，以建立生产公差，并方便地指导产品制造。截止到二十世纪九十年代，有超过一百个白度指数问世，应用于不同的白色外观产品加工领域。然而，所有这些白度指数准确与否取决于以下条件：1)目测白度数据的可靠性；2)反射分光光度仪的准确度和精确度；3)仪器测量和目测评估白度数据相关性的准确度。

事实上，绝大多数白度指数是依靠经验将仪器测量和目测评估白度数据进行相关性运算得到，且由数量较小的观察者对有限数量的白色样品在不同的照明条件下获得。因此，这些白度指数在应用中具有一定局限性，甚至是无效的。尽管人们试图在描述物体白度的实践中达成一致观点，期望找到一个最有效的白度指数，但至今尚未取得显著突破。而白色外观产品中荧光增白剂的广泛应用使问题显得更加严重。

荧光是一种因化合物吸收紫外光并通过量子力学系间跨越而在长波处发光的现象。对于荧光增白物体来说，所发荧光位于可见光谱短波尾端，因此可与物体所发黄光形成互补，产生赏心悦目的亮白效果。但是，任何缺乏控制或一致性的紫外光入射到含荧光增白剂的材料上，都将导致目测评估白度的变化。如果标准对色光源箱所用目光模拟器与CIE标准照明体D65之间相关性较低，很可能会降低白度指数的实用性和可信度。

国际照明委员会(CIE)认识到建立一个统一的白度测量方法的重要性，推荐了著名的CIE白度指数。目前，CIE白度指数和色泽指数已被美国纺织化学家和染色家协会(AATCC)接受作为纺织品白度测量的标准(AATCCTestMethod110-2005)，得到广泛推广和应用。尽管CIE白度指数使用起来非常方便、简洁，但是它与人眼对白度的视觉评估之间的相关性不够好，尤其是用于测量荧光增白产品。这些问题不一定是由公式自身误差造成的，而有可能由所用标准对色光源箱中的光源含有未知或未经标准化的紫外辐射。然而，目前公开发表的文献并没有数据显示对色光箱中所用光源的紫外辐射。事实上，有关目测评估的照明标准如ASTMD1729-96，CIEPublicationNo.51，AATCCEvaluationProcedure9-2007等并没有要求或者推荐任何用于光源紫外辐射标准化的方法。

发明内容

本发明公开了一种可用于荧光增白材料白度目测评估的光源标准化方法。该发明采用紫外可见分光辐射仪测量对配有紫外辐射可调控对色光箱中日光模拟器照明系统在200至800nm波长(λ)范围的辐照度(E_λ)；将辐照度按以下公式进行标准化的到相对辐照度；以波长为横坐标，相对辐照度为纵坐标制作相对光谱功率分布曲线；调节对色光箱中的紫外辐射可控光源，使所得到的相对光谱功率分布曲线与CIE标准照明体D65的相对光谱功率分布曲线相符，即可得到适合评估荧光增白产品外观颜色的标准化照明系统。

RE_λ=E_λ／E_λ＝560×100％

具体实施方式

下面通过实例进一步阐述本发明的显著特点，但本发明决不局限于所列实例。

实例一：对色光箱日光模拟器辐照度的测量

将Gooch&Housego0L-756紫外可见分光辐射仪启动预热10分钟，将其积分球置于X-riteSpectraLightQC对色光箱的底部，开启日光模拟器。预热稳定10分钟后，使用紫外可见分光辐射仪测量300至800nm波长范围内的辐照度，测量波长间距为1nm。下表所列为波长间隔为10nm的辐照度数据。

实例二：对色光箱日光模拟器和紫外可调光源混合辐照度的测量

将Gooch&HousegoOL-756紫外可见分光辐射仪启动预热10分钟，将其积分球置于X-riteSpectraLightQC对色光箱的底部，开启日光模拟器和紫外可调光源。调整紫外光源于某一辐照状态，预热稳定10分钟后，使用紫外可见分光辐射仪测量300至800nm波长范围内两光源叠加后的总辐照度，测量波长间距为1nm。下表所列为波长间隔为10nm的辐照度数据。

实例三：对色光箱日光模拟器和紫外可调光源混合辐照度数据的标准化

将实例二所得表格中的辐照度数据根据以下公式处理，将所得数据列于下表中。

RE_λ=E_λ／E_λ=560×100％

实例四：对色光箱照明系统的标准化

根据实例一的描述，以紫外可见分光辐射仪测量对色光箱的辐照度，并根据实例三的描述将所得辐照度数据标准化。以波长为横坐标，以相对辐照度为纵坐标制作相对光谱功率曲线。通过调整紫外可控光源的辐照度，可得一系列如下图所示的相对光谱功率曲线(2-5)，将所得相对光谱功率曲线与CIE标准照明体D65(图中曲线1)相比较。由图可知，通过调整通过调整紫外可控光源的辐照度，可最终得到一个与CIE标准照明体D65最为接近的对色光箱照明系统，从而实现对色光箱照明系统的标准化。

Claims (3)

1.一种用于荧光增白材料白度目测评估的方法，其特征是采用紫外可见分光辐射仪测量对色光箱照明系统的辐照度，通过调节紫外可控光源的辐照度，使对色光箱照明系统的相对光谱功率分布曲线与CIE标准照明体D65基本一致；

将所得对色光箱混合照明系统的辐照度按以下公式标准化，得到相对辐照度：

RE_λ＝E_λ/E_λ＝560×100％

以波长为横坐标，以相对辐照度为纵坐标，制作相对光谱辐射功率分布曲线，并将所得相对光谱辐射功率分布曲线与CIE标准照明体D65进行比较；当对色光箱混合照明系统通过调整紫外可控光源所得到的相对光谱辐射功率分布曲线与CIE标准照明体D65取得基本一致时，即完成对色光箱照明系统的标准化。

2.根据权利要求1所述一种用于荧光增白材料白度目测评估的方法，其特征在于所用紫外可见分光辐射仪的光谱测量范围应在200-800nm，测量波长间距低于1nm，用于光谱测量前需开机预热10分钟。

3.根据权利要求1所述一种用于荧光增白材料白度目测评估的方法，待标准化对色光箱需配置日光模拟器和紫外光源，二光源可同时开启组成混合照明系统，并且可灵活控制紫外光源辐照度，且不影响日光模拟器的辐照度。