什么是色溫？光源色溫和相關(guān)色溫怎么計(jì)算？

什么是色溫？色溫是描述光源光譜質(zhì)量最常用的指標(biāo)，低色溫光源的能量分布中紅輻射較多，通常稱為暖色光：高色溫光源的能量分布中藍(lán)輻射相對(duì)較多，通常稱為冷色光。當(dāng)知道待測(cè)光源的光譜分布后，就可以對(duì)光源的色溫和相關(guān)色溫進(jìn)行計(jì)算。本文對(duì)光源色溫和相關(guān)色溫計(jì)算方法做了介紹。

什么是色溫？

色溫是描述光源光譜質(zhì)量最常用的指標(biāo)。當(dāng)某輻射體與絕對(duì)黑體在可見光區(qū)域具有相同形狀的光譜功率分布時(shí)的溫度，稱為該輻射體的色溫。當(dāng)光源的色度坐標(biāo)位于色度圖上的黑體跡線上時(shí)，就把黑體的絕對(duì)溫度定義為該光源的色溫，不同溫度下，絕對(duì)黑體的色度坐標(biāo)是不同的，但是非熱輻射光源，它們的光譜功率分布形式與黑體輻射相差很大，其色度坐標(biāo)不一定落在黑體輻射跡線上，這時(shí)常用相關(guān)色溫來(lái)表示，即在色度圖上，和某一光源的色度坐標(biāo)點(diǎn)相距最近的那個(gè)黑體的絕對(duì)溫度就定義為該光源的相關(guān)色溫。

光源色溫和相關(guān)色溫計(jì)算方法：

色溫或相關(guān)色溫的定義是某光源的色度坐標(biāo)與絕對(duì)黑體輻射在某一溫度下的色度一樣，則這一溫度稱為某光源的色溫。一般情況下，光源的色坐標(biāo)在色度圖上不一定準(zhǔn)確地落在絕對(duì)黑體軌跡上，所以只能用光源與黑體軌跡最近的顏色來(lái)確定該光源的色溫，稱為相關(guān)色溫。光源色溫的經(jīng)驗(yàn)公式為：

其中A=（x-0.329）/（y-0.187）。

色溫在照明領(lǐng)域是一個(gè)非常重要的概念，也是評(píng)價(jià)光源色度特性的一個(gè)重要參數(shù)。色溫的概念來(lái)自于黑體輻射，只有接近于黑體輻射的發(fā)光體討論色溫才有意義，對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的光源來(lái)說(shuō)，它的色坐標(biāo)位置只有接近色品圖中的Planck軌跡，這時(shí)討論色溫才有意義，色品圖中的Planck軌跡是不同色溫的黑體輻射發(fā)光體所對(duì)應(yīng)的色坐標(biāo)在色品圖上形成的一條曲線，人們把這條曲線稱之為Planck軌跡，見下圖所示。

在某一特定溫度T下，黑體的光譜功率分布可由普朗克公式獲得，即：

其中第一輻射c₁=2πhc²=3.7418x10^-16W·m²；

第二輻射常數(shù)c₂=hc/k=1.4388×10^-2m·K；k為波爾茲曼常數(shù)；c為光速。

根據(jù)已知黑體的光譜功率分布公式，我們可以求得色坐標(biāo)與色溫的關(guān)系表達(dá)式，當(dāng)色溫大于5000K時(shí)，CIE推薦用日光軌跡代替黑體軌跡，而日光軌跡的色品坐標(biāo)為：

式中，xD的有效范圍為0.250～0.380。

標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源是為使光輻射測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化而引入的概念。CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)光源有A，B，C，D65，E光源。有了色溫和相關(guān)色溫的概念，表示光源的特性將非常方便。如：

（1）A光源：色溫為2845K，相當(dāng)于白熾燈在2800K時(shí)輻射出的光。

（2）B光源：相關(guān)色溫為4800K，相當(dāng)于中午直射的日光。

（3）C光源：相關(guān)色溫為6700K，相當(dāng)于白天的自然光，它的藍(lán)色成分較多。

（4）D65光源：相關(guān)色溫為6500K，相當(dāng)于白天平均光照，近年來(lái)，常被用作彩色電視的標(biāo)準(zhǔn)光源。

（5）E光源：又稱為等能白光，即光譜功率分布值為常數(shù)，它是一種假想而實(shí)際并不存在的光源，采用它純粹是為了簡(jiǎn)化色度學(xué)中的計(jì)算。

光源根據(jù)色溫的高低分為暖色光（色溫＜3300K）、冷白色光又叫中性色（色溫3300K～5300K）、冷色光（色溫＞3300K），常見光源的色溫或相關(guān)色溫如下表所示。