什么是色溫？光源色溫和相關色溫怎么計算？

什么是色溫？色溫是描述光源光譜質量最常用的指標，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輻射相對較多，通常稱為冷色光。當知道待測光源的光譜分布后，就可以對光源的色溫和相關色溫進行計算。本文對光源色溫和相關色溫計算方法做了介紹。

什么是色溫？

色溫是描述光源光譜質量最常用的指標。當某輻射體與絕對黑體在可見光區(qū)域具有相同形狀的光譜功率分布時的溫度，稱為該輻射體的色溫。當光源的色度坐標位于色度圖上的黑體跡線上時，就把黑體的絕對溫度定義為該光源的色溫，不同溫度下，絕對黑體的色度坐標是不同的，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，其色度坐標不一定落在黑體輻射跡線上，這時常用相關色溫來表示，即在色度圖上，和某一光源的色度坐標點相距最近的那個黑體的絕對溫度就定義為該光源的相關色溫。

光源色溫和相關色溫計算方法：

色溫或相關色溫的定義是某光源的色度坐標與絕對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，光源的色坐標在色度圖上不一定準確地落在絕對黑體軌跡上，所以只能用光源與黑體軌跡最近的顏色來確定該光源的色溫，稱為相關色溫。光源色溫的經(jīng)驗公式為：

其中A=（x-0.329）/（y-0.187）。

色溫在照明領域是一個非常重要的概念，也是評價光源色度特性的一個重要參數(shù)。色溫的概念來自于黑體輻射，只有接近于黑體輻射的發(fā)光體討論色溫才有意義，對應一個具體的光源來說，它的色坐標位置只有接近色品圖中的Planck軌跡，這時討論色溫才有意義，色品圖中的Planck軌跡是不同色溫的黑體輻射發(fā)光體所對應的色坐標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與色溫的關系表達式，當色溫大于5000K時，CIE推薦用日光軌跡代替黑體軌跡，而日光軌跡的色品坐標為：

式中，xD的有效范圍為0.250～0.380。

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

（1）A光源：色溫為2845K，相當于白熾燈在2800K時輻射出的光。

（2）B光源：相關色溫為4800K，相當于中午直射的日光。

（3）C光源：相關色溫為6700K，相當于白天的自然光，它的藍色成分較多。

（4）D65光源：相關色溫為6500K，相當于白天平均光照，近年來，常被用作彩色電視的標準光源。

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

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色溫如下表所示。