光源的颜色指标色温及色温的测定与计算方法

光源有两个重要的颜色指标，一个是色温，一个是显色性。其中色温是衡量光源光色的指标，色温偏低表示光色偏暖（红色），偏高则表示光色偏冷（蓝色）。光源的色温是由该光源的光谱功率分布决定的，不同的光源其色温不同光线颜色也不同。本文对色温的含义及色温的测定与计算方法做了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

光源颜色指标色温的含义：

光源的颜色特性取决于发出的光线中不同波长的相对能量的比例。为了能够对光源的颜色特性进行定量描述，人们把光源的光与黑体的光相比较来表达光源的颜色。黑体是对入射光能全部吸收的物体，因此它也是物体中发射本领最强的物体，在辐射作用下既不能反射也不发生透射，而是能把落在它上面的辐射全部吸收，又称作完全辐射体。物体对辐射的吸收能力与发射能力成正比，吸收本领大的物体，发射本领也大；而吸收能力小的物体，其发射能力也相对小一些。黑体的吸收能力在所有物体中是最大的。

黑体的光谱辐射情况完全依赖于本身的温度，随着黑体加热温度不断升高，其相对光谱功率分布的最大功率部分向短波方向变化。黑体在任何温度下都能够吸收全部的可见光，它的辐射能量很大且非常稳定。在表示不同光源的光色时，可以将黑体作为一个稳定的参照标准。一定的光谱能量分布表现出一个固定的光色，而黑体辐射的光谱功率分布由温度决定。人们将光源的相对光谱功率分布与某温度下黑体辐射的相对光谱功率分布相比较，如果某一光源与黑体在某一温度时的相对光谱功率分布相吻合，那么这一光源的光色就可以用此时黑体的温度来表示，称为光源的颜色温度，简称色温。

对于白炽灯等热辐射源而言由于其光谱分布与黑体比较接近，所以它们的色品坐标点基本处于黑体轨迹上，可见色温的概念能够恰当的描述白炽灯的光色。那么对于白炽灯以外的其他光源，其光谱分布与黑体相差较远，它们的温度T时的相对光谱功率分布所决定的色品坐标不一定准确地落在色品图的黑体温度轨迹上，所以只能用光源与黑体轨迹最近的颜色来确定该光源的色温，称为相关色温（correlated color temperature，简称CCT）。

光源颜色指标色温的测定方法：

蓝/红比法通常用来测定一个光源的色温。在这个方法中，改变标准光源（黑体或更通常的是经预先校准过的标准灯）的色温，使其测得的被测光源和标准光源的蓝/红比相等、此时就认为被测光源的色温等于标准光源的色温。严格地讲，这样比较得到的是分布温度，而不是色温。虽然在通常情况下由于被测光源和标准光源具有相同或近似相同的分光能量分布、这种差别是不大重要的但是如果所比较的这两种光源具有不相同的分光能量分布+最好还是讲这是它的分布温度、尽管这分布温度和所使用的蓝、红波长范围有关。因此，对于感光测定所用的仪器灯泡（钨丝灯），可以用蓝/红比方法来标定灯泡的色温。

取一只无色泡壳的钨丝灯，由小到大逐渐升高灯电压（电流），灯丝的温度随之也逐渐升高，我们可以看到发出的光有两个变化，一个是灯丝的亮度越来越大；另一个是它发出的光的颜色也在变化，先是暗红，然后变为红、红黄、黄白，最后变为白色。并且只要将灯电压（或电流）每次都调到同一数值，也就是说灯丝被加热到对应的同一温度时，它发出的光亮度总是相同的，光颜色总是恒定的，且不同的温度对应于不同的亮度，不同的颜色。不管灯丝点燃在什么温度下，只要恰当改变黑体的温度，总可以使得黑体发射光的颜色与钨丝灯发射光的颜色相匹配。由此可见，对于象白炽钨丝灯这一类型的光源，不仅它的光色和它白炽体的温度有一对应的关系，而且在和黑体的光色相匹配的情况下，还和此时黑体的温度有一一对应的关系。

由于灯源的色温不同，它所发射的光的颜色也就不同，它的蓝/红比值也不同。因此，感光测定中所用的灯源的色温将影响着感光测定数据的准确性，严重影响产品质量。

光源颜色指标色温的计算方法：

光源的色温可以分为绝对色温和相关色温，对于这两种色温的计算方法是不同的。绝对色温在CIE-1931色品图上是一条连续的弧形轨迹，这条轨迹称为黑体轨迹线。光源的色品坐标如果落于黑体轨迹上，则对应的黑体温度就为此光源的绝对色温。绝对色温的计算公式为：

式中n=（x-0.3320）/（y-0.1858），x、y为CIE-1931的色坐标。

相对色温表示的是与光源具有最相似颜色刺激的黑体辐射的温度，当知道待测光源的光谱分布后，可确定出光源的色度坐标（x，y）。若光源的色度坐标点位于两条相邻等温线M1和M2之间，则可用内插法求得光源的相关色温。

设d1为光源坐标点到等温线M1的距离，d2为到等温线M2的距离。则光源的相关色温T由下式表示：

通常情况下用下面近似公式得到色温T：

其中：n=（x-0.3320）/y-0.1858。

光源色温对视觉功效有何影响？

人眼视觉功能的实现需要一定的光通量（光功率），表现在视觉作业面上要求达到一定的照度（亮度）。为了研究色温与照度之间的关系，人们进行了大量的视我功效实验（用视觉作业的速度和精确度来评价视觉能力），以弄清楚在相同的照度下用低色温的光源（如白炽灯）和高色温的光源（如日光色荧光灯）照明的视觉效果是否有差异。

实验结果表明，荧光灯和白炽灯在601x以上时，视觉效果无差异，仅在101x时，似乎荧光灯比白炽灯的视觉效果略差。CIE提出要看清楚人脸部特征所需的最低亮度为1cd/m2，相当于201x的照度。101x没有达到此要求，在该照度值下的视觉效果的比较是没有意义的。

光源色温越高照度越高吗？

白炽灯和卤钨灯的色温低，虽然显色性好，但由于光效低，大部分能量转化为热能，随着高光效的荧光灯、金卤灯等气体放电灯的应用及其显色性的改善，一般不再用低光效的白炽灯和卤钨灯来实现要求达到的高照度，因为这样不利于节约能耗。荧光灯原来采用卤磷酸盐荧光粉，只能做高色温的灯管，后来采用稀土荧光粉才能做出低色温的灯管。

随着金卤灯制造技术的不断发展，目前已有3000K的低色温金卤灯，其光效高，显色性好。用3000K的金卤灯来照明达到较高的照度，人们的视觉效果良好，对光环境的感觉满意。所以光源色温的选择并不取决于要求达到的照度的高低，“高色温高照度，低色温低照度”的观点可以放弃了。