什么是色温?色温是描述光源光谱质量的常用指标,不同光源由于光谱能量分布的不同,其色温就会存在差异,因此给人不同的光色感觉。本文对光源色温的结算方法及不同光源的色温值做了介绍,以便大家多光源色温有所了解。

辨别光源颜色的方法有很多种,可以通过光谱色调的相应值来分别,可以通过查看色度图普朗克轨迹曲线上各点相应的坐标值(即色坐标)来区分,也可以通过辨认在色度图上的位置,或者引用一种色彩符号系统(例孟赛尔系统)来进行识别。但是,在电视画面制作的过程中,我们需要用一种简便快捷的方法来估计光的彩色品质,而上述这些方法都不方便。因此,我们采用了一种由物理学家开尔文最早提出的十分有用的“代码”,这就是“色温”的概念。
开尔文发现,当加热一块木炭的时候,它所发出光线的彩色品质随着温度的变化而发生变化。随着木炭块的加热,它的光线品质逐渐从暗红发展成为强烈的黄白光,并且所含可见光谱的比例也在逐渐增加,如果继续加热,光线就会带有极亮的蓝白色品质。同样,当我们加热一根金属棒时也会看到这种变化。
他最重要的发现就是,光线的品质与木炭块(黑体)的温度有直接的关系。因此他就确定用这种温度作为“代码”来区分光源的彩色品质,以及它所具有的光谱能量。如果要用传统的摄氏和华氏温度标尺来表示这种“代码”,它所包含数字的范围就会太广,不易使用,所以就采用了所谓的开氏温标,一种绝对温度,即0°K=-273℃的温度标尺。
如果一盏灯发出带红的黄色品质光束,理论上可以在开氏温标上找到它的位置,并且能够找到与其光谱分布相似的标准色谱。如果一盏灯所对应的黑体温度在开氏坐标下是3200度,那么我们就将这只灯的色温定为3200K。
色温或相关色温的定义是某光源的色度坐标与绝对黑体辐射在某一温度下的色度一样,则这一温度称为某光源的色温。一般情况下,光源的色坐标在色度图上不一定准确地落在绝对黑体轨迹上,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。光源色温的经验公式为:

其中A=(x-0.329)/(y-0.187)。
色温在照明领域是一个非常重要的概念,也是评价光源色度特性的一个重要参数。色温的概念来自于黑体辐射,只有接近于黑体辐射的发光体讨论色温才有意义,对应一个具体的光源来说,它的色坐标位置只有接近色品图中的Planck轨迹,这时讨论色温才有意义,色品图中的Planck轨迹是不同色温的黑体辐射发光体所对应的色坐标在色品图上形成的一条曲线,人们把这条曲线称之为Planck轨迹。在某一特定温度T下,黑体的光谱功率分布可由普朗克公式获得,即:

其中第一辐射c1=2πhc2=3.7418x10-16W·m2;
第二辐射常数c2=hc/k=1.4388×10-2m·K;k为波尔兹曼常数;c为光速。根据已知黑体的光谱功率分布公式,我们可以求得色坐标与色温的关系表达式。
标准照明体和标准光源是为使光辐射测量标准化而引入的概念。CIE规定的标准光源有A,B,C,D65,E光源。有了色温和相关色温的概念,表示光源的特性将非常方便。如:
1.A光源:色温为2845K,相当于白炽灯在2800K时辐射出的光。
2.B光源:相关色温为4800K,相当于中午直射的日光。
3.C光源:相关色温为6700K,相当于白天的自然光,它的蓝色成分较多。
4.D65光源:相关色温为6500K,相当于白天平均光照,近年来,常被用作彩色电视的标准光源。
5.E光源:又称为等能白光,即光谱功率分布值为常数,它是一种假想而实际并不存在的光源,采用它纯粹是为了简化色度学中的计算。
光源根据色温的高低分为暖色光(色温<3300K)、冷白色光又叫中性色(色温3300K~5300K)、冷色光(色温>3300K),常见光源的色温或相关色温如下表所示。

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