光源色温是标识光源的光谱成分的概念,通俗地税,色温是光线颜色的一种标志,而不是指光线的温度。不同的光源,由于光谱能量分布的不同,其色温就不同,因此其光线颜色就会有所差异,而相关色温是从光源色温引出的一个概念。本文对光源色温和相关色温的含义及关系做了解析。
根据描述绝对黑体光谱分布特性的普朗克定律,可以计算出黑体对应于某一温度的光谱分布,并由此应用 CIE标准色度系统,获得该温度下黑体发光的三刺激值和色品坐标,从而在色品图上找到一个对应的色品点。因此,对不同温度的黑体,可以计算出一系列色品坐标点,将这些对应点在色品图上连接起来,便形成一条弧形的温度轨迹,称为黑体(温度)轨迹或普朗克轨迹,如下图所示。黑体轨迹上的各点代表不同温度的黑体光色,当温度由1000K左右开始升高时,其颜色由红向蓝变化,所以人们就用黑体的温度来表示其对应的颜色。
实际上,理想的黑体是不存在的,而常见的实际辐射体并非黑体,其辐射本领比黑体小,称为灰体。尽管理想的灰体也并不存在,但是在一定波长范围内,在一定近似程度下可以满足灰体的条件。非黑体辐射的某些特性常常可以用黑体,辐射的相关性质来近似地表示,而为了描述一般光源的颜色特性,引人了分布温度、色温和相关色温等概念,它们的单位均为开尔文(K)。
当辐射源在温度T时所呈现的颜色与黑体在某一温度Tc时的颜色相同时,则将黑体的温度Tc称为该辐射源的颜色温度(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地描述白炽灯的光色。一般,色温高,表示蓝、绿光的组分多些;色温低,则橙、红光的成分多些。
另外,由于分布温度对应于辐射源的光谱分布,而光谱分布相同的光其颜色必定相同,因此分布温度一定是色温。
对于白炽灯以外的某些常用辐射源,其光谱分布与黑体相差较远,它们在温度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,而在该轨迹的附近。这时,不能用前述的色温来描述其颜色,而需要采用相关色温的概念来表征和比较这类辐射源的光色特性。当辐射源的颜色与黑体在某一温度下的颜色最接近时,或者说两者在色品图上的坐标点相距最小时,就可用该黑体的温度来表示此辐射源的色温,并称之为该辐射源的相关色温,通常用符号Tcp表示。
从上述概念中,可以看出当光源发射光的颜色和黑体不同时,色温的概念被扩大到更一般的“相关色温”的概念。在色温和相关色温的定义中,必须是对标准的色觉观察者而言。因为不同的色觉观察者。特别是具有色觉缺陷的观察者在评价时,将可能收到不同的结果。在相关色温的定义中、必须规定出一个最合适的,为大家所公认的均匀色度图。对同一光源,由依据的均匀色度图的不同,所求出的相关色温也不同。现规定用CIE1960UCS色度图。在上述定义中,都包括了人眼的色觉特性,因此,色温和相关色温实际上是一个心理物理量。