光源的色温怎么理解?光源色温计算方法有哪些?

2023-11-03

光源的色温怎么理解?光源的色温就是指光源的颜色温度,它温是衡量光源色的一个重要指标,可以分为绝对色温与相关色温,其中绝对温度一般用T表示,相关色温一般用Tc来表示,它们的单位都是开尔文(K)。本文对光源色温的含义及光源色温的计算方法作了介绍,对色温知识感兴趣的朋友不妨了解一下!

不同光源的色温

光源的色温怎么理解?

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,单位为开尔文(K)。例如,某光源的颜色与黑体加热到绝对温度3000K时所呈现的颜色相同,那么此光源的色温便为3000K.对于白炽灯等热辐射源而言,由于它的光谱分布与黑体比较接近,因此它们的色品坐标点基本处于黑体轨迹上,可见色温的概念是能够恰当地描述白炽灯的光色。一般,低色温光源的特征是,在其能量分布中红辐射相对来说要多些,通常称之为“暖光”;色温提高后,在其能量分布中蓝辐射的比例增加,通常称之为“冷光”。

一般来说,中午的日光大约在5500K至6500K左右。在CIE所制定的标准中,D50是指色温为5000K的标准照明体,对应正午天空的日光;D65是指色温为6500K的标准照明体,对应平均北方天空日光。下面是一些常见光源的色温:

1.自然光源

日出或日落:色温1850K

日出后或日落前半小时:色温2350K

直射9时前15时后:色温5000K

直射日光9-15时:色温5500K

夏季中午直射光:色温5800K

阴天空光:色温6500-7000K

灰蒙天空光:色温7500-8400K

2.人造光源

蜡烛光:色温1900K

20W电灯,乙炔灯:色温2400K

白炽灯:色温2856K

冷白荧光灯:色温4500K

白色碳弧灯:色温5000K

卤素灯:色温5000-6000K

电子闪光灯光:色温5300-6000K


光源色温的计算方法:

色温分为绝对色温与相关色温。当光源发出的光谱与加热一个黑体使其产生同样光谱时,加热黑体所需要的温度就是该光源的绝对色温,绝对色温的概念是在1911年由Hyde提出的,一般用T表示,单位为开尔文(K),是表示光源特性最基本的参数之一。这里的黑体是指对外来辐射或光线完全吸收的一种理想物体,是不存在的。

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:

绝对色温的计算公式

式中n=(x-0.3320)/(y-0.1858),x、y为CIE-1931的色坐标。为方便描述,色温也可理解为光源的颜色,随着色温值的提高,光源的颜色会由红色向蓝色转变,如下图所示。

色温01

绝对色温虽然可以准确地描述光源的颜色,然而对于大部分光源来说,光源的色品坐标不可能与某一绝对温度下的黑体辐射色品坐标完全相同,为此,Raymond Davis等人提出了相关色温的概念,一般用Tc来表示,单位为开尔文(K),它表示与光源具有最相似颜色刺激的黑体辐射的温度。为了快速准确地计算出光源的相关色温,目前已经提出了几种比较典型计算方法,包括:三角垂足插值法、黑体轨迹法和模拟黑体轨迹法等,这几种方法虽然计算精确,但计算过程复杂,计算量大。为了更加高效准确地计算出相关色温,J.Smith、Macadam和Tamaru等人提出了几种计算相关色温的经验公式。

J.Smith等人提出的相关色温计算公式为:

相关色温计算公式

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

Macadam等人提出的相关色温计算公式为:

相关色温计算公式01

式中n=(x-0.329)/(y-0.187),x、y为CIE-1931的色坐标。

Tamaru等人提出的相关色温计算公式为:

相关色温计算公式02

式中n=(x-0.332)/(y-0.1858),x、y为CIE-1931的色坐标。

上述三种经验公式均可以直接计算出已知色品坐标光源的相关色温,且计算快速、准确。对于多基色混合光,其色品坐标只能落在混合光围成的色品坐标的连线区域内,故上述经验公式也可以用混合光相关色温的计算。

  绝对色温     相关色温   
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