色温与相关色温、分布温度什么关系？怎么测色温？

色温是描述光源或发光体特性的一个基本参数，其定义为光源辐射颜色相同时的黑体温度。在谈到色温的概念时，经常会引出与此相关的几个概念：相关色温和分布温度。那么，色温与相关色温、分布温度什么关系？怎么测色温？本文做了介绍。

什么是色温？

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。黑体是对人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。

色温与相关色温、分布温度的关系：

光源色温即光源的颜色温度：如果一个光源发射光的色品与某一温度下黑体的色品相同（匹配），那么此时黑体的绝对温度就叫做该光源的颜色温度，简称色温，它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。色温是表示光源光色的尺度，单位为K（开尔文）。

当光源发射光的颜色和黑体不相同时，我们用“相关色温”的概念来描述光源的颜色。相关色温的定义是：在某一确定的色品图中，如果一个光源与某一温度下的黑体具有最接近的色品，此时黑体的绝对温度值就叫做光源的相关色温。

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。

光源的色温和分布温度实际上是两个完全不同的概念。对于分布温度，不仅在可见光区，而对红外区，紫外区也可能有意义，对色温则只在可见光区有意义。一般地讲，光源的色温和可见光区的分布温度在数值上是不同的，例如：钨带灯：相关色温2060K；分布温度2055K；螺旋钨丝灯：相关色温2032K；分布温度2030K；碘钨灯：相关色温3048K；分布温度3089K；B光源：相关色温4874K；分布温度4651K；C光源：相关色温6774K；分布温度6215K；D65昼光：相关色温6504K；分布温度6205K。

从上面可以看出，有些光源的相关色温和分布温度值有相当大的区别，这是因为它们的相对光谱能量分布与黑体的有较大的差异。然而象白炽钨丝灯这样一类的光源，由于它的相对光谱能量分布与黑体的相差很小，因而它的相关色温值与可见区的分布温度相差也很小（碳，钨灯除外），一般差别在2——5K左右。事实上，由于光谱能量分布测量误差的存在，要区分这个差别也是没有意义的。

光源色温色温计算方法：

1.内插法

内插法是试图寻求距离被测光源的色坐标点最近的两条等色温线，利用几何作图法估算出该色坐标点的相关色温。具体计算法如下：

由于在CIE1960UCS色度图中，所有等色温线均垂直于黑体轨迹的直线，其斜率为k，是随着相关色温T变化（k=-1/l）其中l为黑体色轨迹与该等温线交点（垂足）处的切线的斜率。如下图所示。

当找到距离被测光源色坐标点（u，v）的最近的2条等温线后，就可以利用公式求出近似相关色温T。该方法的精度依赖于分区的数量，分区分的越多，则内插的精度就越高，但是同时计算量也相应增大。

2.逐点法

根据CIE色度学的相关定义，得到（u，v）色坐标后，逐点比较其与黑体轨迹点的距离，取最小值点对应色温即为相关色温值。该方法优点是精确度高，缺点是计算量极其庞大，由于我们的黑体轨迹色温是从1000K到25000K，每一个色温对应一个色坐标点，因此需要计算24000多个距离。

3.曲线拟合法

曲线拟合法是利用解析函数拟合色温计算中的一些变量和自变量，解析函数式可以方便的使用牛顿迭代法等算法得到最小距离点等结果，从而避免了逐点查找比较带来的计算量的增大，也不失为一种好的算法。

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。