色溫是描述光源或發(fā)光體特性的一個(gè)基本參數(shù)，其定義為光源輻射顏色相同時(shí)的黑體溫度。在談到色溫的概念時(shí)，經(jīng)常會引出與此相關(guān)的幾個(gè)概念：相關(guān)色溫和分布溫度。那么，色溫與相關(guān)色溫、分布溫度什么關(guān)系？怎么測色溫？本文做了介紹。

什么是色溫？

光源的顏色特性取決于發(fā)出的光線中不同波長的相對能量的比例。為了能夠?qū)庠吹念伾匦赃M(jìn)行定量描述，人們把光源的光與黑體的光相比較來表達(dá)光源的顏色。黑體是對人射光能全部吸收的物體，因此它也是物體中發(fā)射本領(lǐng)最強(qiáng)的物體，在輻射作用下既不能反射也不發(fā)生透射，而是能把落在它上面的輻射全部吸收，又稱作完全輻射體。物體對輻射的吸收能力與發(fā)射能力成正比，吸收本領(lǐng)大的物體，發(fā)射本領(lǐng)也大；而吸收能力小的物體，其發(fā)射能力也相對小一些。黑體的吸收能力在所有物體中是最大的。

黑體的光譜輻射情況完全依賴于本身的溫度，隨著黑體加熱溫度不斷升高，其相對光譜功率分布的最大功率部分向短波方向變化。黑體在任何溫度下都能夠吸收全部的可見光，它的輻射能量很大且非常穩(wěn)定。在表示不同光源的光色時(shí)，可以將黑體作為一個(gè)穩(wěn)定的參照標(biāo)準(zhǔn)。一定的光譜能量分布表現(xiàn)出一個(gè)固定的光色，而黑體輻射的光譜功率分布由溫度決定。人們將光源的相對光譜功率分布與某溫度下黑體輻射的相對光譜功率分布相比較，如果某一光源與黑體在某一溫度時(shí)的相對光譜功率分布相吻合，那么這一光源的光色就可以用此時(shí)黑體的溫度來表示，稱為光源的顏色溫度，簡稱色溫。

色溫與相關(guān)色溫、分布溫度的關(guān)系：

光源色溫即光源的顏色溫度：如果一個(gè)光源發(fā)射光的色品與某一溫度下黑體的色品相同（匹配），那么此時(shí)黑體的絕對溫度就叫做該光源的顏色溫度，簡稱色溫，它直接和普朗克黑體輻射定律相聯(lián)系。色溫是表示光源光色的尺度，單位為K（開爾文）。

當(dāng)光源發(fā)射光的顏色和黑體不相同時(shí)，我們用“相關(guān)色溫”的概念來描述光源的顏色。相關(guān)色溫的定義是：在某一確定的色品圖中，如果一個(gè)光源與某一溫度下的黑體具有最接近的色品，此時(shí)黑體的絕對溫度值就叫做光源的相關(guān)色溫。

從上述概念中，可以看出當(dāng)光源發(fā)射光的顏色和黑體不同時(shí)，色溫的概念被擴(kuò)大到更一般的“相關(guān)色溫”的概念。在色溫和相關(guān)色溫的定義中，必須是對標(biāo)準(zhǔn)的色覺觀察者而言。因?yàn)椴煌纳X觀察者。特別是具有色覺缺陷的觀察者在評價(jià)時(shí)，將可能收到不同的結(jié)果。在相關(guān)色溫的定義中、必須規(guī)定出一個(gè)最合適的，為大家所公認(rèn)的均勻色度圖。對同一光源，由依據(jù)的均勻色度圖的不同，所求出的相關(guān)色溫也不同。現(xiàn)規(guī)定用CIE1960UCS色度圖。在上述定義中，都包括了人眼的色覺特性，因此，色溫和相關(guān)色溫實(shí)際上是一個(gè)心理物理量。

光源的色溫和分布溫度實(shí)際上是兩個(gè)完全不同的概念。對于分布溫度，不僅在可見光區(qū)，而對紅外區(qū)，紫外區(qū)也可能有意義，對色溫則只在可見光區(qū)有意義。一般地講，光源的色溫和可見光區(qū)的分布溫度在數(shù)值上是不同的，例如：鎢帶燈：相關(guān)色溫2060K；分布溫度2055K；螺旋鎢絲燈：相關(guān)色溫2032K；分布溫度2030K；碘鎢燈：相關(guān)色溫3048K；分布溫度3089K；B光源：相關(guān)色溫4874K；分布溫度4651K；C光源：相關(guān)色溫6774K；分布溫度6215K；D65晝光：相關(guān)色溫6504K；分布溫度6205K。

從上面可以看出，有些光源的相關(guān)色溫和分布溫度值有相當(dāng)大的區(qū)別，這是因?yàn)樗鼈兊南鄬庾V能量分布與黑體的有較大的差異。然而象白熾鎢絲燈這樣一類的光源，由于它的相對光譜能量分布與黑體的相差很小，因而它的相關(guān)色溫值與可見區(qū)的分布溫度相差也很?。ㄌ迹u燈除外），一般差別在2——5K左右。事實(shí)上，由于光譜能量分布測量誤差的存在，要區(qū)分這個(gè)差別也是沒有意義的。

光源色溫色溫計(jì)算方法：

1.內(nèi)插法

內(nèi)插法是試圖尋求距離被測光源的色坐標(biāo)點(diǎn)最近的兩條等色溫線，利用幾何作圖法估算出該色坐標(biāo)點(diǎn)的相關(guān)色溫。具體計(jì)算法如下：

由于在CIE1960UCS色度圖中，所有等色溫線均垂直于黑體軌跡的直線，其斜率為k，是隨著相關(guān)色溫T變化（k=-1/l）其中l(wèi)為黑體色軌跡與該等溫線交點(diǎn)（垂足）處的切線的斜率。如下圖所示。

當(dāng)找到距離被測光源色坐標(biāo)點(diǎn)（u，v）的最近的2條等溫線后，就可以利用公式求出近似相關(guān)色溫T。該方法的精度依賴于分區(qū)的數(shù)量，分區(qū)分的越多，則內(nèi)插的精度就越高，但是同時(shí)計(jì)算量也相應(yīng)增大。

2.逐點(diǎn)法

根據(jù)CIE色度學(xué)的相關(guān)定義，得到（u，v）色坐標(biāo)后，逐點(diǎn)比較其與黑體軌跡點(diǎn)的距離，取最小值點(diǎn)對應(yīng)色溫即為相關(guān)色溫值。該方法優(yōu)點(diǎn)是精確度高，缺點(diǎn)是計(jì)算量極其龐大，由于我們的黑體軌跡色溫是從1000K到25000K，每一個(gè)色溫對應(yīng)一個(gè)色坐標(biāo)點(diǎn)，因此需要計(jì)算24000多個(gè)距離。

3.曲線擬合法

曲線擬合法是利用解析函數(shù)擬合色溫計(jì)算中的一些變量和自變量，解析函數(shù)式可以方便的使用牛頓迭代法等算法得到最小距離點(diǎn)等結(jié)果，從而避免了逐點(diǎn)查找比較帶來的計(jì)算量的增大，也不失為一種好的算法。

光源色溫對視覺功效有何影響？

人眼視覺功能的實(shí)現(xiàn)需要一定的光通量（光功率），表現(xiàn)在視覺作業(yè)面上要求達(dá)到一定的照度（亮度）。為了研究色溫與照度之間的關(guān)系，人們進(jìn)行了大量的視我功效實(shí)驗(yàn)（用視覺作業(yè)的速度和精確度來評價(jià)視覺能力），以弄清楚在相同的照度下用低色溫的光源（如白熾燈）和高色溫的光源（如日光色熒光燈）照明的視覺效果是否有差異。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熒光燈和白熾燈在601x以上時(shí)，視覺效果無差異，僅在101x時(shí)，似乎熒光燈比白熾燈的視覺效果略差。CIE提出要看清楚人臉部特征所需的最低亮度為1cd/m2，相當(dāng)于201x的照度。101x沒有達(dá)到此要求，在該照度值下的視覺效果的比較是沒有意義的。