光源色温和显色性的测定原理和测定方法

色温和显色性是光源两个重要的颜色指标，不同的光源由于光谱分布的不同，其色温和显色性就有所差异，因此，在不同的光源下物体就会呈现不同的颜色。本文对光源色温和显色性的测定原理和测定方法做了介绍。

光源色温测量的原理和方法：

色温是指光源光色与黑体光色相同时对应的黑体温度：

式中，T为黑体的绝对温度，单位为K；λ为波长；辐射常数c1=3.7415010^-16Wm²，C2=1.438810^-2mK。

CIE1960UCS色度图中弧线，称为黑体轨迹，与之垂直的直线簇为等温线。光源的光色不一定准确的落在弧线上，通常以接近的颜色确定光源的色温，称为相关色温。

当知道被测光源的相对光谱功率分布P（λ）后，就可计算得光源的三刺激X，Y，Z，然后就可得出色坐标。

以k表示等温线斜率，色度图弧线与等温线交点处的切线斜率为l，则：

式中，X'，Y'，Z'的大小为：

其中，P'e,λ（λ，T）为Pe,λ（λ，T）对T的偏导数：

由等温线斜率计算式可绘制等相关色温线，如下图所示。

若光源的色度坐标（u，v）位于等温线M1，M2之间，坐标点到两等温线的距离分别为d1和d2，则相关色温为：

光源显色性测定原理和方法：

显色性是评价光源的重要特性，人们习惯认为物体在日光下的颜色为真实颜色，因此用物体在灯光下和日光下的颜色的接近程度表示灯光的显色性，颜色越接近，显色性越高。光源的光谱分布决定了光源的显色性，具有连续光谱分布的光源具有较好的显色性，如日光灯，白炽灯等。显色性的评价方法大体上可以分为两种：基于光谱分布之差的方法和基于作为标准的物体色外貌之差的方法。目前在光源显色性评价上多采用后一种方法。

CIE推荐显色指数CRI来评价光源的显色性。CIE提出把普朗克辐射体作为评价低色温光源显色性的参照标准。当相对色温低于5000K时，将同等色温下的普朗克辐射体在作为参考光源；当相对色温高于5000K时，将标准照明体D作为参考光源。若样本在测试光下的颜色和参考光下的颜色完全相同，则认为显色指数为100。在评价光源的显色性时，采用14种试验色，如下图所示。

其中前8种不同颜色，它们明度值接近，彩度适中，围绕色相环，用于光源一般显色指数和特殊显色指数的计算；而后6种是一些饱和色和皮肤色，如四个心理基础色（纯红、黄、绿、蓝）、皮肤色和树叶颜色，用于特殊显色指数的计算。通过测量并计算这些试验色在测试光和参考光下的色差，便可求出光源的显色指数，用以表征光源显色性的优劣程度。

假设第i中试验色在参考光和测试光下的色差为△Ei（i= 1，2，3，……，14），则可以计算出各种试验色的特殊显色指数Ri：Ri=100-4.6△Ei。

显色指数越高，代表显色性越好，如果Ri=100，表示该样本在测试光合参考光下的色差为0。将前8个样本的显色指数取平均值，得到常用的一般显色指数Ra，显色指数Ra是评价光源的重要指标。