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。那么,光源色温则么测?光源色温值怎么计算?本文对此做了简要的分析。
色温是用来表示光源的光色的标准,单位为K(开尔文)。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射来确定的。所谓绝对黑体是指不反射光也不透射光的物体,也就是能把光全部吸收的物体。比如在一块有密闭空腔的耐火砖中,在砖壁上凿开一个足够小的小孔,假设该小孔不会影响耐火砖的辐射。对该耐火砖进行持续加热,随着耐火砖温度不断升高,耐火砖内壁的辐射光的颜色随着温度的变化而变化,就像在不断加热铁块的过程中铁块由暗红变亮红、然后变黄、接着变白、最后变青一样。当现实生活中的光源(日光灯、自炽灯等)发出的光的颜色和黑体发出的光的颜色相同时,就用黑体在发这种颜色光的温度下的温度值表示该种颜色的光的色温,用绝对温度K表示,称为开氏温标。
从光谱学的角度来说,不同色温反映了不同颜色的光包含有不同频率的电磁波成分。由于不同频率的光子能量不相同,低色温光源的能量分布中红光辐射要多些,通常称为“暖光”;色温提高后,能量分布集中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。但是色温相同只是说明它们的光色相同,而其光谱分布可能会有很大不同。
蓝/红比法通常用来测定一个光源的色温。在这个方法中,改变标准光源(黑体或更通常的是经预先校准过的标准灯)的色温,使其测得的被测光源和标准光源的蓝/红比相等、此时就认为被测光源的色温等于标准光源的色温。严格地讲,这样比较得到的是分布温度,而不是色温。虽然在通常情况下由于被测光源和标准光源具有相同或近似相同的分光能量分布、这种差别是不大重要的但是如果所比较的这两种光源具有不相同的分光能量分布+最好还是讲这是它的分布温度、尽管这分布温度和所使用的蓝、红波长范围有关。因此,对于感光测定所用的仪器灯泡(钨丝灯),可以用蓝/红比方法来标定灯泡的色温。
取一只无色泡壳的钨丝灯,由小到大逐渐升高灯电压(电流),灯丝的温度随之也逐渐升高,我们可以看到发出的光有两个变化,一个是灯丝的亮度越来越大;另一个是它发出的光的颜色也在变化,先是暗红,然后变为红、红黄、黄白,最后变为白色。并且只要将灯电压(或电流)每次都调到同一数值,也就是说灯丝被加热到对应的同一温度时,它发出的光亮度总是相同的,光颜色总是恒定的,且不同的温度对应于不同的亮度,不同的颜色。不管灯丝点燃在什么温度下,只要恰当改变黑体的温度,总可以使得黑体发射光的颜色与钨丝灯发射光的颜色相匹配。由此可见,对于象白炽钨丝灯这一类型的光源,不仅它的光色和它白炽体的温度有一对应的关系,而且在和黑体的光色相匹配的情况下,还和此时黑体的温度有一一对应的关系。
由于灯源的色温不同,它所发射的光的颜色也就不同,它的蓝/红比值也不同。因此,感光测定中所用的灯源的色温将影响着感光测定数据的准确性,严重影响产品质量。
色温是描述光源或发光体特性的一个基本参数。光源的色温定义为光源辐射颜色相同时的黑体温度。但实际光源的光谱功率分布不可能与黑体完全一致,这就延伸出了相关色温的概念。在CIE1960UCS 图中,与光源色坐标最靠近的黑体色坐标点所对应的黑体温度称为该光源的相关色温。
计算相关色温的方法一般有:逐点法、内插法、曲线拟合法和等间隔法等。这些方法各有其优点和不足,因此需要根据实际情况选择合适的方法进行计算。其中,逐点法就是在UV色品空间里某一颜色点(坐标为u、v)到黑体轨迹线上所有点的距离进行逐点比较,取距离最小的黑体点对应的色温作为该颜色的对应色温,也就是相关色温。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。