光源色温怎么理解?光源色温是标识光源光谱成分的一个概念,通俗来说,光源色温是光线颜色的一种标志,而不是指光线的温度,而相关色温是从光源色温引出的一个概念。那么,光源色温和相关色温什么关系?本文对光源色温的含义及其与相关色温的关系做了介绍。
光源颜色有多种表示方法。例如,用文字说明光源的颜色,这个光是黄光,那个光是白光等。但这种说法比较模糊,不够准确。
从光源的光谱能量分布和光色特性,引入“色温”这个表示光源颜色的量。当光源所发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时,黑体的这个温度就称为该光源的颜色温度,简称色温,用绝对温标表示,即用字母K(Kelvin),或称开氏温度(K=℃+273.15℃)表示。
对白炽灯一类的热辐射光源来讲,由于其光谱能量分布和黑体的比较接近,所以可用“分布温度”来表示它的光谱能量分布,同时也表示了它的颜色。在可见光区光源的相对光谱能量分布与黑体在某一温度下辐射的相对光谱能量分布相似时,则黑体的这个温度就称为该光源的分布温度。由于光谱能量分布相同的光,其颜色必定相同,因此分布温度一定是色温。
对于气体放电光源和LED光源来说,其光谱能量分布很少与黑体的相似,所以对这些光源来讲,分布温度没有意义。因此,它们发射的光的颜色和各种温度下的黑体辐射的光的颜色都不完全相同(色坐标有差别),这时就不能用一般的色温概念来描述它的颜色,但为了便于比较,还是用了“相关色温”的概念。
对于气体放电光源和LED光源来说,其光谱能量分布很少与黑体的相似,所以对这些光源来讲,分布温度没有意义。因此,它们发射的光的颜色和各种温度下的黑体辐射的光的颜色都不完全相同(色坐标有差别),这时就不能用一般的色温概念来描述它的颜色,但为了便于比较,还是用了“相关色温”的概念。
光源发射的光与黑体在某一温度下辐射的光的颜色最接近,即在均匀色度图上的色距离最小,或者说在同一等温线上,则黑体的这个温度就称为该光源发射的光的相关色温。因相关色温度事实上是以黑体辐射接近光源光色时,对该光源光色表现的评价值,并非一种精确的颜色对比,故相同色温值的两个光源,可能在光色外观上仍有些许差异。显然,相关色温所表示的颜色是粗糙的,但它在一定程度上表示了颜色,如果和色坐标、显色指数等结合起来,就可以在一定程度上表示光源的颜色特性。因为大部分光源所发出的都是白光,故光源的色温或相关色温用以指其光色相对白的程度,以量化光源的光色表现。
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。
如果一个光的颜色(即光色)与某一温度下的黑体发射光的颜色相同,那么此时黑体的绝对温度值就叫做该光源的颜色温度,简称色温。在某一确定的均匀色度图中,如果一个光源与某一温度下的黑体具有最接近的光色(色品)、此时黑体的这个绝对温度值就叫做该光源的相关色温。
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。