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什么是色温?光源相对色温和绝对色温怎么计算?

文章出处:未知 人气:152发表时间:2023-11-22

色温是描述光源光谱质量最常用的指标,光源的光谱成分即光线颜色的不同,其色温也就不同,它是表示光源光色的尺度,单位为K(开尔文),可以分为绝对色温和相关色温。本文对色温的含义及光源相对色温和绝对色温计算方法做了介绍,对光源色温知识感兴趣的朋友可以了解一下!

不同光源色温

什么是色温?

黑体辐射也被叫做普朗克辐射,它的光谱能量分布会随着自身的温度变化而发生变化,当温度升高时,黑体辐射的峰值波长也会随着温度沿着红、橙、黄、绿、蓝的颜色变化。对于一个光源,其色温定义是一个和它具有相同的光色的黑体本身的绝对温度值。如下图所示,任何一个光源的色温都可以在色度图中的黑体轨迹(普朗克轨迹)上找到与之相对应的点,在标准黑体辐射光谱中蓝色成分越少,红色成分相当越多,就说明该黑体的温度就越低。

普朗克轨迹

光源相对色温和绝对色温计算方法:

色温分为绝对色温与相关色温。当光源发出的光谱与加热一个黑体使其产生同样光谱时,加热黑体所需要的温度就是该光源的绝对色温,绝对色温的概念是在1911年由Hyde提出的,一般用T表示,单位为开尔文(K),是表示光源特性最基本的参数之一。这里的黑体是指对外来辐射或光线完全吸收的一种理想物体,是不存在的。

绝对色温在CIE-1931色品图上是一条连续的弧形轨迹,这条轨迹称为黑体轨迹线。光源的色品坐标如果落于黑体轨迹上,则对应的黑体温度就为此光源的绝对色温。绝对色温的计算公式为:

绝对色温的计算公式

式中n=(x-0.3320)/(y-0.1858),x、y为CIE-1931的色坐标。为方便描述,色温也可理解为光源的颜色,随着色温值的提高,光源的颜色会由红色向蓝色转变,如下图所示。

不同光源的色温

绝对色温虽然可以准确地描述光源的颜色,然而对于大部分光源来说,光源的色品坐标不可能与某一绝对温度下的黑体辐射色品坐标完全相同,为此,Raymond Davis等人提出了相关色温的概念,一般用Tc来表示,单位为开尔文(K),它表示与光源具有最相似颜色刺激的黑体辐射的温度。为了快速准确地计算出光源的相关色温,目前已经提出了几种比较典型计算方法,包括:三角垂足插值法、黑体轨迹法和模拟黑体轨迹法等,这几种方法虽然计算精确,但计算过程复杂,计算量大。为了更加高效准确地计算出相关色温,J.Smith、Macadam和Tamaru等人提出了几种计算相关色温的经验公式。

J.Smith等人提出的相关色温计算公式为:

相关色温计算公式

式中n=(x-0.3320)/(0.1858-y),x、y为CIE-1931的色坐标。

Macadam等人提出的相关色温计算公式为:

相关色温计算公式01

式中n=(x-0.329)/(y-0.187),x、y为CIE-1931的色坐标。

Tamaru等人提出的相关色温计算公式为:

相关色温计算公式02

式中n=(x-0.332)/(y-0.1858),x、y为CIE-1931的色坐标。

上述三种经验公式均可以直接计算出已知色品坐标光源的相关色温,且计算快速、准确。对于多基色混合光,其色品坐标只能落在混合光围成的色品坐标的连线区域内,故上述经验公式也可以用混合光相关色温的计算。


常见光源的色温是多少K?

1.标准光源

D75光源:色温7500K

D65光源:色温6500K

D50光源:色温5000K

CWF光源:色温4150K

U30光源:色温3000K

TL83光源:色温3000K

TL84光源:色温4100K

Inca A光源:色温2856K

Horizon光源:色温2300K

2.自然光源

日出或日落:色温1850K

日出后/日落前20分钟:色温2100K

日出后/日落前30分钟:色温2400K

日出后/日落前40分钟:色温2900K

日出后/日落前1小时:色温4500K

日出后/日落前3小时:色温5400K

直射日光9-15时:色温5500K

夏季中午直射光:色温5800K

阴天空光:色温6500-7000K

灰蒙天空光:色温7500-8400K

正午:色温5600K

晴朗的北方天空:色温10000K

阴天:色温6800-7500K

3.人造光源

蜡烛光:色温1900K

火柴:色温1700K

白炽灯:色温2856K

冷白荧光灯:色温4500K

白色碳弧灯:色温5000K

卤素灯:色温5000-6000K

电子闪光灯光:色温5300-6000K

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