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光源相关色温及光源相关色温计算方法的概述

光源相关色温是从光源的色温引出的一个概念,是描述光源光品质的一个非常重要的指标。我们在谈到光源的颜色指标时,经常会涉及到光源的相关色温这一概念。本文对光源相关色温及光源相关色温的计算方法做了介绍。

光源色温

光源相关色温解析:

色温和相关色温是照明光源光品质的一个非常重要的指标,是影响照明质量的重要因素之一,不同色温的光源给人们带来的生理和心理的影响是不同的。“相关色温”这一术语名词由雷蒙德:戴维斯(Raymond Davis)提出,即用一个数字能够描述出颜色与黑体颜色偏离的接近白色的光源。他对色温的概念作了以下解释:光源的理想相关颜色温度是普朗克辐射体发射辐射能成分以产生颜色的绝对温度,在所有普朗克颜色中,该颜色最接近所述光源产生的颜色。出于实际目的,将测试源的三个主要红色、绿色和蓝色分量的光度与普朗克轨迹上的光源的类似值进行比较。

对于色温的定义,在物理学的层面上是光源的温度会呈现一个颜色,当该颜色与普朗克辐射体在某一温度下的颜色相同时,那么称普朗克辐射体的温度为该光源的颜色温度,简称色温(CT)。通常,常用辐射源的色品坐标并不能够完全位于普朗克辐射体上,在普朗克辐射体上并不能找到一个颜色与该常用辐射源颜色完全一致的,但我们能够在所有颜色中找到与该常用辐射源颜色最接近的一个色品坐标点。换言之,当光源的颜色与普朗克辐射体在某一温度下的颜色最接近时,或者两者在色品图上的坐标点距离最近时,就用该黑体的温度来表示此辐射源的色温,并称之为该辐射源的相关色温(CCT),通常用符号Tcp表示。

光源相关色温计算方法:

在计算Tcp时,首先需要知道光谱的光谱功率分布(SPD),通过SPD可以得到光源的色品坐标点(u,v),然后在普朗克辐射体上找到与色品坐标点(u,v)距离最近的色品坐标点,距离用Duv表示。公式如下:

距离Duv表达式

当我们找到普朗克辐射体上与光源距离最近的色品坐标点,那么说明该光源的相关色温值与已找到普朗克辐射体上点的相关色温值相等。CIE为了确保光源能够得到准确的相关色温值,推出了等温线如下图所示,即把普朗克辐射体分成许多等色温线,这样在计算和验证的时候比较方便和准确。

CIE1960UCS色度图中的黑体轨迹和等色温线

目前国际照明委员会(CIE)的色度学体系是基于CIE配色函数的三刺激值XYZ空间发展起来的。尽管在一般应用领域,CIE已经不推荐使用色品坐标(u,v)空间,但在计算相关色温时仍采用色品坐标(u,v)空间。色温也是真实恒星的重要物理特性,星模拟器光源重要参数。同样在激光显示器技术中色温恒定在一定范围是确保画面显示效果的重要参数。随着科学技术手段的进步,相关色温的计算方法越来越精准,过去较为常用的方法有:经验公式法,查找表法,迭代法,二分法,最短距离法,曲线拟合法以及逐点法等。经验公式法简单,但误差较大。查找表法,或基于查找表法的迭代法的精度都取决于查找表的信息量,信息量越大,越精确,但需要存储的信息也就越多。

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