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我們在談?wù)摴庠瓷珳貢r(shí),常常會(huì)涉及到光源色溫、相關(guān)色溫及分布溫度等概念,對于這些概念的含義及它們之間的區(qū)別,許多的朋友不是很了解。鑒于此本文對光源色溫、相關(guān)色溫及分布溫度的含義及區(qū)別做了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
黑體即完全輻射體,是一種能夠把落在它表面上的任何波長的輻射全部吸收的物體。隨溫度增加,黑體發(fā)光的顏色變化順序依次為紅→橙→黃→白→藍(lán)。當(dāng)某種光源的顏色(色品坐標(biāo))與某一溫度下的黑體顏色(色品坐標(biāo))相同時(shí),就稱此時(shí)黑體的溫度為該光源的顏色溫度,簡稱色溫,用符號Tc表示,單位為開爾文,用“K”表示。色溫是由光譜功率分布所決定,色溫越高,顏色越偏向短波部分,色溫越低,光色越趨向于長波,即趨于紅黃色。
色溫是描述光源光譜質(zhì)量最常用的指標(biāo)。當(dāng)某輻射體與絕對黑體在可見光區(qū)域具有相同形狀的光譜功率分布時(shí)的溫度,稱為該輻射體的色溫。當(dāng)光源的色度坐標(biāo)位于色度圖上的黑體跡線上時(shí),就把黑體的絕對溫度定義為該光源的色溫,不同溫度下,絕對黑體的色度坐標(biāo)是不同的,但是非熱輻射光源,它們的光譜功率分布形式與黑體輻射相差很大,其色度坐標(biāo)不一定落在黑體輻射跡線上,這時(shí)常用相關(guān)色溫來表示,即在色度圖上,和某一光源的色度坐標(biāo)點(diǎn)相距最近的那個(gè)黑體的絕對溫度就定義為該光源的相關(guān)色溫。
光源的分布溫度的定義 在某一波長范圍內(nèi)[λ1,λ2],如果一個(gè)光源發(fā)出的輻射與某一溫度下的黑體具有最接近的相對光譜輻射功率分布,那么此時(shí)黑體的絕對溫度叫做該光源在該波長范圍內(nèi)的分布溫度。
從上述概念中,可以看出當(dāng)光源發(fā)射光的顏色和黑體不同時(shí),色溫的概念被擴(kuò)大到更一般的“相關(guān)色溫”的概念。在色溫和相關(guān)色溫的定義中,必須是對標(biāo)準(zhǔn)的色覺觀察者而言。因?yàn)椴煌纳X觀察者。特別是具有色覺缺陷的觀察者在評價(jià)時(shí),將可能收到不同的結(jié)果。在相關(guān)色溫的定義中、必須規(guī)定出一個(gè)最合適的,為大家所公認(rèn)的均勻色度圖。對同一光源,由依據(jù)的均勻色度圖的不同,所求出的相關(guān)色溫也不同?,F(xiàn)規(guī)定用CIE1960UCS色度圖。在上述定義中,都包括了人眼的色覺特性,因此,色溫和相關(guān)色溫實(shí)際上是一個(gè)心理物理量。
光源的色溫和分布溫度實(shí)際上是兩個(gè)完全不同的概念。對于分布溫度,不僅在可見光區(qū),而對紅外區(qū),紫外區(qū)也可能有意義,對色溫則只在可見光區(qū)有意義。
1.自然光源
日出或日落:色溫1850K
日出后/日落前20分鐘:色溫2100K
日出后/日落前30分鐘:色溫2400K
日出后/日落前40分鐘:色溫2900K
日出后/日落前1小時(shí):色溫4500K
日出后/日落前3小時(shí):色溫5400K
直射日光9-15時(shí):色溫5500K
夏季中午直射光:色溫5800K
陰天空光:色溫6500-7000K
灰蒙天空光:色溫7500-8400K
正午:色溫5600K
晴朗的北方天空:色溫10000K
陰天:色溫6800-7500K
2.人造光源
蠟燭光:色溫1900K
火柴:色溫1700K
白熾燈:色溫2856K
冷白熒光燈:色溫4500K
白色碳弧燈:色溫5000K
鹵素?zé)簦荷珳?000-6000K
電子閃光燈光:色溫5300-6000K
3.標(biāo)準(zhǔn)光源
D75光源:色溫7500K
D65光源:色溫6500K
D50光源:色溫5000K
CWF光源:色溫4150K
U30光源:色溫3000K
TL83光源:色溫3000K
TL84光源:色溫4100K
Inca A光源:色溫2856K
Horizon光源:色溫2300K
一般地講,光源的色溫和可見光區(qū)的分布溫度在數(shù)值上是不同的,下文列出了幾種典型光源的相關(guān)色溫和分布溫度值:
鎢帶燈:相關(guān)色溫2060K;分布溫度2055K;
螺旋鎢絲燈:相關(guān)色溫2032K;分布溫度2030K;
碘鎢燈:相關(guān)色溫3048K;分布溫度3089K;
B光源:相關(guān)色溫4874K;分布溫度4651K;
C光源:相關(guān)色溫6774K;分布溫度6215K;
D65晝光:相關(guān)色溫6504K;分布溫度6205K;
E光源:相關(guān)色溫5455K;分布溫度5512K;
氙?。合嚓P(guān)色溫5689K;分布溫度5493K;
碳?。合嚓P(guān)色溫6344K;分布溫度6512K。
從上可以看出,CIE標(biāo)準(zhǔn)光源B,C,E,D65、氙弧,碳弧等,它們的相關(guān)色溫和分布溫度值有相當(dāng)大的區(qū)別、這是因?yàn)樗鼈兊南鄬庾V能量分布與黑體的有較大的差異。然而象白熾鎢絲燈這樣一類的光源,由于它的相對光譜能量分布與黑體的相差很小,因而它的相關(guān)色溫值與可見區(qū)的分布溫度相差也很?。ㄌ?,鎢燈除外),一般差別在2——5K左右。事實(shí)上,由于光譜能量分布測量誤差的存在,要區(qū)分這個(gè)差別也是沒有意義的。
測量點(diǎn)與光照度校準(zhǔn)時(shí)一致。開啟對色燈箱電源開關(guān),并開啟被校標(biāo)準(zhǔn)光源,將標(biāo)準(zhǔn)光源預(yù)熱15min。使對色燈箱處于暗室環(huán)境中,避免雜散光影響。然后將色溫探頭分別放置于各個(gè)測量點(diǎn),逐點(diǎn)測量相關(guān)色溫值。讀數(shù)時(shí),應(yīng)將手遠(yuǎn)離探頭,待顯示穩(wěn)定后記錄9個(gè)點(diǎn)的測量值。若同時(shí)配置多種類型標(biāo)準(zhǔn)光源,應(yīng)逐個(gè)重復(fù)上述步驟。
1.相關(guān)色溫偏差
對上述校準(zhǔn)記錄的測量數(shù)據(jù),按下列公式計(jì)算相關(guān)色溫偏差。
公式中:r——對色燈箱相關(guān)色溫偏差,K;Tav——對色燈箱在9個(gè)測量點(diǎn)的相關(guān)色溫平均值,K;Ts——對色燈箱所配置的標(biāo)準(zhǔn)光源的標(biāo)稱相關(guān)色溫值,K。
2.相關(guān)色溫均勻度
對上述校準(zhǔn)記錄的測量數(shù)據(jù),按下列公式計(jì)算相關(guān)色溫均勻度。
公式中:Tmin對色燈箱在9個(gè)測量點(diǎn)中的實(shí)測最低相關(guān)色溫值,K。