什么是色溫和相關(guān)色溫？什么是顯色性和顯色指數(shù)？描述光源的特性參數(shù)有很多，其中就包括色溫、相關(guān)色溫、顯色性和顯色指數(shù)等指標(biāo)，它們是評價光源性能的重要指標(biāo)。鑒于許多的朋友對色溫和相關(guān)色溫、顯色性和顯色指數(shù)不是很了解，本文就為大家進(jìn)行了介紹，對光源光學(xué)性能知識感興趣的朋友不妨了解一下！
什么是色溫和相關(guān)色溫？
色溫或相關(guān)色溫的定義是某光源的色度坐標(biāo)與絕對黑體輻射在某一溫度下的色度一樣，則這一溫度稱為某光源的色溫。一般情況下，光源的色坐標(biāo)在色度圖上不一定準(zhǔn)確地落在絕對黑體軌跡上，所以只能用光源與黑體軌跡最近的顏色來確定該光源的色溫，稱為相關(guān)色溫。光源色溫的經(jīng)驗(yàn)公式為：
其中A=（x-0.329）/（y-0.187）。
色溫在照明領(lǐng)域是一個非常重要的概念，也是評價光源色度特性的一個重要參數(shù)。色溫的概念來自于黑體輻射，只有接近于黑體輻射的發(fā)光體討論色溫才有意義，對應(yīng)一個具體的光源來說，它的色坐標(biāo)位置只有接近色品圖中的Planck軌跡，這時討論色溫才有意義，色品圖中的Planck軌跡是不同色溫的黑體輻射發(fā)光體所對應(yīng)的色坐標(biāo)在色品圖上形成的一條曲線，人們把這條曲線稱之為Planck軌跡，見下圖所示。
在某一特定溫度T下，黑體的光譜功率分布可由普朗克公式獲得，即：
其中第一輻射c1=2πhc2=3.7418x10-16W·m2；
第二輻射常數(shù)c2=hc/k=1.4388×10-2m·K；k為波爾茲曼常數(shù)；c為光速。
根據(jù)已知黑體的光譜功率分布公式，我們可以求得色坐標(biāo)與色溫的關(guān)系表達(dá)式，當(dāng)色溫大于5000K時，CIE推薦用日光軌跡代替黑體軌跡，而日光軌跡的色品坐標(biāo)為：
式中，xD的有效范圍為0.250～0.380。
標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源是為使光輻射測量標(biāo)準(zhǔn)化而引入的概念。CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)光源有A，B，C，D65，E光源。有了色溫和相關(guān)色溫的概念，表示光源的特性將非常方便。如：
（1）A光源：色溫為2845K，相當(dāng)于白熾燈在2800K時輻射出的光。
（2）B光源：相關(guān)色溫為4800K，相當(dāng)于中午直射的日光。
（3）C光源：相關(guān)色溫為6700K，相當(dāng)于白天的自然光，它的藍(lán)色成分較多。
（4）D65光源：相關(guān)色溫為6500K，相當(dāng)于白天平均光照，近年來，常被用作彩色電視的標(biāo)準(zhǔn)光源。
（5）E光源：又稱為等能白光，即光譜功率分布值為常數(shù)，它是一種假想而實(shí)際并不存在的光源，采用它純粹是為了簡化色度學(xué)中的計(jì)算。
光源根據(jù)色溫的高低分為暖色光（色溫＜3300K）、冷白色光又叫中性色（色溫3300K～5300K）、冷色光（色溫＞3300K），常見光源的色溫或相關(guān)色溫如下表所示。
什么是顯色性和顯色指數(shù)？
顯色性和顯色指數(shù)的定義是人眼在具有不同光譜光源的照射下看到物體顏色會改變，感到物體顏色失真，這種影響物體顏色的照明光源特性稱為光源顯色性。光源的光譜分布決定光源的顯色性，光源的顯色性影響人眼觀察的物體顏色，對光源顯色性進(jìn)行定量評價是光源制造部門評價光源質(zhì)量的一個重要方面。
1965年CIE制定了一種評價光源的方法一“測色法”，經(jīng)1974年修訂，正式推薦在國際上采用。評定待測光源顯色性，用顯色指數(shù)值來表示。在計(jì)算顯色指數(shù)過程中，標(biāo)準(zhǔn)照明體即作為參照照明光源要根據(jù)待測光源的相關(guān)色溫來選取，一般如果待測光源的相關(guān)色溫低于5000K時，參照照明體應(yīng)是普朗克輻射體的光譜功率分布，高于5000K時應(yīng)是不同時相日光的光譜功率分布（標(biāo)準(zhǔn)照明體D），計(jì)算一般顯色指數(shù)用1～8號樣品。計(jì)算各標(biāo)準(zhǔn)樣品在參照照明體下，以及在待測光源下的三刺激值及色坐標(biāo)。
樣品的三刺激值計(jì)算公式為：
公式中k為歸一化系數(shù)，公式為：
設(shè)定ρ（λ）=1為完全漫反射體的Y定義為100，即其中照明體的Y值調(diào)整為100。
三刺激值是以最低覆蓋范圍在400nm～700nm的光譜反射曲線ρ（λ）為基礎(chǔ)計(jì)算。在每種波長間隔中（△λ）由照明體（光源）的相對光譜功率分布狀態(tài)S（λ）乘ρ（λ）再與光譜三刺激值函數(shù)x（λ）、y（λ）、z（λ）每種相乘，它們所選擇的范圍為△λ=1nm、5nm或10nm。我們在計(jì)算時選取的是400nm～700nm，波長間隔為10nm。
出上述公式可以分別求得8種樣品分別在待測光源和標(biāo)準(zhǔn)照明體下的XYZ，進(jìn)而求得u、v，考慮色適應(yīng)色品位移，用下面公式修正在待測光源的照明下樣品的色品坐標(biāo)，求得u'ki，v'ki。
公式中下標(biāo)r代表參照光源，k代表待測光源，i代表1～8號樣品。
用下面的公式計(jì)算色差，CIE規(guī)定以CIE1964W*U*V*色差公式來計(jì)算：
式中u'k=uk，v'k=vk。
利用下述公式可以計(jì)算出光源對1～8號樣品的顯色指數(shù)，即：
對8個樣品的平均顯色指數(shù)稱為光源的一般顯色指數(shù)，即：
結(jié)合我國實(shí)際情況，可將光源的一般顯色指數(shù)劃分為三個范圍，見下表。
不同光源的顯色指數(shù)如下表所示。
