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光源的色温怎么理解?怎么计算光源的色温?

作者: 3NH 时间:2023-11-08
摘要:色温是指光源的颜色温度,它温是衡量光源色的一个重要指标,可以分为绝对色温和相关色温,绝对色温一般用T表示,相关色温一般用Tc来表示,单位都为开尔文(K)。本文对光源色温的含义及计算方法做了介绍,感兴趣的朋友可以了解下一下!...

色温是指光源的颜色温度,它温是衡量光源色的一个重要指标,可以分为绝对色温和相关色温,绝对色温一般用T表示,相关色温一般用Tc来表示,单位都为开尔文(K)。本文对光源色温的含义及计算方法做了介绍,感兴趣的朋友可以了解下一下!

光源色温

光源色温的含义:

色温(Tc)是光源的基本参数之一,它的单位是“开尔文”(K),色温的变化就是黑体温度的变化,其本质是光谱成分的变化。黑体在某一温度下所发出的光若与某一光源所发出的光类似,则称该温度为光源的相关色温(CCT)。若某一光源的相关色温为4000K,则表示其发光的颜色与黑体在4000K下的辐射颜色相同。

不同相关色温的光有着不同的应用场景。暖色光是指相关色温低于3300K的光,其颜色多为橘黄色,这种颜色的光能让人感到温暖放松,多用于卧室等休息场所。中性光的相关色温在3300K-5300K之间,其颜色与自然光接近,多用于大厅。冷色光的视觉感受偏蓝,其相关色温高于5300K,由于其蓝光成分较多,可以提神醒脑,大多用于工作环境。昼光在不同的天气与不同的时间段,其颜色会有较大差异,相关色温也会有变化。在日落(3000K)时,天空是暖色光,而阴天(6500K-8000K),或是天气晴朗(高于10000K)时,天空呈现蓝色。


光源色温计算方法:

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。

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。

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