光源色温高低由什么决定?光源色温值怎么测定?

  DOHO标准光源箱     |      2024-02-29

光源色温高低由什么决定?光源的色温是表示光源光谱成份的概念,是用来定量描述光源颜色的物理量。不同的光源,由于光谱成分的不同,其光源线颜色不同,因此色温也不同。那么,怎么测定光源的色温值?本文为大家做了介绍。

光源色温

什么是色温?

色温是利用绝对黑体辐射光的色度与温度关系来标志白光色度的一种方法,是表示光源光谱成份的概念。所谓绝对黑体是指不反射光也不透射光的物体,即能把投射光全部吸收的物体。如碳块在完全封闭的黑暗的空间里、没有外光的作用下,连贯加热,使温度不断上升,随着温度的升高.辐射光的颜色也相应发生变化,就像铁块在不断的加热过程中由暗红变亮红、变黄、变白、变青一样,辐射光的颜色随着温度的变化而变化。因此,相应于某一白光色度的温度值,即是该光的色度值,叫色温,用绝对温度K表示,称为凯尔文温标。


光源色温高低由什么决定?

色温,由光谱决定。人眼可以感觉到的电磁波的波长,是380到780nm,把它们辐射量逐一表出,叫光谱。小于380nm的叫紫外,大于780nm的叫红外。色温是表征光谱能量分布的指标,色温高,光谱能量分布于短波的成分略多,颜色偏蓝。色温低,光谱能量分布于长波的成分略多,颜色偏黄。所以色温不意味着光的颜色,仅表示混合光的光谱能量的分布。

光,特别是“白光”,都是由各种波长的光混合而成,不同的波长对应不同的颜色;一种光中有哪些成分、强度各多少,反映在有横轴、纵轴的图表上,便是所谓的“光谱”。

光谱就像是光的素描,一种光有啥特点,大致能在光谱上得到反映,若我们只关注这几个参数,那么可以简单粗暴的说:光谱决定一切,它一变,其他各项必然改变;其中一项有个高低增减,光谱也随之上下左右,可谓牵一发而动全身。


光源色温对色彩还原的影响:

人的视觉对色彩具有适应性,晚间拿1朵红花在日光灯下观赏或在钨丝灯下观赏。你可能不会发现它们之间的色彩有何差别,如果把日光灯和钨丝灯同时从两个相对的方向照明这朵红花,就会发现被日光灯照明的部分红色偏蓝,而被钨丝灯照明的部分红色偏黄。为什么单独在日光灯或钨丝灯下就不会感到色彩偏转呢?这就是视觉对色彩的适应性的表现。不同的光线具有不同的色温特性,但是在某种光源下,视觉适应了这种光源色温特性后,就把这种光源的光线看成是白色。因此,物体的色彩会按我们心理知觉去认识它。这就是在白天的阳光下或夜晚的烛光下,虽然色温相差很大,但是视觉对色彩的感受是一样的,不会感觉到它们之间存在着差异。


光源色温值的测定方法:

蓝/红比法通常用来测定一个光源的色温。在这个方法中,改变标准光源(黑体或更通常的是经预先校准过的标准灯)的色温,使其测得的被测光源和标准光源的蓝/红比相等、此时就认为被测光源的色温等于标准光源的色温。严格地讲,这样比较得到的是分布温度,而不是色温。虽然在通常情况下由于被测光源和标准光源具有相同或近似相同的分光能量分布、这种差别是不大重要的但是如果所比较的这两种光源具有不相同的分光能量分布+最好还是讲这是它的分布温度、尽管这分布温度和所使用的蓝、红波长范围有关。因此,对于感光测定所用的仪器灯泡(钨丝灯),可以用蓝/红比方法来标定灯泡的色温。

取一只无色泡壳的钨丝灯,由小到大逐渐升高灯电压(电流),灯丝的温度随之也逐渐升高,我们可以看到发出的光有两个变化,一个是灯丝的亮度越来越大;另一个是它发出的光的颜色也在变化,先是暗红,然后变为红、红黄、黄白,最后变为白色。并且只要将灯电压(或电流)每次都调到同一数值,也就是说灯丝被加热到对应的同一温度时,它发出的光亮度总是相同的,光颜色总是恒定的,且不同的温度对应于不同的亮度,不同的颜色。不管灯丝点燃在什么温度下,只要恰当改变黑体的温度,总可以使得黑体发射光的颜色与钨丝灯发射光的颜色相匹配。由此可见,对于象白炽钨丝灯这一类型的光源,不仅它的光色和它白炽体的温度有一对应的关系,而且在和黑体的光色相匹配的情况下,还和此时黑体的温度有一一对应的关系。

由于灯源的色温不同,它所发射的光的颜色也就不同,它的蓝/红比值也不同。因此,感光测定中所用的灯源的色温将影响着感光测定数据的准确性,严重影响产品质量。


光源色温值的计算方法:

1.逐点法

根据CIE色度学的相关定义,得到(u,v)色坐标后,逐点比较其与黑体轨迹点的距离,取最小值点对应色温即为相关色温值。该方法优点是精确度高,缺点是计算量极其庞大,由于我们的黑体轨迹色温是从1000K到25000K,每一个色温对应一个色坐标点,因此需要计算24000多个距离。

2.内插法

内插法是试图寻求距离被测光源的色坐标点最近的两条等色温线,利用几何作图法估算出该色坐标点的相关色温。具体计算法如下:

由于在CIE1960UCS色度图中,所有等色温线均垂直于黑体轨迹的直线,其斜率为k,是随着相关色温T变化(k=-1/l)其中l为黑体色轨迹与该等温线交点(垂足)处的切线的斜率。如下图所示。

CIE1960UCS色度图中的黑体轨迹和等色温线

当找到距离被测光源色坐标点(u,v)的最近的2条等温线后,就可以利用公式求出近似相关色温T。该方法的精度依赖于分区的数量,分区分的越多,则内插的精度就越高,但是同时计算量也相应增大。

3.曲线拟合法

曲线拟合法是利用解析函数拟合色温计算中的一些变量和自变量,解析函数式可以方便的使用牛顿迭代法等算法得到最小距离点等结果,从而避免了逐点查找比较带来的计算量的增大,也不失为一种好的算法。