光源相关色温计算方法的讨论

　　在国家色温基准改造的研究课题 中,通过辐射测量法得到了色温副基准灯的相对光谱功率分布,分别运用三种色温计算方法来处理这些数据。最后对这些计算方法及其对色温结果的影响进行了综合 评价,并给出了相应的分布温度值。为提高国家色温基准的准确度,色温基准改造课题于1998年开始进行。用高温黑体作为基准源,通过替代法利用自动光谱辐 射计得到色温副基准灯的相对光谱功率分布数据。其中色温的计算是课题的关键部分之一,计算的误差将直接影响最终的色温基准值。因此采用合适的色温计算方法 是十分必要的。　　

　　1　光源的色温及相关色温

　　如果一个光源发射光的颜色(即光色,又称色品)与某一温度下的黑体发射光的颜色相同,那么,此时黑体的绝对温度值就叫做该光源的颜色温度(简称色温)。黑体发射光的相对光谱功率分布由普朗克定律给出:

　　其中:T———黑体的绝对温度(K);λ———波长(nm);c1———第一辐射常数,c1=3·741 774 9×10-16Wm2;c2———第二辐射常数,c2=1·438 8×10-2m·K。

　　当光源发射光的颜色和黑体不相同时,常用“相关色温”的概念来描述光源的颜色。相关色温的定义是:在某一确定的均匀色度图中,如果一个光源与某一温度下的黑体具有最接近相同的光色,此时黑体的绝对温度值就叫作光源的相关色温[1,2]。

　　从查图计算可以看出(参见图1),当表示光源光色的色坐标点落在黑体色轨迹上时,说明该光源的光色与某一温度下的黑体的光色相同。计算出的就是 光源的色温值。反之,当表示光源光色的色坐标点落在黑体色轨迹以外时,计算出的就是光源的相关色温值。并且,当表示光源的色坐标点(u,v)在u~v图中 偏离黑体色轨迹越远,相关色温的概念越弱。在实践中,象白炽灯一类的光源,由于它们的相对光谱分布与黑体相差很小,故计算其相关色温有实际意义 [1,3]。

　　2　光源(相关)色温的计算方法

　　当获得了光源的相对光谱功率分布E(λ)的数值后,就可以按照如下方法计算光源的相关色温。

　　2·1　计算光源的三刺激值X、Y、Z

　　根据CIE 1931色度函数x(λ),y(λ),z(λ)(又称色匹配函数,适于观察视场角小于4°的情况)及光源相对光谱辐射功率分布E(λ)可以求出xyz色度坐标中光源的三刺激值X、Y、Z:

　　一般取Δλ=5 nm或10 nm。光源在CIE 1931色度图上的色坐标为:

　　2·2　计算光源在CIE 1960 UCS均匀色度坐标系中的色坐标u、v值