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，它們是評價光源性能的重要指標。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，光源的色坐標在色度圖上不一定準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與色溫的關(guān)系表達式，當色溫大于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為：
式中，xD的有效范圍為0.250～0.380。
標準照明體和標準光源是為使光輻射測量標準化而引入的概念。CIE規(guī)定的標準光源有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，相當于中午直射的日光。
（3）C光源：相關(guān)色溫為6700K，相當于白天的自然光，它的藍色成分較多。
（4）D65光源：相關(guān)色溫為6500K，相當于白天平均光照，近年來，常被用作彩色電視的標準光源。
（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。在計算顯色指數(shù)過程中，標準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（標準照明體D），計算一般顯色指數(shù)用1～8號樣品。計算各標準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。
樣品的三刺激值計算公式為：
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準照明體下的XYZ，進而求得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，求得u'ki，v'ki。
公式中下標r代表參照光源，k代表待測光源，i代表1～8號樣品。
用下面的公式計算色差，CIE規(guī)定以CIE1964W*U*V*色差公式來計算：
式中u'k=uk，v'k=vk。
利用下述公式可以計算出光源對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。
