色溫是描述光源或發(fā)光體特性的一個基本參數(shù)，其定義為光源輻射顏色相同時的黑體溫度。但實(shí)際光源的光譜功率分布不可能與黑體完全一致，這就延伸出了相關(guān)色溫的概念。本文對色溫和相關(guān)色溫的含義及色溫和相關(guān)色溫的計算方法做了介紹，對光源色溫知識感興趣的朋友可以了解一下！
色溫和相關(guān)色溫的定義：
光源的色溫，指當(dāng)黑體受熱時，隨著溫度的上升，光源顏色與黑體光色相同時，黑體的絕對溫度。隨著溫度的變化，黑體輻射色度曲線為普朗克軌跡，采用最接近普朗克軌跡上某個坐標(biāo)點(diǎn)溫度為該光源的相關(guān)色溫，即CCT。能代表日光相對光譜功率分布的標(biāo)準(zhǔn)照明燈具相關(guān)色溫約為6504K，當(dāng)色溫低于3000K時，光源顏色偏紅，使人感到溫暖，當(dāng)色溫高于5000K時，光源顏色偏藍(lán)，容易使人感到寒冷。對用作照明的LED而言，色溫是一項重要參數(shù)。
色溫和相關(guān)色溫的計算方法：
光源的色溫是根據(jù)黑體輻射定義的。所謂黑體，是指能夠在任何溫度下將輻射到它表面上的任何波長的能量全部吸收。當(dāng)光源所發(fā)光的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時，黑體的這個溫度就稱為該光源的顏色溫度Tc，簡稱色溫（CT）。除熱輻射光源，如白熾燈和鹵素?zé)?，其它光源色度不一定?zhǔn)確地落在黑體軌跡上，對于這類光源，通常用相關(guān)色溫來描述光源的顏色特性。相關(guān)色溫是指與具有相同亮度刺激的顏色最相似的黑體輻射體的溫度，用K氏溫度表示。計算色溫的方法有很多種，如內(nèi)插法，是尋求距離被測光源的色坐標(biāo)點(diǎn)最近的兩條等色溫線，利用幾何作圖法估算出該色坐標(biāo)點(diǎn)的相關(guān)色溫；逐點(diǎn)法是計算得到（u，v）色坐標(biāo)后，逐點(diǎn)比較其與黑體軌跡點(diǎn)的距離，取最小值點(diǎn)對應(yīng)色溫即為相關(guān)色溫值；等幾何距離間隔法，依據(jù)黑體軌跡上的各麥勒德點(diǎn)都是等距的，代表相等的顏色差異，從而計算待測光源的相關(guān)色溫；曲線擬合法，利用解析函數(shù)擬合色溫計算中的一些變量和自變量，解析函數(shù)式可以方便的使用牛頓迭代法得到最小距離點(diǎn)結(jié)果，J.L.Gardner計算相關(guān)色溫時采用了這種方法，使用高階多項式擬合，簡化了計算。下文將對這幾種方法逐一進(jìn)行介紹：
1.內(nèi)插法
內(nèi)插法是試圖尋求距離被測光源的色坐標(biāo)點(diǎn)最近的兩條等色溫線，利用幾何作圖法估算出該色坐標(biāo)點(diǎn)的相關(guān)色溫。具體計算法如下：
由于在CIE1960UCS色度圖中心，所有等色溫線均垂直于黑體軌跡的直線，其斜率為k，是隨著相關(guān)色溫T變化（k=-1/l）其中1為黑體色軌跡與該等溫線交點(diǎn)（垂足）處的切線的斜率。如下圖所示。
（CIE1960UCS色度圖中的黑體軌跡和等色溫線）CIE1960UCS圖上按10麥勒德間隔分布的等相關(guān)色溫線
當(dāng)找到距離被測光源色坐標(biāo)點(diǎn)（u，v）的最近的2條等溫線后，就可以利用公式求出近似相關(guān)色溫T。該方法的精度依賴于分區(qū)的數(shù)量，分區(qū)分的越多，則內(nèi)插的精度就越高，但是同時計算量也相應(yīng)增大。
2.逐點(diǎn)法
根據(jù)定義，得到（u，v）色坐標(biāo)后，逐點(diǎn)比較其與黑體軌跡點(diǎn)的距離，取最小值點(diǎn)對應(yīng)色溫即為相關(guān)色溫值。該方法優(yōu)點(diǎn)是精確度高，缺點(diǎn)是計算量極其龐大，由于我們的黑體軌跡色溫是從1000K到25000K，每一個色溫對應(yīng)一個色坐標(biāo)點(diǎn)，因此需要計算24000多個距離。
3.曲線擬合法
曲線擬合法是利用解析函數(shù)擬合色溫計算中的一些變量和自變量，解析函數(shù)式可以方便的使用牛頓迭代法等算法得到最小距離點(diǎn)等結(jié)果，從而避免了逐點(diǎn)查找比較帶來的計算量的增大，也不失為一種好的算法。比如J.L.Gardner的7階多項式曲線擬合用7階多項式，擬合了黑體溫度1000～10000K之間的輻射軌跡和色溫T與色坐標(biāo)u的函數(shù)關(guān)系，方便牛頓迭代法的使用和程序的實(shí)現(xiàn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是計算量小，一般只需3～4步迭代就可得出結(jié)果。但是，由于解析函數(shù)曲線的擬合度無法重現(xiàn)黑體輻射軌跡，尤其在高溫部分，所以結(jié)果誤差偏大，曲線擬合范圍只局限于1000～10000K之間，超出10000K則誤差迅速增加。
4.等間隔法
光源色溫落在1000～25000K之間，對LED而言，色溫一般落在2000～10000K之間。由于等溫線垂直于黑體軌跡，按照這個思想，可以將色度圖分為4個區(qū)，如下圖所示。
其中兩條分界線分別垂直于黑體軌跡中1000K和25000K的色溫坐標(biāo)。1區(qū)中色溫歸為25000K，3區(qū)中色溫歸為1000K，2區(qū)和4區(qū)中色溫可以通過計算得到。等間隔法可以分為等點(diǎn)間隔和等幾何距離間隔。此處色溫區(qū)間取為1000～25000K。設(shè)待測光源的色坐標(biāo)為（ux，vx）。
色溫和相關(guān)色溫的關(guān)系：
從上述概念中，可以看出當(dāng)光源發(fā)射光的顏色和黑體不同時，色溫的概念被擴(kuò)大到更一般的“相關(guān)色溫”的概念。在色溫和相關(guān)色溫的定義中，必須是對標(biāo)準(zhǔn)的色覺觀察者而言。因?yàn)椴煌纳X觀察者。特別是具有色覺缺陷的觀察者在評價時，將可能收到不同的結(jié)果。在相關(guān)色溫的定義中、必須規(guī)定出一個最合適的，為大家所公認(rèn)的均勻色度圖。對同一光源，由依據(jù)的均勻色度圖的不同，所求出的相關(guān)色溫也不同?，F(xiàn)規(guī)定用CIE1960UCS色度圖。在上述定義中，都包括了人眼的色覺特性，因此，色溫和相關(guān)色溫實(shí)際上是一個心理物理量。