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1、第21卷第3期计量学报Vol.21,l32000年7月ACTAMETROLOGICASINICAJuly,2000文章编号:1000-1158(2000)03-0183-06光源相关色温计算方法的讨论代彩红,于家琳(中国计量科学研究院,北京100013)摘要:本文从光源的色温及相关色温的定义出发,讨论了色温的三种计算方法。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。关键词:色温;相关色温;色温计算方法;
2、分布温度中图分类号:TB96文献标识码:A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:-5c/KT-1P(K,T)=c1K(e2-
3、1)(1)其中:T)))黑体的绝对温度(K);K)))波长(nm);c1)))第一辐射常数,c1=317417749@-162-210Wm;c2)))第二辐射常数,c2=114388@10m#K。当光源发射光的颜色和黑体不相同时,常用/相关色温0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[1,2]同的光色,此时黑体的绝对温度值就叫作光源的相关色温。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。
4、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[1,3]义。收稿日期:1999-04-15;修回日期:1999-10-20184计量学报2000年3月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(K)的数值后,就可以按照如下方法计算光源的相关色温。211计算光源的三刺激值X、Y、Z根据CIE1931色度函数x(K),y(K),z(K
5、)(又称色匹配函数,适于观察视场角小于4b的情况)及光源相对光谱辐射功率分布E(K)可以求出xyz色度坐标中光源的三刺激值X、Y、Z:E(K)x(K)dK=EE(K)x(K)$KX=QY=QE(K)y(K)dK=EE(K)y(K)$K(2)Z=QE(K)z(K)dK=EE(K)z(K)$K一般取$K=5nm或10nm。光源在CIE1931色度图上的色坐标为:x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)(3)z=Z/(X+Y+Z)212计算光源在CIE1960UCS均匀色度坐标系中的色坐标u、v值u=4X/(X+15Y+3Z)(4)v=6Y/(X+15Y+3Z)
6、213计算黑体的色坐标系数u、v值以及选择适当的若干条等相关色温线的斜率在CIE1960UCS均匀色度图中,一种光色对应一个点,有独立的色坐标(u,v)。当黑体的温度从较低的值逐渐升温至]K,那么在UCS色度图中,代表黑体光色的色坐标点将会形成一段连续的曲线(如图1所示),称为黑体色轨迹(简称黑体迹)。在均匀色度图中,等相关色[1]温线(下面简称等温线)是一系列垂直于黑体色轨迹(曲线)的直线簇。将式(2)中的E(K)换为式(1)中的P(K,T),代入式(4),可求得黑体色坐标系数u、v。等温线的斜率用m表示,它是相关色温值T的函数,且有:m=-1/l(5)式中
7、:l为黑体色轨迹与该等温线交点(垂足)处的切线的斜率:dvdv/dT(XYc-XcY)+3(YcZ-YZc)l===(6)dudu/dT2(XcZ-XZc)+10(XcY-XYc)式中:X、Y、Z是黑体的三刺激值;Xc、Yc、Zc为黑体三刺激值对于黑体温度T的导数,由下式给出:PcT(K,T)x(K)dKXc=dX/dT=QYc=dY/dT=QPcT(K,T)y(K)dK(7)Zc=dZ/dT=QPcT(K,T)z(K)dK其中:PcT(K,T)是P(K,T)对T的偏导数:第21卷第3期代彩红等:光源相关色温计算方法的讨论18562c/KTc/KT-2PcT(
8、K,T)=dP(K,T)/dT=c1#
