光源分布温度和颜色温度的含义及关系解析

黑体的温度与它的辐射特性是一一对应的，从光源的颜色与温度的这种关系，引出了颜色温度的概念，简称色温。一般光源的色温，经常用颜色色温、相关色温和分布温度表示。本文对光源分布温度和颜色色温的含义及关系做了解析。

光源分布温度和颜色温度的提出：

根据描述绝对黑体光谱分布特性的普朗克定律，可以计算出黑体对应于某一温度的光谱分布，并由此应用 CIE标准色度系统，获得该温度下黑体发光的三刺激值和色品坐标，从而在色品图上找到一个对应的色品点。因此，对不同温度的黑体，可以计算出一系列色品坐标点，将这些对应点在色品图上连接起来，便形成一条弧形的温度轨迹，称为黑体（温度）轨迹或普朗克轨迹，如下图所示。黑体轨迹上的各点代表不同温度的黑体光色，当温度由1000 K左右开始升高时，其颜色由红向蓝变化，所以人们就用黑体的温度来表示其对应的颜色。

实际上，理想的黑体是不存在的，而常见的实际辐射体并非黑体，其辐射本领比黑体小，称为灰体。尽管理想的灰体也并不存在，但是在一定波长范围内，在一定近似程度下可以满足灰体的条件。非黑体辐射的某些特性常常可以用黑体，辐射的相关性质来近似地表示，而为了描述一般光源的颜色特性，引人了分布温度、色温和相关色温等概念，它们的单位均为开尔文（K）。

光源分布温度（Td）的含义：

当辐射源在温度T时的相对光谱辐射功率分布，与黑体在某一温度Td时的相对光谱辐射功率分布相同时，称该黑体的温度Td为辐射源的分布温度。由于光谱分布相同的光其颜色必定相同，所以，此时黑体与辐射源在CIE1931色品图上的色品坐标点一定是重合的。

当然，实际的非黑体辐射源的辐射不可能与黑体的相对光谱辐射功率分布完全一致，但当其误差小于±5%或两者的相对光谱辐射功率分布在很大部分上相同时，就可以用黑体的温度Td来表征该辐射源的分布温度。

光源颜色温度（色温Tc）的含义：

当辐射源在温度T时所呈现的颜色与黑体在某一温度Tc时的颜色相同时，则将黑体的温度Tc称为该辐射源的颜色温度（简称色温）。

对于白炽灯等热辐射源而言，由于其光谱分布与黑体比较接近，所以它们的色品坐标点基本处于黑体轨迹上，可见色温的概念能够恰当地描述白炽灯的光色。一般，色温高，表示蓝、绿光的组分多些；色温低，则橙、红光的成分多些。

另外，由于分布温度对应于辐射源的光谱分布，而光谱分布相同的光其颜色必定相同，因此分布温度一定是色温。

光源分布温度和颜色温度的关系：

光源的色温和分布温度实际上是两个完全不同的概念。对于分布温度，不仅在可见光区，而对红外区，紫外区也可能有意义，对色温则只在可见光区有意义。一般地讲，光源的色温和可见光区的分布温度在数值上是不同的，例如：钨带灯：相关色温2060K；分布温度2055K；螺旋钨丝灯：相关色温2032K；分布温度2030K；碘钨灯：相关色温3048K；分布温度3089K；B光源：相关色温4874K；分布温度4651K；C光源：相关色温6774K；分布温度6215K；D65昼光：相关色温6504K；分布温度6205K。