光源常用光品质参数（一）：色品坐标、色温和色偏差值

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光源常用光品质参数：色品坐标、色温和色偏差值

中国之光网在前几天也介绍到，今年的光亚展上，品牌企业更加关注光的品质和设计，更加关注显色指数CRI、R9、色彩逼真度Rf、色彩饱和度Rg等上的提升。那么，今天就来讲讲常见的

光品质参数。

光品质参数是衡量光源好坏极为重要的指标，常见的光品质参数有色温、显色指数、照度、眩光指数、光型控制、照明均匀性、光亮度等，以后的几篇文章就分别介绍下基于光谱功率分布（SPD）得到的各光品质参数，使大家对光源有更进一步的理解。今天介绍的是色品坐标、色温和色偏差值。

黑体辐射

提到光源，就不得不介绍黑体辐射，上一期也有所提到。黑体又称为普朗克辐射体，属于热辐射，能完全吸收任意波长的入射辐射，并且具有最大发射率的物体称为绝对黑体，黑体辐射的光谱分布完全取决于它的温度，其光谱辐射出射度见下列公式和图。只要温度一定，黑体的光谱分布就可以计算出来。由下图可知，①在温度下，黑体的辐射出射度存在一个最大值，且此最大值随温度往短波方向移动，而短波的颜色为蓝色，故其光色偏蓝、偏冷；②在任一波长处，高温黑体辐射亮度绝对大于低温黑体谱辐射亮度，不论这个波长是否是光谱最大辐射亮度处。黑体在辐射度学、光度学和色度学中具有十分重要的意义。在光辐射测量中，常用黑体作为原始标准来标定其他的辐射体，以用作测量标准，如国际照明委员会（CIE）规定的以色温为2856K的钨丝白炽灯，即标准光源A。

其中，c1=2×π×h×c2=3.74183×10-16W/m2，c2=h×c/k=1.4388×10-2m·K，λ为波长，T为黑体绝对温度（单位K，T=t+273），c为光速，h为普朗克尝试，K为玻尔兹曼常数。

0.1-100μm

黑体光谱辐射出射度

380-780nm

可见光范围内黑体光谱辐射出射度

色品坐标

色品坐标xy表示一个光源的色光，其计算公式如下

其中，k为归一化系数使得最终计算的Y值为100；P(λ)为光源的SPD，可通过相关的测量设备可得；x(λ)、y(λ)、z(λ)为CIE标准色度观察者色匹配曲线（Color Matching Function, CMF），分为2°与10°视场，其为标准化数据，具体数值可参阅参考文献。熟悉X-Rite公司的朋友应该对三条曲线很熟悉，因为其就是原先美国X-Rite公司的logo。由于CIExy色品图是不均匀的，即CIExy图上不同区域内的相同色距离不表示相同的色光差异。为改进CIE xy色品图的不均匀性，1960年CIE正式推荐了CIE1960均匀色品标尺图（Uniform Color Space,UCS），即uv色品图，计算公式如下；

为进一步改善色品图的均匀性，CIE于1976年又发布了1976UCS图，即u’v’图，计算如下：

CIE

标准色度观察者色匹配曲线

X-Rite logo

将所有黑体每个色温下的色品坐标连接成线即为黑体轨迹（Blackbody Locus），其可以在CIE xy、CIE uv或CIE u’v’色品图上，见下图。

CIE xy

色品图中的黑体辐射轨迹

色温和色偏差

当光源在温度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称为该光源的颜色温度，即色温。对于白炽灯等热辐射源而言，由于其光谱功率分布为连续谱，且与黑体比较接近，所以它们的色品坐标点基本位于黑体轨迹上，色温的概念能够很好地描述白炽灯的光色。对于其他光源如荧光灯，其光谱功率分布与黑体相差较远，其色品坐标不一定落在黑体温度轨迹线上，这时需要采用相关色温（Correlated ColorTemperature, CCT）来表征光源的色光特性，其定义为当光源的颜色与黑体在某一温度下的颜色最接近时，即色品图上两者的距离最小时，就用该黑体的温度表示该光源的色温；该最小距离定义为色偏差Duv，‘+’表示该光源颜色在色度图上位置处于黑体轨迹上方，即偏黄绿，‘-’表示光源颜色在色度图上位置处于黑体轨迹下方，即偏紫红。ANSI C78.377-2008，Specifications for the Chromaticity of Solid State Lighting Products标准关于LED光源色温的定义，以及很多LED datasheet中的分bin的意义也在于此。

CIE uv

色品图中的等色温线

ANSI C78.377-2008

标准在CIE xy色品图中的名义色温定义

若同一个相关色温的不同光源，其Duv差异较大，则对应的光源色光差异也较大，见下图。

3500K Duv=0

3500K Duv=0.02

3500K Duv=-0.02

日常常用光源色温

日常生活中常见的光源色温见下图，烛光1800-2000K，偏红偏暖；白炽灯大致为2800K，偏黄；日落或日出时的日光为3000K；中午晴空的日光大致为5500K；蓝天的天空为7500K等。

下面给出几组常见光源的SPD、色温、Duv和色品坐标参数，希望大家有个概念

日光-色温5988K,xy(0.3221,0.3345),Duv(0.0014)