我们在对光源的性能指标进行评价时，常用会用到色温、相关色温、显色性、显色指数等指标。那么，色温和相关色温什么意思？显色性和显色指数怎么理解？本文对色温和相关色温及显色性和显色指数的含义及计算方法作了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

色温和相关色温什么意思？

当光源的相对光谱辐射功率分布和黑体在某一温度T时的相对光谱辐射功率分布相同时，称该黑体的温度Ta为辐射源的分布温度（distribution temperature）。由于光谱分布相同的光颜色必定相同，因此该光源和黑体在色品图上的坐标一定是重合的。当光源所呈现的颜色与黑体在某一温度T时的颜色相同时，将此时黑体的温度T称为该辐射源的颜色温度（colour temperature），简称色温，单位为开尔文（K）。例如，一个光源的颜色与黑体加热到2800K时的颜色相同，则该光源的色温为2800K。一般来说，高色温的光为偏蓝绿色的白光，低色温的光为偏红黄色的白光。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。

对于另外一些重要的光源，其相对光谱分布与黑体相差比较远，它们的色品坐标不一定能准确地落在色品图的黑体温度轨迹上，而是在该轨迹的附近。这时，用相关色温的概念来表征这类光源的特性。当光源的颜色与黑体在某个温度下最接近，或者说光源反映的坐标点在色品图上与普朗克轨迹上的某点距离最短时，就称此时黑体的温度表示此辐射源的色温，并称之为为该光源的相关色温（correlated colour temperature），简称CCT。

钨丝灯的相关色温为2850K，薄云白天时阳光的色温为5000K，晴朗白天时阳光的色温为6500K。

光源色温和相关色温计算方法：

色温或相关色温的定义是某光源的色度坐标与绝对黑体辐射在某一温度下的色度一样，则这一温度称为某光源的色温。一般情况下，光源的色坐标在色度图上不一定准确地落在绝对黑体轨迹上，所以只能用光源与黑体轨迹最近的颜色来确定该光源的色温，称为相关色温。光源色温的经验公式为：

其中A=（x-0.329）/（y-0.187）。

色温在照明领域是一个非常重要的概念，也是评价光源色度特性的一个重要参数。色温的概念来自于黑体辐射，只有接近于黑体辐射的发光体讨论色温才有意义，对应一个具体的光源来说，它的色坐标位置只有接近色品图中的Planck轨迹，这时讨论色温才有意义，色品图中的Planck轨迹是不同色温的黑体辐射发光体所对应的色坐标在色品图上形成的一条曲线，人们把这条曲线称之为Planck轨迹，见下图所示。

在某一特定温度T下，黑体的光谱功率分布可由普朗克公式获得，即：

其中第一辐射c1=2πhc2=3.7418x10^-16W·m2；

第二辐射常数c2=hc/k=1.4388×10^-2m·K；k为波尔兹曼常数；c为光速。

根据已知黑体的光谱功率分布公式，我们可以求得色坐标与色温的关系表达式，当色温大于5000K时，CIE推荐用日光轨迹代替黑体轨迹，而日光轨迹的色品坐标为：

式中，xD的有效范围为0.250～0.380。

显色性和显色指数怎么理解？

显色性是评价光源的重要特性，人们习惯认为物体在日光下的颜色为真实颜色，因此重用物体在灯光下和日光下的颜色的接近程度表示灯光的显色性，颜色越接近，显色性越高。光源的光谱分布决定了光源的显色性，具有连续光谱分布的光源具有较好的显色性，如日光灯，白炽灯等。显色性的评价方法大体上可以分为两种：基于光谱分布之差的方法和基于作为标准的物体色外貌之差的方法。目前在光源显色性评价上多采用后一种方法。

CIE推荐显色指数CRI（colour rendering index）来评价光源的显色性。CIE提出把普朗克辐射体作为评价低色温光源显色性的参照标准。当相对色温低于5000K时，将同等色温下的普朗克辐射体在作为参考光源；当相对色温高于5000K时，将标准照明体D作为参考光源。若样本在测试光下的颜色和参考光下的颜色完全相同，则认为显色指数为100。在评价光源的显色性时，采用14种试验色，如下图所示。

其中前8种不同颜色，它们明度值接近，彩度适中，围绕色相环，用于光源一般显色指数和特殊显色指数的计算；而后6种是一些饱和色和皮肤色，如四个心理基础色（纯红、黄、绿、蓝）、皮肤色和树叶颜色，用于特殊显色指数的计算。通过测量并计算这些试验色在测试光和参考光下的色差，便可求出光源的显色指数，用以表征光源显色性的优劣程度。

其中前8种不同颜色，它们明度值接近，彩度适中，围绕色相环，用于光源一般显色指数和特殊显色指数的计算；而后6种是一些饱和色和皮肤色，如四个心理基础色（纯红、黄、绿、蓝）、皮肤色和树叶颜色，用于特殊显色指数的计算。通过测量并计算这些试验色在测试光和参考光下的色差，便可求出光源的显色指数，用以表征光源显色性的优劣程度。

假设第i中试验色在参考光和测试光下的色差为△Ei（i=1，2，3，…，14），则可以计算出各种试验色的特殊显色指数Ri，即Ri=100-4.6△Ei。

显色指数越高，代表显色性越好，如果Ri=10，表示该样本在测试光和参考光下的色差为0。将前8个样本的显色指数取平均值，得到常用的一般显色指数Ra。显色指数Ra是评价光源的重要指标，在学术交流和工业生产中广泛使用。

光源显色指数计算方法：

计算显色指数的标准方法，是CIE制定的“测色法”。评价时采用一套14种试验颜色样品，根据在参照光源下和待测光源下各试验色的色差△E，计算出光源特殊显色指数Ri：

一般显色指数Ra的计算公式：

光源的一般显色指数越高，其显色性就越好，对颜色的还原性越好。

通常是在已知待测光源的光谱能量分布P（λ）的情况下，进行显色指数计算的，其主要步骤如下：

1.根据待测光源的光功率谱分布，计算待测光源的色度坐标（xc，yc）、（uc,vc）、相关色温T；其中：

2.由待测光源的光功率谱分布和1-14试验色的光谱辐亮度因数，计算待测光源下1-14号试验色的色度坐标（xci，yci）并求相应（uci，vci）。

3.根据T选择参照照明体，查表得出参照照明体的色度参数（ur，vr，cr，dr），以及在参照照明体下试验色的颜色空间坐标U*ri、V*ri、W*ri。

4.由待测光源色坐标（uc，vc），求（cc，dc）以及待测光源下试验色的色坐标（uci,vci）求（cci，dci），并计算试验色的适应色位移（u‘ci,v'ci），其中有：

5.计算待测光源下试验色的U*ci、V*ci、W*ci。

6.求U*ri、V*ri、W*ri与U*ci、V*ci、W*ci的色差△Ei。

7.由△Ei得特殊显色指数Ri和一般显色指数Ra。