Цветовая температура что это

Какую температуру свечения (цвета) выбрать.

Цветовая температура (ЦТ) – это характеристика интенсивности излучения источника света. Физически представляет собой функцию длины волны в оптическом диапазоне. Применяется в точных науках: физике, астрономии, колориметрии, спектрофотомерии.

Что такое цветовая температура.

ЦТ искусственных источников света.

Цветовая температура — это температура абсолютно черного тела, при которой оно излучает тот же цвет, что и рассматриваемое излучение. При нагреве все металлы, из которых состоят светоиспускающие элементы ламп, излучают разные оттенки света. Каждому цвету соответствует своя температура свечения.

Таким образом, ЦТ показывает, какую длину волны излучает источник света. А длине волны соответствует цвет. Это важная характеристика при подборе источника света для дома и офиса. Обычная лампа накаливания светит теплым желтым светом. А люминесцентные и светодиодные источники светят разными оттенками.

Единица измерения цветовой температуры.

Измеряется в Кельвинах (К) во всех областях, кроме фотографии. Для удобства работы фотографов ввели единицу измерения Миред (Майред).

Температура упоминавшегося абсолютно черного тела принята за 0 К. Тело полностью поглощает падающий на него свет. Если его разогреть до 500-1000°С, то оно станет красным (800-1300 К). Черное тело превратится в оранжевое (2000 К) при нагреве до 1700°С. Дальнейший нагрев превратит тело в желтое (2500 К), белое (5500 К) и голубое(9000 К). Впрочем, последнее возможно только в термоядерной реакции.

Появление цвета при нагреве абсолютно черного тела.

Все эти цвета встречаются в природе. Например, желтый цвет (2500 К) наблюдается при восходе солнца, а белый (5500 К) – когда оно в зените. На небе облачно? Тогда цветовая температура составит около 7000 К. К сумеркам она увеличивается еще на 1000 К. А ясное небо зимой имеет температуру около 15000 К.

Первым ученым, который начал изучать абсолютно черное тело, был Макс Планк. При его участии разработана цветовая модель XYZ − диаграмма цветности.

Кривая на рисунке – это кривая Планка. Она характеризует цветовую температуру цветов. Согласно этой кривой регулируются настройки фотоаппаратов, видеокамер, графических редакторов. Рассчитывают ЦТ целых сцен. Например, лесной пейзаж в солнечный день имеет температуру в 5500 К. Эта цифра, равная температуре дневного света, получается как среднее арифметическое от сумм отдельных цветов на фотографии.

Расчет ЦТ лесного пейзажа в солнечный день.

Источник

Цветовая температура

Наряду с освещенностью (E_v) цветовая температура (T_c) выступает важнейшим параметром функционального освещения. От ее значений зависит эмоциональное восприятие объектов, пространств, эффективность труда, а также процессы вегетации у растений.

Немного физики

Излучение, исходящее от физического тела, может состоять из 3 потоков фотонов:

Характеристики излучения определяются только тепловой энергией тела независимо от вида вещества. Каждой температуре объекта соответствуют потоки фотонов с определенной длиной волны, воспринимаемые глазом (и интерпретируемые мозгом) человека как имеющие фиксированный цвет. Поэтому цветовой температурой называют цвет излучаемого света, выраженный в значениях температурной шкалы по Кельвину.

Цветовая температура равна реальной мере нагрева только у так называемых «абсолютно черных тел» (АЧТ). Это абстрактные объекты, служащие моделями в теоретической физике, которые излучают, но ничего не отражают и не преломляют.

Рис. 1. Абсолютно черное тело излучает свет в видимом спектре исключительно в результате нагрева

Ряд веществ в некоторых температурных диапазонах ведут себя как АЧТ. Например, у расплавленного железа, нагретого до 2000 К, T_c = 2000 К. А вот у газового пламени разница очень существенная: T_c = 9000 К при реальной Т = 1200 К. Так получается, потому что пламя не только излучает, но преломляет и отражает проходящий сквозь него «чужой» и собственный излучаемый свет. Еще одна причина расхождения —спектральное смещение, но рассмотрение этого понятия выходит за рамки темы.

Рис. 2. Расплавленная сталь излучает свет как АЧТ, а T_c газового пламени (9000 К) намного больше его реальной температуры (1200 К)

В маркировку ламп, которые мы применяем в качестве источников света (ИС), в обязательном порядке входит значение цветовой температуры в Кельвинах. В ряде случаев необходимо переводить эту характеристику в длину световой волны или наоборот. Связь двух величин выражается приближенной формулой:

Диапазоны Т_с искусственных ИС

Как естественные (солнце, открытое пламя, раскаленный металл), так и большинство искусственных ИС излучают спектр в широком диапазоне длин волн. Значит, величина T_c для каждого из них является усредненной результирующей. Пример: если бы лампа с маркировкой «9000 К» генерировала свет только этой цветовой температуры, все предметы и поверхности в комнате казались бы окрашенными в голубой гамме. Но так не происходит, просто источник 9000 К добавляет голубой оттенок всей освещаемой сцене.

Условно лампы делятся на 3 категории по спектру излучения:

Психология восприятия освещения

С ростом T_c спектр излучения меняется от красных тонов к оранжевым, желтым, зеленым, голубым, синим, наконец, фиолетовым. Этот порядок соответствует очередности цветов на спектральном круге и росту энергии фотонов от инфракрасной до ультрафиолетовой частей спектра.

Рис. 3. Спектральный круг Иттена

Парадоксы внутри нас

Однако, люди ассоциируют связь цвета и энергии прямо противоположным образом: красные, оранжевые, желтые тона мы воспринимаем как «теплые», а бирюзовые, голубые, синие, фиолетовые — как «холодные». Ведь солнце и пламя — привычное для землян тепло, а голубизна неба или кусочка льда — такие же привычные свежесть или прохлада.

Еще один важный момент расхождения физики и психологии касается белого цвета. На шкале T_c точка белого располагается на отметке около 5500 К, что соответствует отраженному солнечному свету в полдень. Но солнце излучает весь спектр. 5500 К — лишь усредненная результирующая, а белым нам кажется тон, соответствующий спектральному равновесию. Наглядно разложение белого на отдельные составляющие демонстрирует радуга и, к примеру, культовая обложка диска к альбому «The Dark Side Of The Moon» Pink Floyd.

Рис. 4. Разложение белого света в спектр на обложке альбома «The Dark Side Of The Moon» Pink Floyd.

Прямо сейчас, когда вы смотрите на монитор или дисплей смартфона, каждый белый пиксель — результат одновременного свечения 3 его компонентов (красного, зеленого, голубого).

Любая лампа с цветовой температурой, отличающейся от 5500 К, придает хроматический оттенок видимым поверхностям. Более заметно — при значениях, выходящих за пределы диапазона т.н. нейтрального белого света (4000… 6000 К). Однако, из-за того, что мы привыкли желтоватый свет пламени и лампочек накаливания воспринимать как «обычный, естественный», то даже свечение люминесцентных и светодиодных источников света 4000… 5000 К нам кажется холодным. Такие отечественные изделия маркируются как источники «холодного белого цвета», а указания на «теплый белый» встречаются при T_c = 2500… 3000 К.

Рис. 5. Теплый, нейтральный и холодный белый свет

Ассоциации и эмоции

Свет и цвет оказывают мощное воздействие на формирование психофизиологического статуса организма человека. Клинические наблюдения позволяют дать цветам следующие характеристики:

Казалось бы, стена, окрашенная в красный, должна восприниматься как «теплая». Но достаточно осветить ее источником с излучением 6400 К, чтобы она приобрела холодный фиолетовый оттенок. Конечно же, в списке приведены лишь стереотипные ассоциации. Они в значительной степени зависят от культурных предпочтений, а любимые детские цвета отличаются от «взрослых». Тем не менее, подсознательное влияние температуры света на психику не зависит от возраста и особенностей личности.

Выбор светового оборудования по значению Т_с

Функциональный подход к определению необходимой температуры света отличается от дизайнерских и специальных задач. В первом случае мы учитываем требования технических стандартов и опыт, накопленный в медицине, на производстве, в дизайне, архитектуре. Во втором — опираемся на эстетические предпочтения и логику декоративных решений. В третьем — выполняем проектные требования.

Температура света в функциональном освещении

2 основных вида функционального освещения — общее и местное. В зависимости от назначения помещения/зоны/объекта/ рекомендуется использовать оборудование со значениями T_c в диапазоне 2400… 7000 К.

Цветовая температура светодиодных ламп может соответствовать любому, обозначенному в таблице диапазону. Поэтому актуальный выбор между LED и ИС другого типа будет зависеть не от T_c, но от других технических, либо экономических параметров.

Рис. 7. Лампы Эдисона — одно из немногих направлений, где светодиоды пока проигрывают

Температура света и задачи дизайна

С помощью выбора ламп определенной спектральной характеристики дизайнер может:

T_c специальных ИС

Для выполнения отдельных технологических задач предусмотрено использование ИС с узким диапазоном световых волн. В установках обеззараживания воды и светильниках для дезинфекции воздуха стоят бактерицидные лампы с температурой света 12000 К и более. Источники 10000… 15000 К используют также для отверждения композитных клеев и конструкционных композитов в инжиниринге, стоматологии.

Рис. 8. Дезинфекция вагонов метро бактерицидными UV лампами

В растениеводстве применяют натриевые, металогалогенные и светодиодные источники узкого спектра. Необходимые значения их световой температуры зависят от стадии вегетации растений.

Роль Т_с и других параметров при техническом нормировании освещения

При проектировании зданий и сооружений инженеры используют данные по нормированию параметров освещения из СНиП 23-05-95. Документ устанавливает правила выбора по следующим характеристикам (в порядке убывания значимости):

Определяющая функциональную достаточность освещения, освещенность точки пространства зависит от мощности и КПД ИС, геометрии помещения и высот расположения светильников и контрольной поверхности. Освещенность связана нелинейной зависимостью с T_c.

При малой Ev люди хуже видят красный, лучше — синий. Справедливо и обратное утверждение: чем выше Ev, тем лучше различаются оттенки красного и хуже — синего. Этот эффект отражен на графике визуального комфорта Круитхофа.

Рис. 9 Поле оптимизации Круитхофа

Благодаря кривым Круитхофа мы получаем возможность оптимизировать освещение равной степени комфортности, используя разные типы ламп.

Индекс цветопередачи характеризует способность истлчника света передавать естественные тона освещаемого объекта в сравнении с условным идеалом — отраженным полуденным солнцем (5500 К). Самые высокие индексы IRC демонстрируют лампы накаливания (до 98 %), а также металогалогенные и светодиодные ИС (до 95 %).

Остальные параметры нормирования напрямую не связаны с цветовой температурой.

Освещение отдельных типов объектов и систем может нормироваться отраслевыми техническими стандартами. Например, для автомобильных дорог в РФ действует ОДМ 218.8.006-2016.

Способы контроля Т_с

Существуют профессиональные и неточные, но научно-обоснованные способы, которыми может быть измерена цветовая температура отдельной лампы или помещения:

Последний способ — самый неточный, потому что приемлемого качества измерений можно добиться, только если предварительно откалибровать камеру по специальной карте (а любителю это не по плечу) плюс обладать особым сравнительным глазомером.

Рис. 10. Одна из страниц светотехнического расчета на базе проведенной спектрометрии помещения

Однако, расстраиваться нет причин. Если вы хотите выполнить проект новой системы освещения или модернизации старой, то одной спектрометрией не обойтись: нужно фиксировать и рассчитывать все технические параметры освещения. Целесообразней обратиться в специализированную проектную организацию.

Инженеры нашей компании оперативно прибудут на объект с необходимой аппаратурой и, после замеров выполнят 3D проект системы освещения с соблюдением всех технических норм и стандартов. При этом не забудут и об экономической оптимизации, чтобы вам после не приходилось переплачивать за электричество и текущее обслуживание.

Если же вы хотите очень приблизительно, но быстро оценить общую картину, не связывайтесь с балансом белого. Примерно с той же точностью можно на глаз провести сравнительный анализ по таблице образцов цветовых температур. Поместите фактурный белый предмет на лист белой бумаги, согнутой на 90 градусов и положите этот реальный образец в тестируемую точку пространства. Однако, сравнивая изображение с табличной ракушкой, вам придется ориентироваться не на освещенность объекта, а на уровень его визуальной теплоты.

Таблицы соответствия осещения цветовой температуре
1000 К		2000 К		3000 К
4000 К		5000 К		5500 К
6000 К		6500 К		7000 К
7500 К		8000 К		9000 К
10000 К		20000 К

Список использованной литературы:

Сложности с выбором светильников?

Источник

5 фактов о цветовой температуре. Какую выбрать?

В быту распространено мнение, что искусственный свет может быть «тёплым» и «холодным». Речь идёт, прежде всего, об оттенках светового излучения. Понятие «температура света» (или «цветовая температура») действительно имеет важное значение для светодизайна в интерьере. Но так ли на самом деле холодны «холодные» оттенки света? И как выбрать температуру света для конкретного помещения? Давайте разбираться.

В чем измеряют цветовую температуру?

Данное понятие относится к физике. Учёные давно установили, что каждый цвет имеет свою «температуру», которая измеряется в Кельвинах (К). Этот параметр указывают на упаковках ламп. Нулём цветовой температуры (0 Кельвинов) обладает абсолютно чёрный цвет (черное тело).

Факт № 1. Как видим, на самом деле те цвета, которые в быту считаются «холодными» (белый, голубой), получаются от максимально горячих тел.

Стоит заметить, что лампы не нагреваются до таких температур, а величина в Кельвинах — сравнительный условный показатель.

Как это работает в обычной жизни?

Данный температурный принцип работает при производстве источников света и их выборе для применения в интерьерах. Все лампы имеют определённую температуру.

При выборе источников света необходимо знать, какая температура соответствует тому или иному оттенку. Для некоторых зон в интерьере дизайнеры рекомендуют применять лампы соответствующей цветовой температуры.

Факт № 2. Для определённых зон в доме или квартире, а также под конкретные ситуации (для гостиной — приём гостей, романтический ужин и т. д.) подбирают источники света с наиболее комфортным оттенком и соответствующей цветовой температурой.

Цветовая температура источника света и восприятие её оттенков

Комбинируя источники освещения с разной температурой в пределах одного помещения, можно изменять цветовое восприятие предметов в интерьере. Но не увлекайтесь! Важно следить за гармоничностью цветов, так как в противном случае может получиться «цветовая дискотека», которая будет раздражать глаза. Да и неудачный светодизайн покажет вкус хозяина квартиры не с лучшей стороны.

Совершив ошибку при выборе лампы определенной цветовой температуры, вы можете существенно изменить цветовое восприятие интерьера.

Факт № 3. Наши глаза различают около 10 млн. различных оттенков, поэтому от освещения напрямую зависит, как мы будем воспринимать цвет предметов интерьера.

Что такое индекс цветопередачи?

Свет может изменять яркость и насыщенность цветов в помещении. Такое явление называют метамеризмом.

Каждая лампа обладает определенной цветопередачей, которая на упаковке обозначается индексом R_a (или CRl). Данный параметр источника определяется его способностью максимально точно передавать цвета освещаемого объекта. Лучшего результата вы добьетесь, используя лампы с индексом цветопередачи от 80 R_a и выше. Это позволит всем цветам интерьера выглядеть наиболее естественно.

Факт № 4. Различные типы ламп, обладая одинаковой цветовой температурой, могут передавать цвета по-разному. Индекс цветопередачи определяет степень отклонения цвета предметов интерьера от его настоящего при освещении той или иной лампой.

Цветовая температура и наши эмоции

Температура света способна напрямую влиять на психологическое состояние человека.Так, теплые оранжевые и желтоватые оттенки лучше всего использовать для утра, так как они способствуют мягкому пробуждению, настраивают на положительный лад и стимулируют деятельность. Также эти оттенки хороши для применения в вечернее время из-за их успокаивающего эффекта.

Источники света с нейтральным белым идеальны для помещений, в которых проводят большое количество времени, работают в течение длительного срока. Такие оттенки наиболее соответствуют полуденному солнечному свету, поэтому организм воспринимает такое освещение как сигнал к активной деятельности.

Лампы с высокой цветовой температурой нельзя использовать долгое время, так как они обладают чрезвычайно активизирующим воздействием на психику человека. При краткосрочном использовании такой свет стимулирует организм. А при долгосрочном возможен обратный эффект — торможения, депрессии.

При низком уровне освещенности (мало света), то есть при «теплом свете» (Т_цв=3000 К), человек лучше чувствует себя, это наиболее комфортная температура для человека. Если освещенность будет высокая (>700 лк), то появится дискомфорт и боль в глазах. И наоборот: Т_цв=5000 К — комфортно от 700 лк до 2500 лк, но при освещенности менее 150 лк свет будет восприниматься тревожно (лунный свет).

Факт № 5. Температура света влияет на психологическое состояние человека, создаёт определённую атмосферу в помещении, активизирует работу организма или, напротив, расслабляет.

Человеческий глаз устроен таким образом, что способен улавливать малейшие отклонения цветовой температуры. Причем их диапазон чрезвычайно широк — от 2500 до 10000 К. Изменения данного показателя влияют на наше эмоциональное и психологическое состояние, работоспособность. Именно поэтому при создании гармоничного и комфортного освещения нельзя пренебрегать фактами, приведёнными в этой статье.

В дальнейших публикациях мы познакомим вас с не менее важными особенностями светодизайна, которые позволят вам создавать комфортные и эстетичные интерьеры. Подписывайтесь на обновления нашего блога и черпайте идеи для своих работ!

Источник