Научно доказано, что определённые параметры освещения в помещении влияют на его восприятие человеком. Потому правильный выбор и расположение источников света очень важно в дизайне интерьера. Но иногда покупатели не понимают, в чём различие ламп, например, на 2500 и 4000 кельвинов. Какой цвет у этих температур и их роль в создании настроения можно понять, ознакомившись с таблицами в интернете или подробнее изучив вопрос самостоятельно.
Характеристика величины
С точки зрения физики, цветовая температура - это параметр любого источника света , характеризующий интенсивность его излучения. Он определяется длиной волны в функциональном оптическом диапазоне. От значения этого параметра зависит восприятие человеческим глазом цвета предметов, попавших под источник освещения.
Другое определение цветовой температуры (в научных кругах её называют также спектрофотометрической или колориметрической) - это величина в градусах Кельвина, до которой необходимо разогреть абсолютно чёрное тело, чтобы его оттенок совпал с соответствующим цветом на графике. Она характеризует спектральный состав излучения, а также помогает оценить восприятие человеком освещаемых предметов с объективной точки зрения, не полагаясь на его личные впечатления. Поэтому именно световая температура используется для установки стандартов и составления рекомендаций для установки ламп и других искусственных источников освещения в рабочих и жилых помещениях, производственных зонах и на улице.
Измеряют температуру цвета в кельвинах (K). Когда нужно уловить небольшие колебания этой величины, например, при фотографии, их заменяют на обратные микроградусы - миреды или майреды (M). Их значение равно одному миллиону, разделённому на количество K. В физических исчислениях колориметрическая температура обозначается как Тс.
Оттенки температуры
Наблюдать за сменой температуры свечения можно на практике, например, постепенно раскаляя кусок метала. Сначала он приобретёт красный оттенок, затем постепенно раскалиться добела - промежуточные оттенки между этими значениями будут отражать рост не только обычной, но и цветовой температуры. Другой иллюстрацией служит пламя свечи - красно-оранжевое пламя у её основания наиболее холодное, а желтовато-белое - горячее. Таблица спектрофотометрической температуры у разных объектов, встречающихся в повседневной жизни, выглядит так:
Температура в 0 K соответствует абсолютно чёрному телу. Стоит отметить, что цветовая и фактическая температура ламп сильно отличаются - это лишь условная величина, определяющая теплоту или холодность освещения. В целом, для простоты систематизации её делят на такие спектры:
Стоит отметить, что традиционно холодные цвета соответствуют самой высокой температуре света. С её увеличением они постепенно переходят от светло-голубого в тёмные оттенки синего. Начиная от значений в 18000 К появляются фиолетовые оттенки, но источники света с такими параметрами встречаются редко.
Особенности восприятия
Восприятие цвета у каждого человека разное - особенно сильно это относится к оттенкам. Оно зависит не только от колориметрической температуры, но и от других параметров освещения, а также от индивидуальных особенностей обработки поступающего сигнала нервной системой. Чтобы создать в помещении нужную обстановку при помощи источников света, необходимо учесть и правильно использовать все эти параметры.
Первый из них - это индекс цветопередачи. Он влияет на способность света передавать яркость, насыщенность и контрастность оттенков в помещении. У каждой лампы значение индекса указано на упаковке. Лучше всего, чтобы он составлял 80 или выше - так цвета буду выглядеть наиболее естественно. Разным лампам характерны такие параметры :
Улучшенный параметр цветопередачи увеличивает цену лампы, но для оформления жилых помещений средних значений будет достаточно. Влияет также мощность самой лампы - она должна быть достаточной, но не слишком высокой, чтобы не раздражать глаза.
Для объективного описания цвета освещения используют также параметр смещения, который характеризует его отклонение в сторону зелёного или пурпурного. Это часто используют в фотосъёмке для того, чтобы выбрать правильный фильтр при заданных параметрах. На качество света в помещениях смещение влияет мало.
Практическое использование
Вычисление цветовой температуры нужно во всех сферах, где вообще используется освещение. Каждый из спектров имеет свои особенности, преимущества и недостатки, которые используются для того, чтобы определённый источник света лучше всего выполнил свою функцию. Некоторые примеры использования источников света с разным значением параметра выглядят так:
Отдельное внимание стоит уделить использованию ламп с разным уровнем цветовой температуры при оформлении жилых помещений. Источники цвета разных оттенков используются для таких целей:
Согласно нормативам, источники света с колориметрической температурой более 5300 K не должны использоваться в жилых помещениях. Это связано с их вредным влиянием на глаза при слишком длительном нахождении в помещении. Так, лампа с температурой в 6500 кельвинов (свет, какой бывает на улице ясным летним днём) будет полезна при проведении недолгих процедур, требующих высокой концентрации внимания, но навредит, если будет установлена в спальню.
Выбор лампы
При выборе источника света в жилое помещение его температура цвета играет не последнюю роль. Перед приобретением лампы нужно определить роль и функции помещения, в котором она будет использоваться, а также то, сколько времени в нём проводит каждый из членов семьи. Стоит учесть и изначальную цветовую гамму комнаты, чтобы не получить неприятное для глаз сочетание.
На кухне, в ванной и коридорах рекомендуется использовать нейтральное освещение белого спектра со значением температуры около 4000 K. Это поможет не создавать лишней нагрузки на зрение, одновременно не мешая концентрации внимания, что поможет при выполнении повседневных задач, таких как наложение макияжа или приготовление пищи.
Для помещений, предназначенных для отдыха, нужно выбирать исключительно лампы с низкими (до 3500 K, лучше 2500-3000 K) значениями температуры цвета, обеспечивающими покой и отдых.
Для освещения детской комнаты лучше всего подойдёт лампа с температурой в 2700-3200 K. Она позволит создать комфортную обстановку для отдыха и ненапряженной игровой активности. Для ночников и настольных ламп ребёнку лучше подобрать осветительный прибор с чуть большим значением параметра - около 3500 K. Такой свет поможет сконцентрироваться в процессе письма или чтения, одновременно не добавляя лишней нагрузки на глаза.
Помимо температуры стоит учесть и другие параметры, такие как яркость, энергопотребление, индекс цветопередачи, мощность, срок службы и цену. Только подобрав подходящие значения по всем из них, можно правильно выбрать лампу для помещения в квартире или доме.
Светодиодные изделия на сегодняшний день пользуются огромным успехом у потребителей. Всего за пару лет новые источники света стали использоваться практически повсеместно. Светодиодные лампы нужны для авто, наружной рекламы, дома и других сфер человеческой деятельности.
Но сегодня мы будем говорить не о том, как эти лампочки применяются дома, в помещениях общественного назначения, в авто и т.д. В этой статье мы поговорим о том, что такое цветовая температура светодиодных ламп и как этот показатель влияет на их нагрев. Но чтобы разобраться в таком понятии, как led-нагрев, необходимо начать с азов.
Суть света
Свет, как физическое явление, может иметь различные проявления. При разном свете мы будем видеть предметы и окружающую нас действительность в разных оттенках, что, несомненно, отразится на нашем мировосприятии. При этом мы можем воспринимать объекты четче или искаженнее.
За правильность освещения и то, как мы будем его воспринимать окружающее пространство, отвечает цветовая температура и индекс цветопередачи.
Обратите внимание! Для оптимального подбора любого источника света (не только светодиодного) для дома, улицы, авто и прочих сфер человеческой деятельности, обязательно необходимо учитывать эти два параметра. В противном случае вам будет некомфортно находиться в освещаемом помещении.
Свечение светодиодной лампы
Цветовая температура у светодиодных ламп должна отвечать определенным требованиям, чтобы не приносить неудобств. Это основная характеристика любого типа лампочек, особенно тех, которые способны на нагрев. Стоит отметить, что светодиодные источники света способны на самый минимальный нагрев. Поэтому, даже несмотря на то, что они способны немного греться, их активно используют в тандеме с натяжными потолками.
Цветовая температура определяет у светового излучения спектральный состав, который должен объективно восприниматься зрительными анализаторами человека (глазами). Измеряется данный показатель у светодиодных ламп, впрочем, как у других источников света, с помощью колориметра. А сами измеряется он в обратных микроградусах или миредах.
При выборе светодиодных моделей потребитель должен быть знаком с этим показателем, чтобы сделать правильную покупку. Для определения оптимального диапазона цветовой температуры существует соответствующая таблица.
Таблица цветовой температуры
Обратите внимание! Данный показатель идентичен для других лампочек, широко используемых в мире.
При выборе источника света для дома, улицы или авто, необходимо помнить, что излучаемый лампочкой свет должен быть максимально приближен к естественному уровню освещенности.
Особенности диодного света
Светоизлучающий диод представляет собой полупроводниковый прибор, который формирует свечение при прохождении электрического тока через него. Свет, который способен излучать такой диод, располагается в достаточно узком спектральном диапазоне. При этом сам цвет будет завесить от материала, из которого изготовлен светодиодный полупроводник.
Формирование белого цвета у таких изделий достигается следующими способами:
- комбинирование диодов разного цвета свечения с целью получения белого света. Данный способ позволяет получить отменное качество цвета с возможностью его подстройки. Но такой метод достаточно затратный, что сказывается на цене изделий, которые доступны не всем;
- использование люминофоров для покрытия диодов. Это довольно дешевый и выгодный способ, который позволяет добиться более высокого коэффициента цветопередачи. Но здесь, из-за наносимого фосфорного покрытия, происходит снижение световой эффективности.
Строение лампы
Светодиодная лампочка состоит сразу из нескольких диодов или, как их иногда называют, чипов. Кроме этого здесь имеется драйвер, который представляет собой устройство, преобразующее переменный ток с напряжением в 220 Вольт в постоянный ток, необходимый для электропитания диодов. Благодаря такому строению эти источники света создают направленный световой поток, который характеризуется углом направленности для создаваемого свечения.
Что нужно знать
При выборе светодиодных лампочек необходимо знать, что для них есть такой параметр, как рабочая цветовая температура. Он отражает тот уровень, на котором источник света будет давать достаточно свечения. Здесь необходимо помнить, что автомобильные фары или светильники для дома должны обладать разными параметрами температуры свечения. В противном случае они не смогут эффективно освещать пространство вокруг себя.
При нахождении температуры в пределах 5000К, у излучаемого света спектральный состав будет более сбалансирован. Здесь он будет почти идентичным дневному солнечному свету. Индекс цветопередачи при таких параметрах будет равен 100. При этом максимальная цветовая температура редко используется, так как пограничные состояния могут нанести вред глазам.
Цветовая температура
Обратите внимание! При снижении цветовой температуры в свечении станет больше красного цвета и меньше синего. А чем выше показатель, тем в свечении будет больше синего и зеленого цветов. Это отлично видно на примере лампы накаливания, которая создает свечение с красноватым оттенком.
Светодиодные светильники в данном аспекте отличаются следующими положительными моментами:
- корпуса ламп не греются. По факту, нагрев здесь все же происходит, только он практически неощутим. Нагрев при использовании подобного рода светильников заметен только на примере светодиодной ленты. Но и здесь основной нагрев идет только блока питания. Сами корпуса изделий не нагреваются;
- создают качественный белый свет, который максимально подходит для наших глаз, если говорить об искусственном освещении.
Подсветка машин
Такие параметры позволили широко использовать светодиоды для подсветки дома, улиц и авто. На последнем случае стоит остановиться более подробно, так как авто может иметь светодиодный тюнинг как фар, так и всего кузова.
Тем не менее, здесь имеются и свои недостатки. Так, несмотря на то, что такие изделия почти не греются, а их корпуса не деформируются из-за постоянного перегрева, они не всегда эффективно воспроизводят остальные оттенки свечения.
Различие светодиодных ламп
Между собой светодиодная продукция отличается коэффициентом цветовой температуры. На сегодняшний день вся продукция, вне зависимости от предназначения (улица, дом, авто) делится на три основные группы по диапазону свечения:
- диапазон в пределах 2700-3500К. Такие изделия излучает белый теплый свет, который очень похож на свечение ламп накаливания. Используется для жилых помещений;
- диапазон в пределах 3500-5000К. Это так называемый нейтральный диапазон. Свечение здесь называется «нормальный белый». Свет, исходящий от лапочек, работающих в таком диапазоне, напоминает солнечный утренний свет. Подойдет для технических помещений дома (ванная комната, туалет), офисов, помещений учебного назначения;
- диапазон в пределах 5000-7000К. Свечение, излучаемое в этом диапазоне, называется «холодный или дневной белый» свет. Он соответствует яркому дневному свету. Применяется для уличного освещения парков, аллей, парковок, рекламных щитов и т.д.
Разное свечение ламп
При несоответствии цветовой температуры 5000К оттенки, за исключением белого, будут иметь теплые тона (при превышении данного значения) или холодные (при уменьшении этого значения). При этом корпуса источников света не греются, что нисколько не влияет на продолжительность службы этих энергосберегающих лампочек.
Помните, выбирая подобную осветительную продукцию, необходимо обязательно отдавать предпочтение наиболее подходящему показателю индекса цветопередачи.
Заключение
Конечно, искусственному освещению сложно сравниться с естественным светом, но светодиодные лампочки из всего разнообразия моделей максимально близко приблизились к этому. К тому же они почти не нагреваются! Решив использовать для подсветки светодиодные источники света, нужно быть знакомым с таким показателем, как цветовая температура. От этого параметра зависит тот световой поток, который будет оказывать прямое влияние на зрительный анализатор человека. Если же цветовую температуру не брать во внимание, то ваша задумка не подарит желаемого удобства, а принесет только один дискомфорт.
USB лампы как атрибут рабочего стола
Выбор светильника с датчиком на батарейках для квартиры, готовые варианты
Под термином "температура света" понимают, конечно, не настояющую температуру, а цветность света, или иначе - цветовую гамму света, преобладание в нем красного или синего спектров.
Зачем это знать
Важно знать о цветовой температуре тем, кто непосредственно работает со светом, например, дизайнерам и фотографам. Как никто другой они могут подтвердить, что правильно подобранная цветовая гамма света может как полностью преобразить все (будь то человек в кадре или интерьер), так и испортить.
Абсолютно черное тело
Температура источника света измеряется в градусах Кельвина. Она рассчитывается по формуле Планка: температура, при которой абсолютно черное тело будет излучать свет такого же цветового тона, это и будет искомое значение.
Таким образом, определение цветовой температуры происходит путем сравнения нужного источника света с абсолютно черным телом. Интересна закономерность: чем выше температура последнего, тем больше преобладает в свете синий спектр.
Проследить проще всего на практике: цветовая температура лампы накаливания с теплым белым светом - 2700 К, а люминисцентной лампы дневного света - 6000 К.
Почему именно так? можно сравнить с железом, которое раскаляют в кузнечном горне. Все мы помним, что металл, раскаленный, но имеющий все еще довольно низкую температуру, имеет красный свет, и часто встречали в литературе выражение "раскаленный добела" - то есть до гораздо большей температуры. Так и черное тело испускает свет в таком порядке цветов от красного, оранжевого и белого, и заканчивется белым и голубым. То есть чем ниже температура света, тем он теплее.
Некоторые значения
Видимый спектр раскаленного тела, тот самый "раскаленный докрасна" металл, начинается от 800 градусов по Кельвину. Это тусклое, темно-красное свечение. Желтый свет пламени имеет температуру уже вдвое больше, от 1500 до 2000 К. Лампы, которые обычно применяются при киносъемке, выдают показатели около 3250 градусов. Солнце, клонящееся к горизонту, светит с температурой 3400 К, а температура дневного света - почти 5000 К. Цветовая температура света фотовспышки - 5500-5600 градусов. Лампы с многослойным люминофором, в зависимости от бина света, имеют показатели от 2700 до 7700 К.
Таким образом, слово "температура" здесь выступает в роли определителя цвета. Поначалу будет сложно привыкнуть к тому, что температура чистого голубого неба (12 000 К) в десять раз (!) превосходит температуру языков пламени костра (1200 К). А в районе полюсов небо еще "теплее" - около 20 000 К! Температура солнечного света колеблется в течение дня от 3000 до 7000 К.
Привлекает внимание и то, что разные оттенки имеют разную силу света, то есть распространяются по-разному. Некорректно будет приводить в пример пламя свечи, освещающее вокруг себя лишь малую толику пространства, и белый светодиод, гораздо более яркий, однако можно сравнить два одинаковых светодиода желтого и белого цветов. Несмотря на идентичность размера и мощности, желтый светодиод более тусклый, а красный освещает еще хуже.
Градации
Нередко мы встречаемся с оттенками одного и того же цвета. В светотехнике это чаще всего градации белого: холодный, нейтральный и теплый. На самом деле даже такие незначительные изменения в характере гаммы влияют на столь тонкий и точный инструмент, как человеческий глаз. Эти оттенки белого не только по-разному передают цвет освещаемых предметов, но и иначе ведут себя в различных погодных условиях, а также отличается дальность дистанции их светового луча.
Все вышеперечисленные особенности учитываются современными производителями при создании тех или иных осветительных устройств, но чтобы разобраться в разнице с цветами, нужно ввести еще один важный параметр.
Цветопередача
Температура света ламп - не единственное, что следует знать. Еще один из основополагающих терминов в светотехнике - цветопередача. Наверняка каждому не раз приходилось убедиться в том, что в зависимости от освещения мы по-разному можем воспринимать один и тот же цвет. Да, названия цветов - всего лишь договоренность между людьми обозначать определенным словом ту или иную воспринимаемую нами длину волны. На самом деле наш глаз различает около десяти миллионов различных оттенков, однако большинство из них мы видим в дневном, солнечном свете. Он и принят за эталон.
Таким образом, цветопередача, или степень общего коэффициента цветопередачи, - это соответствие источника света эталону или возможность передавать цветность освещенного предмета так же, как при солнечном свете. Измеряется в Ra, также используется термин color rendering index - CRI, индекс цветопередачи.
Эталон имеет значение, равное 100 Ra (или CRI), и чем ниже данный показатель у лампы или фонаря, тем хуже этот свет передает естественный оттенок предмета.
Лучшие варианты
Температура, свет, влажность - важнейшие показатели комфорта в любом помещении, поэтому важно подобрать правильный оттенок для освещения. Температура ламп и с колебрется от 5000 до 7000 К. Cool white, как называется он по маркировкам производителей, имеет достаточно низкий индекс цветопередачи, всего около 60-65, то есть в таком свете человеческий глаз воспринимает цвета по-другому: пожалуй, каждый замечал, насколько все меняется в "безжизненном" бледно-голубом свете. Однако он среди всех оттенков имеет самую большую контрастность, а значит, незаменим, когда требуется освещение предметов, имеющих темный цвет (например, мокрый асфальт, земля). Еще одна его особенность - эффективность на дальней дистанции, поэтому обычно оттенок "холодный белый" применяется в дальнобойных фонарях (дальность потока - около 200 м).
Нейтральный белый светодиод - neutral white - имеет температуру в пределах от 3700 до 5000 К. CRI его около 75, а значит, по сравнению с холодным бином цветопередача на порядок выше. Однако дальность ниже, поэтому и фонари с нейтральным белым светом имеют значительно более короткую дистанцию, зато комфортнее для глаз.
Температура теплого света (warm white) - от 2500 до 3700 К. Индекс цветовосприятия еще выше, около 80, но дальность еще меньше, чем у нейтрального бина. Однако теплый и имеют преимущество перед холодным белым, если необходимо освещение в условиях высокой задымленности, влажности (дождя, тумана), а также под водой, если в ней имеется взвесь (например, в прудах). В таких ситуациях cool white гораздо больше освещает не сам предмет, а пространство до него, образуя трубу света.
Для диодов
Если для ламп накаливания или для люминесцентных можно остановиться только на значении температуры цвета, то для светодиодов только ее недостаточно, поэтому и появилось так называемое деление на бины. В диодах возможно преобладание синего (зеленого) или розового оттенков, поэтому если нужно несколько источников света, необходимо выбирать одинаковые характеристики. Деление на бины отличается у некоторых производителей, это следует учитывать, если, например, в офисе, требуется сменить лампы.
В работе
Как правило, света хороши для создания теплой, уютной атмосферы. Его применяют в освещении ресторанов, кафе, бутиках, в вестибюлях гостиниц, а также в жилых помещениях.
Белый свет более привычен глазу, подходит, если нужно создать дружескую, индивидуальную, но при этом рабочую, не расслабляющую атмосферу. В таком свете хорошо читать, поэтому такие лампы устанавливают в библиотеках, а также в магазинах и офисных помещениях.
Нейтральный белый дает эффект дружеской, безопасной и располагающей атмосферы. Помимо офисных помещений его используют в выставочных залах и книжных магазинах.
Холодный свет создает ясную, чистую и продуктивную обстановку. Именно его советуют для классных комнат, супермаркетов, больниц, офисных помещений.
Лампы дневного света с температурой до 5000 К подчеркивают цвета предметов, атмосфера в таком свете предстает яркой и слегка тревожной. Подобное освещение будет уместно в больничном смотровом кабинете, в галерее, музее и ювелирном магазине, ведь в этих сферах очень важно, чтобы человеческий глаз воспринимал предметы в их естественном свете.
Фото и видео
Особенно важно знание температуры света для фотографов и операторов, а также для людей, занимающихя коррекцией фото и видео. Так как при холодном освещении камера снимает все в неестественном свете, это нужно учитывать при дальнейшей обработке.
Во времена пленки все было гораздо сложнее. Негативные и слайдовые варианты выпускались только для съемок при дневном освещении (около 5700 К) или для теплого желтого света (2500-2700 К, так называемая вечернаяя пленка). Только так можно было получить адекватное отображение цветов, без использования дополнительной коррекции или фильтров.
Маскированные негативные цветные пленки выпускались уже под усредненную температуру 4500 К.
В цифровую эпоху
В наше время на пленку уже почти никто не снимает. Современные цифровые фотоаппараты имеют в настройках цветокоррекцию, она может быть как автоматической, так и в ручном режиме. Эта функция называется "баланс белого". Лучше всего выполнять коррекцию непосредственно при съемке. Можно выправить ее и в готовом файле, однако это часто приводит к потере качества, неправильному отображению цветов, а иногда на снимке может проявиться шум. Редактировать цветовую гамму без потери качества можно только в том случае, если файл записан в цифровом формате RAW (в камерах Nikon - NEF).
Любой предмет в окружающем нас мире имеет температуру, выше абсолютного нуля, а значит, испускает тепловое излучение. Даже лед, у которого отрицательная температура, является источником теплового излучения. В это трудно поверить, но это так. В природе температура -89°С не самая низкая, можно достичь ещё более низких температур, правда, пока что, в лабораторных условиях. Самая низкая температура, которая на данный момент теоретически возможна в пределах нашей вселенной - это температура абсолютного нуля и она равна -273,15°С. При такой температуре прекращается движение молекул вещества и тела полностью перестают испускать любое излучение (тепловое, ультрафиолетовое, а уж тем более видимое). Полная тьма, нет ни жизни, ни тепла. Возможно, кто-нибудь из вас знает, что цветовая температура измеряется в Кельвинах. Кто покупал себе домой энергосберегающие лампочки, тот видел надпись на упаковке: 2700К или 3500К или 4500К. Это как раз и есть цветовая температура светового излучения лампочки. Но почему измеряется в Кельвинах, и что означает Кельвин? Эта единица измерения была предложена в 1848г. Ульямом Томсоном (он же лорд Кельвин) и официально утверждена в Международной Системе единиц. В физике и науках, имеющих непосредственное отношение к физике, термодинамическую температуру измеряют как раз Кельвинах. Начало отчета температурной шкалы начинается с точки0 Кельвин , что означат -273,15 градуса Цельсия . То есть 0К - это и есть абсолютный нуль температуры . Можно легко перевести температуру из Цельсия в Кельвин. Для этого нужно просто прибавить число 273. Например, 0°С это 273К, тогда 1°С это 274К, по аналогии, температура тела человека 36,6°С это 36,6 + 273,15 = 309,75К. Вот так всё просто получается.Чернее чёрного
С чего всё начинается? Всё начинается с нуля, в том числе и световое излучение. Черный цвет - это отсутствие света вовсе. С точки зрения цвета, черный - это 0 интенсивности излучения, 0 насыщенности, 0 цветового тона (его просто нет), это полное отсутствие всех цветов вообще. Почему мы видим предмет черным, а потому, что он почти полностью поглощает весь падающий на него свет. Существует такое понятие как абсолютно черное тело . Абсолютно черным телом называют идеализированный объект, который поглощает всё падающее на него излучение и ничего не отражающее. Конечно же, в реальности это недостижимо и абсолютно черных тел в природе не существует. Даже те предметы, которые кажутся нам черными, на самом деле не абсолютно черные. Но можно изготовить модель почти что абсолютно черного тела. Модель представляет собой куб с полой структурой внутри, в кубе проделано небольшое отверстие, через которое внутрь куба проникают световые лучи. Конструкция чем-то похожа на скворечник. Посмотрите на рисунок 1.Рисунок 1 - Модель абсолютно черного тела.
Свет, попадающий внутрь сквозь отверстие, после многократных отражений будет полностью поглощён, и отверстие снаружи будет выглядеть совершенно чёрным. Даже если мы покрасим куб в черный цвет, отверстие будет чернее черного куба. Это отверстие и будет являться абсолютно черным телом
. В прямом смысле слова, отверстие не является телом, а только лишь наглядно демонстрирует
нам абсолютно черное тело.
Все объекты обладают тепловым излучением (пока их температура выше абсолютного нуля, то есть -273,15 градусов по Цельсию), но ни один объект не является идеальным тепловым излучателем. Одни объекты излучают тепло лучше, другие хуже, и всё это в зависимости от различных условий среды. Поэтому, применяют модель абсолютно черного тела. Абсолютно черное тело является идеальным тепловым излучателем
. Мы можем даже увидеть цвет абсолютно черного тела, если его нагреть, и цвет, который мы увидим
, будет зависеть от того, до какой температуры
мы нагреем
абсолютно черное тело. Мы вплотную подошли к такому понятию как цветовая температура. Посмотрите на рисунок 2.
Рисунок 2 - Цвет абсолютно черного тела в зависимости от температуры нагревания.
А) Есть абсолютно черное тело, мы его не видим вообще. Температура 0 Кельвин (-273,15 градуса Цельсия) - абсолютный нуль, полное отсутствие любого излучения.
б) Включаем «сверхмощное пламя» и начинаем нагревать наше абсолютно черное тело. Температура тела, посредством нагревания, повысилась до 273К.
в) Прошло ещё немного времени и мы уже видим слабое красное свечение абсолютно черного тела. Температура увеличилась до 800К (527°С).
г) Температура поднялась до 1300К (1027°С), тело приобрело ярко-красный цвет. Такой же цвет свечения вы можете увидеть при нагревании некоторых металлов.
д) Тело нагрелось до 2000К (1727°С), что соответствует оранжевому цвету свечения. Такой же цвет имеют раскаленные угли в костре, некоторые металлы при нагревании, пламя свечи.
е) Температура уже 2500К (2227°С). Свечение такой температуры приобретает желтый цвет. Трогать руками такое тело крайне опасно!
ж) Белый цвет - 5500К (5227°С), такой же цвет свечения у Солнца в полдень.
з) Голубой цвет свечения - 9000К (8727°С). Такую температуру путем нагреванием пламенем получить в реальности будет невозможно. Но такой порог температуры вполне достижим в термоядерных реакторах, атомных взрывах, а температура звезд во вселенной может достигать десятки и сотни тысяч Кельвин. Мы можем лишь увидеть такой же голубой оттенок света, например, у светодиодных фонарей, небесных светил или других источников света. Цвет неба в ясную погоду примерно такого же цвета.Подводя итог ко всему вышесказанному, можно дать четкое определение цветовой температуры. Цветовая температура
- это температура абсолютно черного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемое излучение. Проще говоря, температура 5000К - это цвет, который приобретает абсолютно черное тело при нагревании его до 5000К. Цветовая температура оранжевого цвета - 2000К, это означает, что абсолютно черное тело необходимо нагреть до температуры 2000К, чтобы оно приобрело оранжевый цвет свечения.
Но цвет свечения раскаленного тела не всегда соответствует его температуре. Если пламя газовой плиты на кухне сине-голубого цвета, это не значит, что температура пламени свыше 9000К (8727°С). Расплавленное железо в жидком состоянии имеет оранжево-желтый оттенок цвета, что в действительности соответствует его температуре, а это примерно 2000К (1727°С).
Цвет и его температура
Чтобы представить себе как это выглядит в реальной жизни, рассмотрим цветовую температуру некоторых источников: ксеноновых автомобильных ламп на рисунке 3 и люминесцентных ламп на рисунке 4.
Рисунок 3 - Цветовая температура ксеноновых автомобильных ламп.
Рисунок 4 - Цветовая температура люминесцентных ламп.
В Википедии я нашел числовые значения цветовых температур распространенных источников света:
800 К — начало видимого темно-красного свечения раскалённых тел;
1500—2000 К — свет пламени свечи;
2200 К — лампа накаливания 40 Вт;
2800 К — лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);
3000 К — лампа накаливания 200 Вт, галогенная лампа;
3200—3250 К — типичные киносъёмочные лампы;
3400 К — солнце у горизонта;
4200 К — лампа дневного света (тёплый белый свет);
4300—4500 K — утреннее солнце и солнце в обеденное время;
4500—5000 К — ксеноновая дуговая лампа, электрическая дуга;
5000 К — солнце в полдень;
5500—5600 К — фотовспышка;
5600—7000 К — лампа дневного света;
6200 К — близкий к дневному свет;
6500 К — стандартный источник дневного белого света, близкий к полуденному солнечному свету;6500—7500 К — облачность;
7500 К — дневной свет, с большой долей рассеянного от чистого голубого неба;
7500—8500 К — сумерки;
9500 К — синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;
10 000 К — источник света с «бесконечной температурой», используемый в риф-аквариумах (актиниевый оттенок голубого цвета);
15 000 К — ясное голубое небо в зимнюю пору;
20 000 К — синее небо в полярных широтах.
Цветовая температура является характеристикой источника
света. Любой видимый нами цвет имеет цветовую температуру и не важно, какой это цвет: красный, малиновый, желтый, пурпурный, фиолетовый, зеленый, белый.
Труды в области изучения теплового излучения абсолютно черного тела принадлежат основоположнику квантовой физики Максу Планку. В 1931 году на VIII сессии Международной комиссии по освещению (МКО, в литературе часто пишется как CIE) была предложена цветовая модель XYZ. Данная модель представляет собой диаграмму цветности. Модель XYZ представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Диаграмма цветности XYZ.
Числовые значения X и Y определяют координаты цвета на диаграмме. Координата Z определяет яркость цвета, она в данном случае не задействована, так как диаграмма представлена в двухмерном виде. Но самое интересное на этом рисунке - это кривая Планка, которая характеризует цветовую температуру цветов на диаграмме. Рассмотрим её поближе на рисунке 6.
Рисунок 6 -Кривая Планка
Кривая Планка на этом рисунке немного урезана и «слегка» перевернута, но на это можно не обращать внимание. Чтобы узнать цветовую температуру какого-либо цвета, нужно просто продолжить линию перпендикуляра до интересующей вас точки (участка цвета). Линия перпендикуляра, в свою очередь, характеризует такое понятие как смещение - степень отклонения цвета в зеленый или пурпурный. Те, кто работал с RAW-конвертерами, знают такой параметр как Tint (Оттенок) - это и есть смещение. Рисунок 7 отображает панель настройки цветовой температуры в таких RAW-конверторах как Nikon Capture NX и Adobe CameraRAW.
Рисунок 7- Панель настройки цветовой температуры у разных конвертеров.
Пора посмотреть, как определяется цветовая температура не просто отдельного цвета, а всего фотоснимка в целом. Возьмем, к примеру, деревенский пейзаж в ясный солнечный полдень. Кто имеет практический опыт в фотосъемках, знает, что цветовая температура в солнечный полдень составляет примерно 5500К. Но мало кто знает, откуда взялась эта цифра. 5500К - это цветовая температура всей сцены , т.е всего рассматриваемого изображения (картины, окружающего пространства, участка поверхности). Естественно, что изображение состоит из отдельных цветов, а у каждого цвета своя цветовая температура. Что получается: голубое небо (12000К), листва деревьев в тени (6000К), трава на поляне (2000К), разного рода растительность (3200К - 4200К). В итоге, цветовая температура всего изображения будет равна усредненному значению всех эти участков, т.е 5500К. Рисунок 8 наглядно демонстрирует это.
Рисунок 8 - Расчет цветовой температуры сцены снятой в солнечный день.
Следующий пример иллюстрирует рисунок 9.
Рисунок 9 - Расчет цветовой температуры сцены снятой на закате солнца.
На рисунке изображен красный цветочный бутончик, который как будто бы растет из пшеничной крупы. Снимок был сделан летом в 22:30, когда солнце шло на закат. В этом изображении преобладает большое количество цветов желтого и оранжевого цветового тона, хотя на заднем плане есть и голубой оттенок с цветовой температурой примерно 8500К, также есть почти чистый белый цвет с температурой 5500К. Я взял лишь 5 самых основных цветов в этом изображении, сопоставил их с диаграммой цветности и посчитал среднюю цветовую температуру всей сцены. Это, конечно же, примерно, но соответствует истине. Всего в этом изображении 272816 цветов и каждый цвет имеет свою цветовую температуру, если подсчитать среднюю для всех цветов вручную, то через пару месяцев мы сможем получить значение ещё более точное, чем подсчитал я. А можно написать программу для расчета и получить ответ гораздо быстрее. Идем дальше: рисунок 10.
Рисунок 10 - Расчет цветовой температуры других источников освещения
Ведущие шоу-программы решили не грузить нас расчетами цветовой температуры и сделали всего два источника освещения: прожектор, испускающий бело-зеленый яркий свет и прожектор, который светит красным светом, и всё это дело разбавили дымом….а, ну да - и поставили ведущего на передний план. Дым прозрачный, поэтому с легкостью пропускает красный свет прожектора и сам становится красный, а температура нашего красного цвета, согласно диаграмме - 900К. Температура второго прожектора - 5700К. Среднее между ними - 3300К Остальные участки изображения можно в расчет не брать - они почти черные, а такой цвет даже не попадает на кривую Планка на диаграмме, ведь видимое излучение раскаленных тел начинается примерно с 800К (красный цвет). Чисто теоретически, можно предположить и даже подсчитать температуру для темных цветов, но её значение будет пренебрежимо мало по сравнению с теми же 5700К.
И последнее изображение на рисунке 11.
Рисунок 11 - Расчет цветовой температуры сцены снятой в вечернее время.
Снимок сделан летним вечером после захода солнца. Цветовая температура неба располагается в районе синего цветового тона на диаграмме, что согласно кривой Планка, соответствует температуре примерно 17000К. Прибрежная растительность зеленого цвета имеет цветовую температуру примерно 5000К, а песок с водорослями имеет цветовую температуру где-то 3200К. Среднее значение всех этих температур примерно 8400К.
Баланс белого
С настройками баланса белого особенно хорошо знакомы любители и профессионалы занимающиеся видео и фотосъемками. В меню каждой, даже самой простой мыльницы-фотокамеры, есть возможность настроить этот параметр. Значки режимов настройки баланса белого выглядят примерно так, как показано на рисунке 12.
Рисунок 12 - Режимы настройки баланса белого в фотокамере (видеокамере).
Сразу следует сказать, что белый цвет объектов можно получить, если использовать источник света с цветовой температурой 5500К (это может быть солнечный свет, фотовспышка, другие искусственные осветители) и если сами рассматриваемые объекты белого цвета (отражают всё излучение видимого света). В остальных случаях белый цвет может быть лишь приближен к белому. Посмотрите на рисунок 13. На нем изображена та самая диаграмма цветности XYZ, которую мы недавно рассматривали, а в центре диаграммы помечена крестиком точка белого цвета.
Рисунок 13 - Точка белого цвета.
Отмеченная точка имеет цветовую температуру 5500К и как истинный белый цвет – она является суммой всех цветов спектра. Координаты у неё x = 0,33 и y = 0,33. Эта точка называется точкой равных энергий . Точка белого цвета. Естественно, если цветовая температура источника освещения 2700К, точка белого здесь и рядом не стоит, о каком уж тут белом цвете можно говорить? Там белых цветов никогда не будет! Белыми в данном случае могут быть только блики. Пример такого случая приведен на рисунке 14.
Рисунок 14 – Различная цветовая температура.
Баланс белого цвета – это установка значения цветовой температуры для всего изображения. При правильной установке вы получите цвета соответствующие тому изображению, которое вы видите. Если у получившегося снимка преобладают неестественные синие и голубые цветовые тона, значит, цвета «недостаточно нагреты», установлена слишком низкая цветовая температура сцены, необходимо её повысить. Если же на всём снимке преобладает красный тон – цвета «перегреты», установлена слишком высокая температура, необходимо её понизить. Пример тому - рисунок 15.
Рисунок 15 – Пример правильной и неправильной установки цветовой температуры
Цветовая температура всей сцены рассчитывается как средняя
температура всех цветов
данного изображения, поэтому в случае смешанных источников освещения или сильно отличающихся по цветовому тону цветов, фотокамера рассчитает среднюю температуру, что не всегда оказывается верно.
Пример одного такого некорректного расчета продемонстрирован на рисунке 16.
Рисунок 16 – Неизбежная неточность в установке цветовой температуры
Фотокамера не способна воспринимать резко отличающиеся яркости отдельных элементов изображения и их цветовую температуру так же, как зрение человека. Поэтому, чтобы сделать изображение почти таким же, как вы видели во время съемки, вам придется его корректировать в ручную в соответствии с вашим зрительным восприятием.
Эта статья больше предназначена для тех, кто ещё недостаточно хорошо знаком с понятием цветовой температуры и хотел бы узнать больше. Статья не содержит сложных математических формул и точных определений некоторых физический терминов. Благодаря вашим замечаниям, которые вы написали в комментариях, я внес небольшие поправки в некоторые абзацы статьи. Прощу прощения, за допущенные неточности.
В быту распространено мнение, что искусственный свет может быть «тёплым» и «холодным». Речь идёт, прежде всего, об оттенках 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).
- Тёмно-красный оттенок приобретет абсолютно чёрное тело, если его нагреть до температуры 800 К (что соответствует 527°С).
- Ярко-красный цвет соответствует температуре 1300 К (или 1027°С). В реальной жизни данное явление можно наблюдать при нагревании некоторых металлов.
- Оранжевый цвет - 2000 К (или 1727°С). Такой свет даёт свеча или раскаленные угли.
- Жёлтый цвет - 2500 К (или 2227°С). Его можно наблюдать при восходе солнца.
- Белый цвет - 5500 К (или 5227°С). Он соответствует цвету солнца в полдень.
- Голубой цвет - 9000 К (или 8727°С). Это цвет термоядерной реакции, которую в жизни увидеть практически невозможно.
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.
| Цветовая температура, K | Оттенок | Применение |
| 2500–3000 | Тёплый оранжевый | Уютная вечерняя атмосфера в спальне, гостиной. Освещение обеденного стола. , бра, прикроватные светильники. |
| 3000–4000 | Тёплый желтоватый | Комфортный и расслабляющий свет для жилых комнат. Чаще всего такую температуру используют в лампах люстр и настенных светильников. |
| 4000–5000 | Нейтральный белый | Дневной свет для жилых комнат, кухни, рабочих мест офисов, уголков для чтения. Подходит для потолочных и подвесных светильников. |
| 5000–6500 | Голубоватый | Такую цветовую температуру не используют в доме. Чаще применяют в ювелирных магазинах, музеях. |
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 её восприятие
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 неудачное решение покажет вкус хозяина квартиры не с лучшей стороны.
- Красный цвет можно смягчить за счет тёплого оранжевого оттенка света (2500–3000 К).
- Оранжевый цвет (интенсивный) превращается в нежный и пастельный с помощью тёплого желтоватого оттенка (3000–4000 К).
- Жёлтый цвет станет серым и невыразительным, если использовать лампы с голубоватым оттенком (5000–6500 К).
- Зелёный цвет можно смягчить до салатового посредством тёплого оранжевого света или придать оттенок морской волны, использовав яркий голубоватый свет.
- Синий цвет наиболее адекватно смогут передать источники света нейтрального белого оттенка.
- Фиолетовый цвет при желтоватом оттенке освещения превратится в красный, поэтому его освещают с высокими показателями цветовой температуры.
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.
| Характеристика | Коэффициент | Примеры ламп |
|---|---|---|
| Эталон | 99–100 | Лампы накаливания, галогенные лампы |
| Очень хорошая | Более 90 | Люминесцентные лампы с пятикомпонентным люминофором, Лампы МГЛ (металогалогенные), современные светодиодные лампы |
| Очень хорошая | 80–89 | Люминесцентные лампы с трехкомпонентным люминофором, светодиодные лампы |
| Хорошая | 70–79 | Люминесцентные лампы ЛБЦ, ЛДЦ, светодиодные лампы |
| Хорошая | 60–69 | Люминесцентные лампы ЛД, ЛБ, светодиодные лампы |
| Посредственная | 40–59 | Лампы ДРЛ (ртутные), НЛВД с улучшенной цветопередачей |
| Плохая | Менее 39 | Лампы ДНат (натриевые) |
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) человек лучше чувствует себя при «теплом свете» (Т цв =3000 К), а 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. на обновления нашего блога и черпайте идеи для своих работ!
