Коррелированная цветовая температура. Рассказываем просто о сложном!
Введение
Наш отдел часто сталкивается с заказчиками, закладывающими холодную коррелированную цветовую температуру (КЦТ) в школы, не подозревая о грядущем ухудшении оценок учеников и заголовков газет о снижении уровня образования населения :)
Конечно, это утрированные прогнозы для интригующего начала статьи, но не стоит недооценивать КЦТ при выборе светильников.
Помимо того, что в настоящее время существуют нормативные документы, обязующие использовать определенную КЦТ в зависимости от области применения, есть множество способов задействовать данный параметр для получения различных преимуществ: улучшить эмоциональное восприятие объектов, создать ощущение комфорта, повысить работоспособность и внимательность, выгодно сделать акцент на свежести продуктов, подчеркнуть элементы фасада и дизайн архитектуры и многое другое.
В данной статье мы разберем почему важно правильно подобрать КЦТ, что это такое и на что влияет.
Так что же такое коррелированная цветовая температура?
Цветовая температура предназначена для описания цветового внешнего вида источника света путем корреляции его с температурой абсолютно черного тела.
Измеряется цветовая температура по шкале, разработанной английским ученым Кельвином, в честь которого и названа единица измерения. Кельвин (К) является мерой температуры, как и градус Цельсия (°C). В пересчете 0 К = -273.15°C.
Ученый установил соответствие между температурой излучения черного тела и цветом получаемого им света.
Чем больше температура, тем холоднее свет.
Рис. 1 Шкала Кельвина
Вы не задавались вопросом, почему иногда встречается определение цветовая температура, а иногда коррелированная цветовая температура?
Цветовая температура источника света определяется точкой, соответствующей его цветности на линии черного тела (кривой Планка), нанесенной на цветовом графике Международной комиссии по освещению (МКО) [1]. Термин цветовая температура корректен в отношении тепловых источников света, например, ламп накаливания. Если же цветность излучения лампы искусственного света не совпадает ни с одной точкой линии черного тела, выбирается ближайшая точка линии и по ней определяется так называемая коррелированная цветовая температура [2]. В отношении светодиодов корректно употреблять термин коррелированной цветовой температуры.
Рис.2 График цветностей МКО 1931 г. с линией абсолютно черного тела
В зависимости от цвета излучения, КЦТ светодиодных светильников оценивается как теплая, нейтральная или холодная. Теплые цвета имеют температуру ниже 3300 К, нейтральные цвета 3300 К – 5000 К, холодные цвета более 5000 К [2]. Теплый свет ассоциируется с теплом пламени свечи, рассветом или закатом. Нейтральный свет с лунным. Холодный же с дневным светом или пасмурной погодой.
Рис.3 Градация КЦТ
Почему у светодиодных светильников бывает разная КЦТ?
Чтобы ответить на данный вопрос, разберемся с понятием длины волны λ (нанометры, нм) и спектром излучения белого светодиода.
После опыта по разложению солнечного света в спектр Исаака Ньютона в 1666 году, стало известно, что белый свет состоит из 7 основных цветов. Цвет луча света зависит от длины его волны, у красного волна самая длинная, а у фиолетового самая короткая.
Рис.4 Разложение белого света в спектр с помощью призмы
Белый свет у большинства коммерческих светодиодов получается смешением синего излучения кристалла (материал: InGaN/GaN, 400 – 480 нм) и желтого излучения люминофора (материал: YAG:Ce3+, 480 – 725 нм). Меняя эти пики по интенсивности различными способами, можно варьировать коррелированную цветовую температуру от более теплой к более холодной и наоборот.
Соответственно, если синий пик больше, то КЦТ холоднее, и наоборот, если желтый пик больше, то КЦТ теплее.
Рис.5 Принципиальная схема и спектр излучения белого светодиода [3]
Как измеряют КЦТ?
КЦТ можно определить двумя способами: либо при помощи специального прибора сразу получить координаты цветности, либо рассчитывать координаты по формулам [1].
В фотометрической лаборатории компании Diora коррелированную цветовую температуру и координаты цветности определяют с помощью многофункционального спектрорадиометра-колориметра «UPRtek PG200N» [4]. Измерения проводят в направлении оптической оси осветительного прибора после стабилизации светового потока.
Рис.6 Общий вид UPRtek PG200N и вывод числовых и графических данных [4]
На графике цветностей МКО 1931 г. с нанесенными четырехугольниками допустимых отклонений КЦТ определяют, в какой из них попадает точка с найденными координатами цветности. При непопадании расчетной точки ни в один из четырехугольников, световой прибор считают не выдержавшим испытания [1].
Рис.7 График цветностей МКО 1931 г. с линией абсолютно черного тела и семейством четырехугольников допустимых отклонений КЦТ [1]
Как цветовая температура влияет на человека?
Множество исследований подтверждают влияние КЦТ на психическое и физиологическое состояние человека. Считается, что холодный свет оказывает активирующее воздействие, способствует повышению работоспособности, бдительности и эффективности. Теплый же свет оказывает релаксирующее воздействие, создает ощущение теплоты, уюта и комфорта.
Это связано с влиянием света, в особенности синей области спектра (430-470 нм), на циркадные ритмы в организме человека, поддерживающие основные функции, например, цикл сна и бодрствования. Основным регулятором циркадных ритмов является уровень гормонов мелатонина и кортизола, выделяемых шишковидной железой, в результате воздействия света на глаз. Что как раз-таки и влияет на скорость физиологических и зрительно-моторных реакций, сказывается на работоспособности и мозговой активности, мотивации и настроении [5].
В зависимости от определенного количества мелатонина в организме мы либо спим, либо бодрствуем, а синяя область спектра угнетает выработку мелатонина.
Поэтому даже в современных смартфонах имеется функция «Night Shift», понижающая цветовую температуру дисплея (синюю составляющую) в ночное время, что способствует выработке мелатонина, а он в свою очередь расслаблению и более быстрому засыпанию.
Также в настоящее время используются и совершенствуются светильники динамического освещения, изменяющие КЦТ в зависимости от времени суток и года, что в свою очередь опять же положительно влияет на активность и комфорт человека.
Как выбрать коррелированную цветовую температуру?
Для некоторых областей и типов помещений, есть обязательные и рекомендательные требования в нормативных документах. Например, в СП52.13330.2016, пункт 7.1.3 прописано, что в общественных зданиях с постоянным пребыванием людей КЦТ должна составлять не более 4000К.
Но есть и такие сферы, для которых нет однозначного ответа, например, архитектурное освещение.
При освещении архитектуры есть множество нюансов, на которые нужно обращать внимание.
Одним из них является цвет и материал фасада: так для здания из красного кирпича подходит теплый свет, а из голубого мрамора холодный [6]. Важно, чтобы при подсветке, цвет фасада корректно отображался. Если здание с синим фасадом, подсветить теплым «желтым» светом, в результате фасад будет казаться грязно-зеленым – испорченный вид и впечатление.
Также важно сохранять единый световой образ улицы и города – световой ансамбль. Правительство Москвы, например, одобрило постановление о концепции единой светоцветовой среды города. Не эстетично смотрится, когда здания, расположенные по одной улице, реализованы с разными подходами к освещению: один с контурной подсветкой, следом с RGB, а далее здание с акцентным освещением и при этом все задания еще и с разной яркостью.
При освещении автомобильных дорог допускается использовать любую КЦТ в диапазоне 2700К – 6500К. Часто используют комбинацию коррелированных цветовых температур для повышения внимательности водителей к требующим безопасности участкам дороги. Например, все дорожное полотно освещено температурой 5000К, а пешеходные переходы 2700К.
Так как часто нет однозначного ответа по подбору КЦТ, для удобства выбора подходящей, мы составили небольшой ряд вопросов:
Разумеется, необходимо знать, какой вид деятельности на объекте будет осуществляться: возможно это комната отдыха или медицинский кабинет, небольшой парк в спальном районе или предзаводской участок.
Какой эффект от искусственного освещения мы хотим получить?
Нужно ли нам повысить концентрацию и внимательность работников завода, или создать ощущение уюта и безопасности у посетителей парка, выделить активную спортивную зону, подчеркнуть свежесть продуктов.
Стиль интерьера/экстерьера, архитектуры, ландшафтного дизайна?
В разнообразии существующих стилей используются различные цвета и материалы, есть индивидуальное настроение и атмосфера, которые также можно выгодно подчеркнуть правильной КЦТ. Например, современным дизайнам подходит более холодная КЦТ, а классическим более теплая.
Световой ансамбль окружающего пространства?
Стоит обращать внимание и на то, насколько гармонично смотрится определенная КЦТ на рассматриваемом объекте, сочетается ли с пространственной композицией соседних зданий и сооружений.
Также выбирая подходящую КЦТ, стоит учитывать, что холодный свет воспринимается человеком ярче. То есть, в условиях одинаковой освещенности, при холодной КЦТ будет казаться светлее, чем при теплой.
В таблице ниже представлены рекомендуемые и обязательные КЦТ в зависимости от области применения:
Предлагаю для ознакомления пример визуализаций из светотехнического расчета торгового помещения, с использованием разной КЦТ: рыбы – 5000К, для всего торгового зала – 4000К, выпечки и фруктов – 3000К.
Заключение
Надеюсь, после прочтения данной статьи, вы узнали для себя что-то новое, выяснили что такое коррелированная цветовая температура, насколько она важна и как правильно ее применить!
Срок готовности проекта освещения вашего объекта на светильниках DIORA от инженеров нашего отдела проектирования систем освещения - от 3 дней.
Не стесняйтесь обращаться, мы открыты к диалогу и заряжены на совместный положительный результат!
Мы предлагаем профессиональные системы освещения для разных типов объектов. Система освещения включает в себя полноценный, продуманный проект освещения, а именно готовое решение, гарантировав заказчику результат.
Думаю стоит акцентировать внимание, что для правильной расстановки светильников лучше обращаться к специалистам, которые учтут все пожелания, проанализируют принятые решения на предмет соответствия требованиям нормативных документов и учтут нюансы, которые могут повлиять на конечный результат.
Мы выполняем проекты с соблюдением всех технических норм и стандартов. При этом никогда не забываем и об экономической оптимизации, чтобы вам после не приходилось переплачивать за электричество и обслуживание.
Выбирайте удобный связи с нами https://diora.pro/contacts и оставляйте ваши комментарии к статье!
Список литературы
- ГОСТ Р 54350-2015: Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний.
- Расчет цветности излучения: учебно-методические указания к курсовой расчетно-графической работе / И.В. Мигалина. — М.: МАРХИ, 2011. — 36 с.
- George, N. C.; Denault, K. A.; Seshadri, R. Phosphors for Solid-State White Lighting. Annu. Rev. Mater. Res. 2013, 43, 481-501.
- PG200N Spectral PAR Meter | UPRtek
- Овчинников, С. С., & Серобаба, А. А. (2013). Influence efficiency of light medium for a human body. Lighting Engineering & Power Engineering, (4), 4–10
- СП52.13330.2016: Естественное и искусственное освещение.
.jpg)
