Что такое Кельвины в освещении и как они измеряются; выявляем суть

Что такое Кельвины в освещении и как они измеряются — выявляем суть

Одним из факторов, которые учитывают при выборе светодиодных ламп, является цветовая температура. От ее величины во многом зависит характер освещения. Давайте разберем: что это такое, и как она влияет на наше визуальное восприятие подсветки доступным языком.

Измерения по Цельсию

Система измерения температурного градуса по Цельсию взяла своё название по имени Андерса Цельсия, шведского физика, разработавшего в 1742 году шкалу измерения температур. Учёный предположил, что такие физические процессы, как закипание воды, или таяние льда, напрямую зависят от давления в окружающей атмосфере. Это затрудняло исследования по определению точных показаний.

Шкала по Цельсию имела диапазон от 0 до 100 градусов со знаком «+», который продолжается вниз или вверх до бесконечности. Это являлось проблемой для точного измерения величин, поскольку известно, что ниже +4 °C вода имеет свойство расширяться и при дальнейшем понижении температуры даёт неправильные показания градусных значений.

Пересмотрена и модернизирована шкала температур по Цельсию была лишь после одобрения научным миром разработок физика Уильяма Томсона (Кельвина). Именно тогда была представлена постоянная температурная величина и принято определение, что 1 градус Цельсия равен 274,15 Кельвинам.

Визуально определить спектр излучения не всегда получается. На восприятие влияет: цвет стен, мебели, наличие естественного освещения, которое меняется в течение дня, площадь комнаты. Чтобы удобней было ориентироваться в большом количестве показателей, на основе средних характеристик источников подсветки разработаны СанПины.

Они устанавливают рекомендации по нормативам для всех типов помещений.

• Для жилых квартир и домов рекомендованы светильники белого теплого спектра от 2800 до 3500 К. Это лампы накаливания либо флуоресцентные.
• Для санузлов, коридоров в квартирах, офисах, поликлиниках, школах устанавливают нейтральный свет 3700–5500 К.
• Для операционных, лабораторий, уличной подсветки применяют холодный белый диапазон 5500–7500 К.

Что такое цветовая температура?

Поделиться:

Цветовая температура света как физическая величина используется при создании световых проектов в жилых, торговых и производственных помещениях. Это один из ключевых параметров при разработке свтодизайна интерьеров, который характеризует восприятие искусственного света глазами. Цветовая температура позволяет правильно подобрать светильники и лампы, задавая общий эмоциональный тон в помещении.

В этой статье рассмотрим зависимость оттенков искусственного светового излучения и подробно разберем шкалу диапазонов цветовых температур. Какие светильники лучше выбирать под конкретные помещения? Как правильно разобраться в маркировке ламп по цветовой температуре? И почему видимый спектр излучения влияет на наши эмоции, задавая определенное настроение для работы и отдыха?

Начнем с определений и единиц измерения

Так что же такое цветовая температура с точки зрения физики? Это функция длинны в оптическом диапазоне. Та самая интенсивность излучения света от тела, которое воспринимается как световой поток нашими глазами.

На первый взгляд определение звучит сложно? Давайте объясним простыми словами. Цветовая температура (ЦТ) измеряется в Кельвинах (К) и привязана к черному телу. Его цветовая температура равна 0 К. Это абсолютный черный цвет, которые полностью поглощает свет и считается начальной точкой отсчета на шкале. При нагреве такого тела его температура начинается увеличиваться, а вместе с ней – увеличивается интенсивность его излучения.

Важно: 1 градус по Кельвину равен -272.15 градусам по Цельсию. 2° К = -271.15° С и т.д.

Для примера вспомните металлы

При нагреве стали до 1000°С, она из условного «серого» цвета раскаляется до красного. Продолжая поднимать температуру до 1500-2000°С, излучение от тела перейдет в оранжевые оттенки. Дальше – в желтые. При достижении температуры свыше 5000 К излучение перейдет полностью в белый спектр. Синим и голубым оттенкам будут соответствовать уже температуры свыше 7000-9000 К.

Ниже вы можете на шкале увидеть цветовую температуру в зависимости от нагрева тел и испускаемого ними при этом оттенка излучения.

Важно: Здесь стоит отметить небольшой парадокс. На практике многие люди, не вдаваясь в тонкости диапазонов цветовой температуры, разделяют искусственное освещение на два типа: «теплое» и «холодное». Но именно излучения в холодном спектре (белые, голубые и синие оттенки) получаются от максимально разогретого тела. Голубое излучение от условного черного тела при нагреве до 9000 К в реальной жизни возможно пронаблюдать только при термоядерных реакциях.

Шкала цветовых температур от разных источников света

С определениями и принципами разобрались. Теперь давайте посмотрим, как работают знания о световой температуре при выборе искусственных источников освещения.

Ниже в таблице приведены зависимости ЦТ и излучаемых оттенков.

Важно: Если стандартные натриевые лампы высокого давления, галогеновые и лампы накаливания имеет фиксированную маркировку цвета свечения в диапазоне 2200-3500 К, то люминесцентные, металлогалогенные и светодиодный выпускаются производителями с ЦТ от 2200 до 7000 К.

Цвет излучения напрямую зависит от мощности самой лампы. Светодиодные варианты имеют наибольший диапазон по разбросу, когда лампы накаливания с мощностью в 200Вт ограничены ЦТ в 2700-3000 К. Светодиодные и люминесцентные лампы в одной группе по характеристикам могут демонстрировать совершенно разные цветовые температуры. И связанно это напрямую с материалами и конструкцией самих искусственных источников освещения.

Разбираемся с маркировкой ламп по цветовой температуре. Как подобрать нужный спектр из шкалы ЦТ?

И вот здесь стоит остановиться подробнее. Каждый производитель использует собственную линейку цветовых температур без единого общепринятого стандарта. Одна и та же лампа от условного производителя «Х» может излучать теплый белый свет, когда у производителя «Y» в ней будет преобладать более выраженный желтый оттенок.

В Европе для упрощения индексации световой температуры ввели стандарт ANSI.C78.377A, где все светодиодные лампы по ЦТ разбиты на восемь категорий (2725+/-145 К, 3045+/-175 К…6530+/-510 К). Но даже с этим стандартом производители решили не считаться и разбивают собственную продукцию на отдельные подклассы со своей маркировкой, буквенными и кодовыми обозначениями.

Если нам нужно для светодизайна конкретного помещения лампы с ЦТ 3500, тогда как это определить по маркировке?

Есть несколько простых рекомендаций и правил:

• Определение ЦТ по подгруппе цветности. На упаковках с лампами производители указывают буквенные значения «WW», «NW», «CW». WW расшифровывается как Warm White – теплый белый. Для таких ламп значение цветовой температуры находится в диапазоне 2700-3300 К. Для NW (Neutral White – «нейтральный белый) – от 3300 до 5000 К. CW (Cool White – «холодный белый») – все, что выше 6000 К. У производителей из СНГ также используются схожие подгруппы: «ТБ» — тепло-белый, «Б» — белый, «Е» — естественный, «ХБ» — холодный белый и т.д. К примеру лампа ЛЕ-80 испускает естественный свет («Е»), что равно примерно 3500-4000 К.
• Определение ЦТ по цифровому коду. Здесь все намного проще и точнее. Производители на самих изделиях или упаковке указывают кодовый шифр продукта. Вам нужны последние 2 цифры. Именно они обозначают точную цветовую температуру в Кельвинах, если умножить значение на 100. Пример – L35/930 (30 x 100 = 3000 К). Помощью при разборе маркировки также может послужить дополнительная буквенная аббревиатура перед нужным значением шифра. Часто производители в наименовании продукции вставляют обозначение «Color» или «EW». Пример – LХ. ХХ ХХ.ХХХ-Х 220В ХХ COLOR/XXX XX и т.д. Вы опять же смотрите только на последние две цифры после слов «COLOR/EW», умножаете их на 100 и получаете точное значение ЦТ в Кельвинах.

Важно: Отдельные производители светодиодных, люминесцентных и металлогалогенных ламп могут прямо в маркировке указать цветовую температуру. Если вы видите в коде фрагмент, состоящий из 4 цифр, то знайте – это точное значение световой температуры в К.

«Что значит первая цифра после «Color/EW» в трехзначном коде на маркировке?»

Это индекс цветопередачи, который характеризует степень точной передачи излучения на освещаемые объекты. Обозначается как Ra или CRL и измеряется в процентах от 10 до 100%. Первая цифра в трехзначной маркировке как раз и есть обозначение этого коэффициента передачи цвета на другие объекты. (3 – 30%, 4 – 40%. 8 – 80%, 9 – 90%). Эталонными считаются лампы с индексами Ra в диапазоне 80-99%. Они максимально естественно передают цвета в интерьере и не искажают общее восприятие света. Лампы с Ra в районе 30-40% существенно отклоняют уровень освещения в интерьере от заявленной цветовой температуры.

Пример: Натриевая лампа EW/427 c ЦТ 2700К должна испускать теплый белый свет с оттенками желтого, но из-за низкого индекса цветопередачи в 40% в объектах на интерьер может излучаться свет с оттенками оранжевого и даже красного.

Выбираем подходящие светильники по цветовой температуре для конкретных помещений

Важно понимать, что ЦТ не просто используется как физическая величина для побора подходящего оттенка света в интерьере конкретных помещений. Здесь работает и психологический фактор. Вы замечали за собой, что в одном кабинете вы через час времени начинаете чувствовать себя вяло, а в других – продуктивность работы зашкаливает? На это и влияет цветовая температура.

• Теплые желтые и оранжевые оттенки света обладают успокаивающим эффектом.
  Такой свет лучше всего подходит для мягко пробуждения по утрам, релаксации, успокоения и отдыха. Человеческий организм воспринимает такие диапазоны ЦТ по аналогии с восходом и закатом солнца. Это то время, когда по привычке исключена активная деятельность, а подсознание ассоциирует цвета со сном.

• Нейтральные белые и холодные оттенки света стимулируют психофизическую деятельность.
  Такой свет ассоциируется с дневным солнцем, когда приходится пик активности всего дня: работа, учеба, тренировки и пр. Организм воспринимает такой спектр как сигнал к активным умственным и физическим нагрузкам.

Важно: «Холодные» цвета с оттенками синего нельзя использовать продолжительное время, поскольку они гиперактивно влияют на психику. За продолжительными сигналами к повышенной активности наступает противоположный эффект – вместо стимулирования организма к работе возникают состояния «торможения» и депрессии.

Теплый свет:

• Подходит для малогабаритных помещений, где необходимо создать атмосферу тепла и уюта;
• Используется в проектах светодизайна для гостиных, спальных комнат, кафе, ресторанов и прочих зон отдыха;
• Используется как акцентное и точечное освещение для подсветки отдельных элементов интерьера;
• Лучше всего смотрится в дизайнах, оформленных в теплых тонах с желтыми, красными и оранжевыми элементами декора.

Нейтральный белый свет:

• Эталонный стандарт для любых помещений: от спален, детских комнат до кухонь, прихожих или технических помещений.
• Лампы с нейтральным ЦТ в диапазоне 3500-4500 К подойдут для освещения кабинетов, офисов, жилых и общественных зон, где необходимо исключить любую нагрузку на глаза.

Холодный синий свет:

• Используется для рабочих помещений: кабинетов, аудиторий, офисов, производственных и технических помещений. Также подходит для уличного освещения;
• В жилых помещениях лучше всего использовать лампы с ЦТ выше 4500 К для подсветки ванны, кухни или рабочей зоны в доме;
• Не рекомендован для помещений с малой площадью. Восприятие светового потока будет слишком ярким и может вызывать раздражение после продолжительного пребывания.

Ниже представлена таблица, где приведены подходящие значения ЦТ для помещения различного типа.

Заключение

Если вы хотите самостоятельно подобрать цветовую температуру для правильного искусственного освещения – рекомендуем использовать СП 52.13330.2016 (СНиП 23-05-95). Если вы хотите комбинировать несколько вариантов с использованием теплых и холодных оттенков – лучше воспользоваться помощью дизайнеров. Специалист может совместить основное и акцентное освещение, а также создать сложную схему освещения с использованием теплых и холодных тонов одновременно с учетом индивидуального интерьера.