Цветовая температура светодиодных ламп: таблицы, рекомендации

Немного физики

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

  • отраженных — чем глаже поверхность, тем сильнее она отражает. Разные вещества отражают избирательно (лучи одних цветов поглощаются. других — отражаются). Избирательное отражение объясняет смысл использования красителей;
  • преломленных — характеристика прозрачных и полупрозрачных сред, сквозь которые лучи проходят, отклоняясь под определенным углом;
  • излучаемых — зависит от интенсивности нагрева вещества.

Сложности с выбором светильников?

Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО – еще до покупки и заключения договора, вы сможете оценить:
“Сколько это будет стоить?”, “Как это будет выглядеть?”, “Сколько будет наматывать счетчик?”.

Смотреть все решения

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.

Градус в этой шкале обозначают буквой К. По размерности он равен градусу Цельсия. Разница только в нулевой отметке. Ноль по Кельвину — тот самый «абсолютный ноль», при котором элементарные частицы вещества неподвижны, а тело ничего не излучает. 0 К соответствует -273,15 °C.

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.

Абсолютно черное тело при нагрева
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, Tc = 2000 К. А вот у газового пламени разница очень существенная: Tc = 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.

Температура света нагретых объектов
Рис. 2. Расплавленная сталь излучает свет как АЧТ, а Tc газового пламени (9000 К) намного больше его реальной температуры (1200 К)

 λm · Tc ≈ 3000 мкм · К.

Цветовые температуры светодиодов

Ниже мы приведем таблицу, в которой рассмотрим светодиодные светильники разных цветовых температур и рекомендации, где их можно использовать.


Температура


Как выглядит


Применение

2700К

Называется «теплый белый», имеет ярко выраженный теплый свет с преобладанием желтого.

Это обычная температура ламп накаливания, но есть и подобные светодиодные светильники. Рекомендуется использовать такой свет в спальнях, комнатах отдыха, там, где человек должен отдыхать.

3000К

В данном случае чуть более выражен белый цвет, но все равно считается теплым.

Рекомендации по использованию аналогичны предыдущему, разница не слишком велика.

3500К

Обычный дневной свет, данное значение считается близким к нейтральному.

Данный спектр используется чаще всего, как в квартирах или домах, так и в офисах. Данную цветовую температуру можно считать стандартной, которая подойдет для освещения почти любых помещений.

4000К

Данная температура уже считается холодной, хотя она наиболее близка к естественному.

Также допустимо использовать в жилых помещениях, но вот в комнатах для отдыха это уже будет не лучший выбор. Также используется в офисах.

4700К – 6000К

А вот это уже действительно холодный цвет.

Уличное освещение, рабочие места, производственные помещения, теплицы. Для жилых помещений это уже будет не лучший выбор.

Выше 6000К

Холодный цвет

Уличное освещение, лаборатории и другие рабочие места (не офисы). Использование в жилых помещениях крайне не рекомендуется, такой цвет не даст отдохнуть, а будет держать в напряжении.

Раньше выбирали соответствующий тип ламп (например, если был нужен холодный свет, то выбирали люминесцентные), но сегодня светодиодные источники освещения выпускаются во всех основных спектрах и позволяют решать любые задачи по освещению помещений или улицы. Например, есть теплые светодиодные прожекторы (3000К), а есть и холодные (6500К), или теплые белые светодиодные ленты.

В больницах чаще всего используется холодный свет

Выбор светового оборудования по значению Тс

Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО – еще до покупки и заключения договора, вы сможете оценить: “Сколько это будет стоить?”, “Как это будет выглядеть?”, “Сколько будет наматывать счетчик?”.

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.

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

Рекомендуемая
цветовая
температура

искусственного освещения, К

Пространство

Общее
осв-ние

Местное
осв-ние

Гостиные
комнаты

2800…
4200

2400…
4200

Спальни

2400…
3200

2400…
3500

Детские

2800…
3200

2800…
3500

Зоны
общего пользования

3200…
5500

3500…
5500

Кухни
в квартирах

2800…
3200

3500…
5500

Классы
учебных заведений

3200…
4500

Офисы

4000…
6500

4000…
6500

Зоны
отдыха

2200…
3200

2200…
3000

Склады

3200…
5500

3200…
7000

Цеха,
мастерские

4000…
7000

4000…
7000

Типографии

6500

6500

Рекламные
агентства

4000…
5500

4000…
6500

Автомобильные
трассы

3500…
5000

Парки,
бульвары

5000…
7000

5000…
7000

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

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

С помощью выбора ламп определенной спектральной характеристики дизайнер может:

  • подчеркнуть достоинства и смягчить недостатки помещения — например, ядовито зеленые стены станут нежно-салатными, если залить их оранжевым (2200 К) потоком; вульгарный кричащий красный смягчится от подсветки обычным желтым (3200 К); комната прибавит в габаритах, если подчеркнуть вертикали и горизонтали голубыми (7000 К) софитами;
  • сформировать особую эмоциональную атмосферу — лампы Эдисона (2000 К) помогут подчеркнуть интимность, уют бара, кафе, лаунж-зоны; холодная голубоватая подсветка добавит романтизма и пафоса залу античной скульптуры в музее; UV светильники (7000… 9000 К) в ночном клубе подчеркнут графичность поз танцующих, придадут фигурам инопланетной загадочности;
  • эффектно передать цветовые особенности товара на витрине магазина, поместив — мясо — под ИС 2800… 3500 К; рыбу — под металогалогенные или светодиодные лампы с цветовой температурой 4000… 6500 К; ювелирные украшения — под освещение 5500… 6500 К; мебель — под теплые светильники, а шторы и текстиль — под холодные белые.

Tc специальных ИС

https://www.youtube.com/watch?v=3Vq7bWeQOT4

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.

UV лампы 10000 - 15000 К
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.

Индекс цветопередачи светодиодных ламп

Интересно, что нужно учитывать еще и такой параметр как индекс цветопередачи. Если говорить простым языком, то этот параметр характеризует то, насколько точно передаются цвета освещаемых объектов. Обозначается как CRI (или Ra) и имеет значение от 1 (худшая цветопередача) до 100 (лучшая). Смысл в том, что лампы одной температуры могут освещать объекты совершенно по-разному, искажая их цвета, как это видно на картинке ниже.

Разумеется, такое крайне нежелательно. Например, вы разрабатывали интерьер комнаты в определенных цветах, но источники освещения имеют низкий индекс цветопередачи и серьезно искажают цвета. Эффект получается уже совсем не тот. Сам показатель определяется на основе утвержденных и стандартизированных методик. Для светодиодов приняты следующие обозначения, которые характеризуют индекс цветопередачи:

  • Категория 1А – значение выше 90;
  • Категория 1В – в промежутке от 80 до 89;
  • Категория 2А – 70-79;
  • Категория 2В – 60-69;
  • Категория 3 – 40-59;
  • Категория 4 – ниже 39.

Подобную маркировку можно найти в карточках товаров (если говорить об интернет-магазинах), либо на самих лампах (упаковка). Что данные показатели означают на практике? На самом деле, хорошей считается категория 1В и выше, все, что ниже, допустимо, но не там, где очень важна правильная передача цвета. Категория 3 и ниже это относится к местам, где правильная цветопередача является совсем необязательной.

Однако, современные качественные светодиоды обычно имеют индекс цветопередачи от 80 и выше, что является допустимым значением практически для любых ситуаций. Конечно, если говорить о музей и других подобных объектах, то там выбирают освещение с показателем CRI близким к 100, ведь в данных случаях точная передача цвета является совершенно необходимой.

Пример искажения цвета из-за слишком теплого освещения

Диапазоны Тс искусственных ИС

Как естественные (солнце, открытое пламя, раскаленный металл), так и большинство искусственных ИС излучают спектр в широком диапазоне длин волн. Значит, величина Tc 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:

  • теплые — 2000… 4000 К;
  • нейтральные — 4000… 6000 К;
  • холодные — 6000… 25000 К.

Цветовая
температура

искусственных ИС

ламп различного типа, К

Типы
ламп

2000

2200

2800

3000

4200

4500

5500

7000

9000

15000

Накаливания

«Эдисона»

Натриевые

(ДНАТ)

Накаливания

40
Вт

Накаливания

100
Вт

Накаливания

200
Вт

Люминесцентные

«белого
цвета»

Люминесцентные

«холодного
бц»

Люминесцентные

«дневного
цвета»

Люминесцентные

UV

Галогенные

Металогалогенные

Светодиодные

LED

Какая цветовая температура лучше?

Выше мы отмечали, что каждая цветовая температура света оптимальна для различных ситуаций и помещений. Поэтому вопрос «Какая цветовая температура лучше: теплая или холодная?» большого смысла не имеет, так как в нем недостаточно вводных данных. Правильный вопрос, например, может звучать так: «Какая цветовая температура света лучше всего подходит для офиса/дома/загородного участка и т.д.?».

В принципе, можно руководствоваться следующими соображениями: теплый для отдыха, холодный для работы. При этом, в крайности впадать также не стоит, слишком холодный свет используется при определенных условиях и сфера его применения ограничена, так же и слишком теплый, который очень сильно отдает желтым не всегда будет приятен для восприятия человеком.

3700К – это примерная середина, обычно более чем на 1000К в ту или иную сторону отклоняются редко. Грубо говоря, выбирая светодиодное освещение с температурой света от 2700К до 4700К, вероятность ошибки будет минимальной. Под ошибкой мы понимаем выбор такого освещения, при котором будет очень не комфортно работать или отдыхать.

Также отметим, что современные решения позволяют комбинировать холодный и теплый свет, создавая необходимую атмосферу в конкретный момент времени. Простой пример: в комнате отдыха основные источники имеют теплый свет, тогда как небольшой светильник имеет более холодный, при свете которого будет гораздо проще и приятнее читать книгу, ведь ее страницы сохранят свой истинный белый цвет, а не станут желтыми.

Психология восприятия освещения

С ростом Tc 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.

Спектральный круг Иттена
Рис. 3. Спектральный круг Иттена

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 Tc 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.

Разложение белого света в спектр
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 Tc = 2500… 3000 К.

Теплый, нейтральный и холодный белый свет
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:

  • красный — возбуждающий, активизирует все функции организма, на короткое время увеличивает мускульное напряжение, повышает кровяное давление, ускоряет ритм дыхания;
  • желтый — тонизирующий, увеличивающий мышечную активность, стимулирующий деятельность ЦНС;
  • зеленый, синий — успокаивают, снимают напряжение, помогают сконцентрировать внимание при длительном интеллектуальном труде и физической работе высокой точности. Однако, избыток холодных тонов (в т.ч. пурпурной гаммы — лилового, фиолетового) может способствовать росту депрессивных настроений.
Холодное освещение в офисе
Рис. 6. Холодное освещение переговорного пространства в офисе

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.

Способы контроля Тс

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):

  • освещенность (Ev), лк = лм/м2 — главный параметр в списке;
  • цветовая температура (Tc), К или длина волны (λm), нм;
  • индекс цветопередачи (ИЦ, CRI или Ra), %;
  • Коэффициент пульсации, (Кп), %;
  • наибольшая допустимая яркость (Lmax), кд/м2;
  • Равномерность освещенности;
  • Удельная установленная мощность (Nуд), Вт/м2.

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 Tc.

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.

Поле оптимизации 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.

Цветовая температура светодиодных ламп: таблицы, рекомендации

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

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

  • с помощью фотометрии/гониометрии — нужна специальная камера (около 2 м в диаметре) плюс еще несколько дорогостоящих устройств и команда инженеров, чтобы правильно выполнить замеры и произвести вычисления. Подходит для заводов, научных лабораторий;
  • Посредством спектрометрии — уже не так громоздко, как при гониометрии, нужен только люксспектрометр. Однако, это дорогой (около $2000) и довольно редкий прибор, поэтому арендовать его не получится. Есть любительские версии спектрометров, но и точность у них «любительская».
  • С помощью фотокамеры или смартфона — выбираете баланс белого и делаете пробный снимок. Если фото по оттенку совпадает с реальностью, значит Tc, выставленная при выборе ББ, соответствует свету вашего объекта или пространства.

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.

Учет цветовой температуры при проектировании освещения
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

 Цвет 1000 К

2000 К

 Цвет 2000 К

3000 К

 Цвет 3000 К

4000 К

 Цвет 4000 К

5000 К

 Цвет 5000 К

5500 К

 Цвет 5500 К

6000 К

 Цвет 6000 К

6500 К

 Цвет 6500 К

7000 К

 Цвет 7000 К

7500 К

 Цвет 7500 К

8000 К

 Цвет 8000 К

9000 К

 Цвет 9000 К

10000 К

 Цвет 10000 К

20000 К

 Цвет 20000 К

https://www.youtube.com/watch?v=

Список использованной литературы:

  • Вавилов С. И. Глаз и солнце — Москва: Litres, 2017. — 88 c.
  • Домасев М.В. , Гнатюк С. П. Цвет, управление цветом, цветовые расчеты и измерения — Санкт-Петербурга:Питер, 2009. — 223 c.
  • Килпатрик. Д. Свет и освещение — Москва: Мир, 1988. — 128 с.
  • Косс Жан-Габриель. Цвет. Четвертое измерение — Москва: Синдбад, 2018. — 160 с.
  • Естественное и искусственное освещение. СНиП 23-05-2010 (утвержден Приказом Минрегиона РФ от 2011) — Москва, 2010 — 76 с.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Медицинская энциклопедия