Цветовая температура светодиодных ламп

Цветовая температура (ЦТ) характеризует состав светового спектра, излучаемого источником. ЦТ проще оценивать на том уровне, на котором ее воспринимает человек. Если подключить обычную лампу накаливания через реостат к источнику тока, то хорошо видимое красное свечение спирали начинается при 900⁰С. В связи с тем, что излучение зависит от движения атомов, отсчет начинается с абсолютного нуля по шкале Кельвина, что по Цельсию составляет -273⁰С. Поэтому для оценки цветовой температуры пользуются шкалой Кельвина.

Температурная шкала Кельвина

На рисунке изображена температурная шкала Кельвина, по которой видно, какому цвету излучения соответствуют значения цветовой температуры.

Если оценивать начало свечения лампы накаливания по этой шкале, ее цветовая температура составит 1200К. При нагревании до 2000К нить накала станет оранжевого цвета, а при 3000К – желтого. Она перегорит при 3500К из-за расплавления вольфрамовой спирали. Если бы температура плавления была выше, то при 5500К спираль излучала бы белый цвет, а при 6000К – голубоватый. В дальнейшем цвет излучения подошел бы к фиолетовой границе спектра. Эта ЦТ соответствует 18000К.

ЦТ ламп накаливания полностью отображает степень их нагрева. Но цветовая температура светодиодных ламп не зависит от степени нагрева кристаллов. Если температура нити накаливания находится в соответствии с 2700К, то светодиод при таком излучении нагревается только до 80⁰С.

Особенности восприятия цвета

Цвета люди воспринимают строго индивидуально. Каждый индивидуум правильно различает синий, красный и желтый цвета, но оттенки отличаются значительно. Идентификация цвета зависит от возраста. Хрусталик со временем желтеет, но информация по цветовосприятию может искажаться также по другим причинам.

Индекс цветопередачи (CRI)

Цветопередача – это степень соответствия зрительного восприятия цвета объекта при его освещении стандартным источником света (солнечным светом) и исследуемым. Индекс или коэффициент цветопередачи CRI измеряется в числах и его максимальное значение принято за 100. С повышением точности передачи цветов при освещении лампой индекс становится выше и приближается к этому значению. На рисунке изображен один и тот же объект при разном освещении, где с левой стороны цвет передается наиболее точно.

Вид объекта при разной цветопередаче

Практическое применение находят следующие категории CRI:

1. 100 – максимум, соответствующий восприятию цвета наблюдаемого объекта при освещении солнечными лучами или лампой накаливания.
2. 100> CRI >90 – цветопередающие свойства остаются высокими. Применяется там, где имеет большое значение точная передача цвета.
3. 90> CRI >80 – цветопередача остается хорошей, но высокая ее точность не является главной целью.
4. 80> CRI – низкое качество цветопередачи (коридоры, бытовые помещения, дороги).

Цвет не искажается при освещении объекта солнечными лучами и некоторыми лампами накаливания. Эти источники являются эталонными. На рисунке приведены коэффициенты цветопередачи различных ламп и показана шкала цветовой температуры, между которыми нет прямой связи. Первая характеристика отражает правильность отображения цветов, а вторая – цветовую температуру.

ЦТ и индексы цветопередачи различных источников света

Линии связи от ламп разных типов со шкалой цветовой температуры показывают числовое значение ЦТ, а с индексом CRI – качество цветопередачи. По таким совмещенным характеристикам удобно подбирать лампы для определенного целевого назначения.

Выбор оттенков ЦТ

Если для спирали из вольфрама пределом является 3500К, то светодиодный светильник может создавать ЦТ 5500К и выше, вплоть до фиолетовой области спектра. При этом он не будет перегреваться. На рисунке представлена таблица оттенков светодиодных ламп с указанием области их применения.

Таблица оттенков ЦТ и области применения светодиодных ламп

Освещение рабочего места

Естественный свет меньше всего утомляет зрение. Дневной свет является наиболее полезным (4200-5500К). Для чтения, работы за компьютером и других занятий за письменным столом подходят настольные лампы F0204 и F3034 на светодиодах, создающие белый свет, оттенок которого может быть холодным или теплым. Такой свет является оптимальным для работы с документацией, чертежами, коллекционными экспонатами, предметами ручной работы.

Светодиодная лампа создает плотный световой поток, экономична, устойчива к внешним воздействиям и долговечна. Важно для успешной работы то, что включение сопровождается постепенным нарастанием яркости, а в светильник встроен сенсорный датчик, позволяющий ее регулировать.

Для кабинетной работы требуется верхняя подсветка. Комфорт создают потолочные источники света на светодиодах. Для дома подходит модель 91854-АС, которую можно монтировать на натяжном и подвесном потолках. Светильник не выделяет много тепла и пожаробезопасен.

В офисах также применяются настольные лампы, но требуется дополнительная подсветка от мощных светодиодных потолочных панелей, например, LP 600×600. Устройство может служить в качестве основного и дополнительного освещения. Светодиоды дают мягкий и равномерный свет, бесшумно работают и не выделяют ультрафиолет. Панели подключаются к сети 220 В.

Освещение комнат дома

1. Мягкий белый / теплый белый (2700-4200К). Хорошо подходит к спальням и гостиным, создавая ощущение теплоты и уюта. Такой свет можно использовать для освещения обеденной зоны.
2. Ярко-белый / холодно-белый (5000-6500К). Подходит для мастерской, гаража, кухни, ванной комнаты. Создает энергичное и бодрое настроение, а также ощущение чистоты.
3. Дневной свет (4000-5000К). Создает максимальный контраст между цветами. Подходит для кухни, ванной, подвала.

Яркость и ЦТ в восприятии света

Голландский физик Крюитоф установил связь между уровнем освещенности и цветовой температурой. Лампочка с ЦТ 2700К и освещенностью 200 Лк создает комфортный свет. Но светильник, мощность которого в 2 раза выше, уже начинает раздражать, а свет кажется слишком желтым.

Исследователи считают утверждение о том, что светодиодный светильник с холодным спектром лучше подходит для офисов, а теплый – для дома, не совсем верным. Для полной оценки здесь важно еще учитывать яркость источника света. Попадая с ярко освещенной улицы в помещение или наоборот, люди видят цвета несколько искаженными, что связано со снижением уровня освещенности в десятки раз, который влияет на чувствительность глаз. Дизайнеры должны учитывать влияние освещения на адаптацию глаза к изменяющимся внешним условиям.

Выбор светодиодной лампы

Полупроводниковый кристалл светодиода покрыт слоем люминофора, создающим видимый свет, цветовая температура которого зависит от его состава. На фото изображена лампа со светодиодами, где желтым цветом выделяется слой люминофора. Количество кристаллов в одной лампе может быть больше сотни. Их формируют в группы на платах и последовательно запитывают.

Так выглядит лампа со светодиодами

Исследователи установили важность выбора светодиодного светильника, влияющего на работоспособность людей в освещаемом помещении. Наибольшая производительность достигается при нейтральном белом свете 3500-4500К. Его смещение от естественного природного освещения в «теплую» или «холодную» сторону колориметрической шкалы снижает работоспособность. Желтая область спектра создает комфортную обстановку, но при этом снижает производительность при 3000К до 7%, а при 2500К – до 25%. При повышении ЦТ до «холодного» цвета (6000К) производительность сначала возрастает, а затем падает на 25% из-за высокой утомляемости.

Такая оценка эффективности ЦТ не всегда правильная. Для работников, трудящихся на станках, смещение освещения в холодную область способствует повышению концентрации внимания при работе. Также положительный результат дает самое «холодное» освещение в больницах и лабораториях, где требуется максимально сосредоточиться в течение короткого времени.

Теплый и мягкий свет при сдвиге спектра даже до 2500-2700К предпочтителен в ресторанах, театрах, читальных залах и жилых помещениях. Он снижает утомляемость и располагает к отдыху, хотя концентрация несколько падает.

В кухне и ванной смещение к холодному свету создает ощущение чистоты.

Освещение кухни светодиодными светильниками

При оформлении витрин маркетологи создают теплый свет в местах, где продается хлеб, овощи, сыр, фрукты, рыба. А цветы, молочная и мясная продукция должны освещаться в холодном спектре, что дает ощущение свежести.

Бытовая техника с аппаратурой имеют нейтральное освещение или небольшое смещение в холодную сторону спектра. Мебель, косметика и постельные принадлежности продаются лучше, когда их освещает теплый свет. Для подчеркивания функциональности определенного помещения или зоны в нем существуют таблицы, как правильно выбрать освещение.

Выбор температуры. Видео

Как грамотно подобрать цветовую температуру лампы Verbatim, рассказывает видео ниже.

Светодиодный светильник следует подбирать под комфортную цветовую температуру для отдыха или работы. Благоприятным является белый свет, близкий к естественному, а от него делаются смещения в сторону холодного или теплого спектра.

Цветовая температура неразрывно связана с яркостью и индексом цветопередачи. Подбирать светильник следует с оптимальным их сочетанием.