Что означает на лампе 2700к. Показатель цветовой температуры светодиодных ламп

Одним из параметров, который может охарактеризовать оттенок цвета и его качество считается цветовая температура светодиодных ламп. Этот параметр частично характеризует и уровень яркости осветительного прибора. При необходимо смотреть какая температура цвета. Ведь если светодиодный свет будет подобран неправильно, то это приведет к отсутствию комфорта в помещении. Далее мы разберемся с читателями сайта как правильно выбрать данный показатель.

Диапазон цветовой температуры

Цветовая температура ранее не имела весомого значения, так как применялась лампа накаливания, у которой данный параметр был стандартным. Как только появилась диодная лампа или лента из светодиодов, цветовая гамма расширилась и выбрать правильный светодиодный свет стало сложнее, так как его оттенок обусловливается материалом полупроводника. Таблица ниже указывает диапазон рассматриваемой характеристики (в Кельвинах):

Существует три диапазона:

• тепло белое освещение (2700 – 3200);
• естественное, дневное (3500 – 6000);
• холодное (от 6000).

Как выбрать правильное свечение для улицы или для дома? Для офиса самой приемлемой считается лампа, у которой цветовая температура находится в диапазоне от 2800 до 6600 К. Например, лампа накаливания относится к первой группе. Такое придает комфорта и уюта. Для работы оптимальным будет естественное дневное освещение.

Оптимальный показатель

Офис

Для работы рекомендуется использовать светодиодный свет, который находится в диапазоне от 4400 до 5600 К. А это означает, что лампочка должна быть белого или нейтрального цвета. За счет этого работоспособность сотрудников будет максимальной. Ниже приведена таблица, благодаря которой можно выбрать оптимальное значение:

На что влияет изменение цвета? Если цветовая температура будет другая (желтого, синего или оранжевого оттенка), то работоспособность и как следствие производительность труда у сотрудников снижается. Если светодиодный свет имеет оранжевый оттенок, то производительность понижается до 80%.

Важно! Почему лампа нейтрального или белого освещения более оптимальна для работы? Потому что он содержит в себе синий спектр, который оказывает содействие на ускорение реакции и концентрацию внимания в дневное рабочее время.

Для офисных помещений и для производства такой светодиодный свет будет самым оптимальным, так как именно он увеличивает производительность и работоспособность.

Жилое помещение

Но как лучше подобрать цветовую температуру LED ламп для дома либо квартиры? Например, лампочка, у которой есть синий спектр, не применяется в комнатах для сна (детская или спальня). В жилом доме или квартире цветовая температура подбирается индивидуально для каждого помещения.

Так температура освещения для гостиной или спальни подбирается с тем учетом, чтобы светодиодная лампа освещала в диапазоне теплого белого цвета (2700 – 3200 К). Свечение такого уровня придает помещению уют и комфорт.

В ванной комнате применяется лампа дневного и белого цвета (4000 – 5000 К). Для кухни такая лампочка также подойдет. Этот спектр излучения подойдет для домашнего кабинета или для места чтения, а также может использоваться как или стеллажей для растений.

Что еще важно знать?

Интенсивность света зависит от нескольких значений, а вот между спектром и степенью яркости прямой зависимости нет. Но это значение хоть и не считается ключевым, однако устанавливает саму эффективность свечения. Например, лампа, у которой одинаковая мощность, но разный спектр излучения предоставляет разную интенсивность свечения.

Объясняется все это очень просто: лампочка, у которой светодиодный свет расположен в диапазоне высоких значений от 6000 К (холодные оттенки), дает возможность обрести самое яркое освещение. Но это функционирует в случае, если такие параметры, как уровень мощности и тип диода, эквивалентны.

Не стоит забывать и про природный процесс понижения интенсивности свечения (помутнение кристаллов). Это так называемая деградация, когда через определенное время осветительные приборы становятся слабее и менее эффективными. Для того чтобы источник света проработал дольше, необходимо приобретать продукцию проверенных марок. О мы рассказывали в отдельной статье.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что цветовая температура LED ламп считается одним из основных показателей в современном освещении. Если не принимать ее во внимание, то система освещения будет неэффективной и неприятной.

Если помещение применяется для различных целей, то есть отдельные рекомендации, с помощью которых можно подобрать самый оптимальный вариант освещения. Например, гостиную, спальню и детскую комнату лучше оснащать источниками, которые будут излучать теплый свет.

Вот мы и рассмотрели, что означает цветовая температура светодиодных ламп и какая лучше для дома, квартиры либо офиса. Надеемся, предоставленные таблицы и советы помогли вам определиться в выборе наиболее оптимальной характеристики!

Нравится(0 ) Не нравится(0 )

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.

Светотехнические изделия занимают самую многочисленную группу электроприборов в каждом помещении. Лампы являются наиважнейшим элементом быта и в условиях труда человека. Для общего освещения в жилых и не жилых помещениях не рекомендуется сочитать различные разновидности ламп, так как это очень вредно для зрения. Не следует применять одновременно люминесцентные лампы дневного света и лампы накаливания.

К светотехническим характеристикам источников света относится цветовая температура или температура цвета. Это условная величина, описывающая цвет, излучаемый самой лампой, в сравнении с цветом абсолютно "черного тела", являющимся постоянной величиной. Измеряется эта характеристика в градусах Кельвина (сокращенно К). У ламп накаливания этот показатель близок к температуре накаливаемого тела. Зрение человека воспринимает свет ламп с разными цветовыми температурами по-разному, чем выше температура цвета, тем холоднее воспринимается излучаемый свет.

для стандартных ламп накаливания с мощностью от 40 до 100 Ватт, цветовая температура составляет 2700 - 2900К,

для галогенных ламп накаливания цветовая температура составляет 2900 - 3100К.

для люминесцентных ламп тепло-белый цвет при цветовой температуре 2700 – 3300К, белый нейтральный свет при температуре 3500 - 4500К, а холодно-белый (дневной) свет при 5000 - 6500К.

Постепенно нагреваемый идеальный излучатель (черное тело) испускает свет различной цветовой окраски в зависимости от температур. Цветовой температурой лампы является температура, до которой необходимо нагреть черное тело, чтобы тон испускаемого им света был примерно того же спектрального состава и цветовой окраски, что и свет заданного источника.

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.