Что такое холодный свет и тепловое излучение
Перейти к содержимому

Что такое холодный свет и тепловое излучение

  • автор:

О «теплом» и «холодном» свете. (Тепловое излучение и люминесценция)

В 1941 г., в начале Великой Отечественной войны, я прочитал в столице Марийской АССР, в г. Йошкар-Ола, публичную лекцию на тему «Холодный свет». В те дни тяжелых для нашей Родины испытаний полезно было возможно шире распространить сведения о люминесценции, главным образом в применении к вопросам светомаскировки. Лекция сопровождалась многочисленными демонстрациями. Она была издана в 1942 г. Академией Наук СССР.

В книжку «О „теплом“ и „холодном“ свете» вошла часть указанной лекции. В ней, кроме того, вместе с новыми материалами включены отдельные места из некоторых моих статей.

Вопросы рационального освещения и светотехники приобретают в СССР с каждым годом все большее значение для нашего народного хозяйства, культуры и быта. Назначение этой книжки — познакомить широкие круги советских читателей с некоторыми достижениями светотехники в теоретической и практической области, а также с нерешенными вопросами, стоящими перед нею.

В конце книжки приложен список рекомендуемых книг по вопросам люминесценции, которые могут помочь читателю углубить свои знания.

Что такое холодный свет и тепловое излучение

Физика

Электродинамика

Магнитное поле

Механические колебания

Электромагнитные колебания

Механические волны

Электромагнитные волны

Оптика

Геометрическая оптика

Задачи на сферическое зеркало

Линза

Волновая оптика

Основы теории относительности

Основы квантовой физики

Излучения и спектры

Световые кванты

Атомная физика

Ядерная физика

Физика элементарных частиц

Открытие позитрона. Античастицы

Современная физическая картина мира

Современная физическая картина мира

Строение Вселенной

Строение Вселенной

Звёзды и источники их энергии. Современные представления о происхождении и эволюции Солнца и звёзд

Наша галактика и другие галактики

Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной

Применимость законов физики для объяснения природы космических объектов

«Красное смещение» в спектрах галактик

Современные взгляды на строение и эволюцию Вселенной

Наблюдение солнечных пятен, звёздных скоплений, туманностей и галактик

Медиаматериалы

Источники света

Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции, преобразовывающие энергию в световое излучение. В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция и др.).

Источники света, наиболее часто применяемые для искусственного освещения, делят на три группы — газоразрядные лампы, лампы накаливания и светодиоды. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

В системах производственного освещения предпочтение отдается газоразрядным лампам. Использование ламп накаливания допускается в случае невозможности или экономической нецелесообразности применения газоразрядных.

Основные характеристики источников света:

· номинальное напряжение питающей сети U, B;

· электрическая мощность W, Вт;

· световой поток Ф, лм;

· световая отдача (отношение светового потока лампы к ее мощности) лм/Вт;

· срок службы t, ч;

· Цветовая температура Tc, К.

Лампы накаливания

Лампы накаливания

Лампа накаливания — источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания электрическим током тугоплавкого проводника (вольфрамовой нити). Эти приборы предназначаются для бытового, местного и специального освещения. Последние, как правило, отличаются внешним видом — цветом и формой колбы. Коэффициент полезного действия (КПД) ламп накаливания составляет около 5-10%, такая доля потребляемой электроэнергии преобразуется в видимый свет, а основная ее часть превращается в тепло. Любые лампы накаливания состоят из одинаковых основных элементов. Но их размеры, форма и размещение могут сильно отличаться, поэтому различные конструкции не похожи друг на друга и имеют разные характеристики.

Существуют лампы, колбы которых наполнены криптоном или аргоном. Криптоновые обычно имеют форму «грибка». Они меньше по размеру, но обеспечивают больший (примерно на 10%) световой поток по сравнению с аргоновыми. Лампы с шаровой колбой предназначены для светильников, служащих декоративными элементами; с колбой в форме трубки — для подсветки зеркал в стенных шкафах, ванных комнатах и т. д. Лампы накаливания имеют световую отдачу от 7 до 17 лм/Вт и срок службы около 1000 часов. Они относятся к источникам света с теплой тональностью, поэтому создают погрешности при передаче сине-голубых, желтых и красных тонов. В интерьере, где требования к цветопередаче достаточно высоки, лучше использовать другие типы ламп. Также не рекомендуется применять лампы накаливания для освещения больших площадей и для создания освещенности, превышающей уровень 1000 Лк, так как при этом выделяется много тепла и помещение «перегревается».

Несмотря на эти ограничения, такие приборы все еще остаются классическим и излюбленным источникам света.

Галогенные лампы накаливания

Галогенные лампы накаливания

Лампы накаливания со временем теряют яркость, и происходит это по простой причине: испаряющийся с нити накаливания вольфрам осаждается в виде темного налета на внутренних стенках колбы. Современные галогенные лампы не имеют этого недостатка благодаря добавлению в газ-наполнитель галогенных элементов (йода или брома).

Лампы бывают двух форм: трубчатые — c длинной спиралью, расположенной по оси кварцевой трубки, и капсульные — с компактным телом накала.

Цоколи малогабаритных бытовых галогенных ламп могут быть резьбовыми (тип Е), которые подходят к обычным патронам, и штифтовые (тип G), которые требуют патронов другого типа.

Световая отдача галогенных ламп составляет 14-30 лм/Вт. Они относятся к источникам с теплой тональностью, но спектр их излучения ближе к спектру белого света, чем у ламп накаливания. Благодаря этому прекрасно «передаются» цвета мебели и интерьера в теплой и нейтральной гамме, а также цвет лица человека.

Галогенные лампы применяются повсюду. Лампы, имеющие цилиндрическую или свечеобразную колбу и рассчитанные на сетевое напряжение 220В, можно использовать вместо обычных ламп накаливания. Зеркальные лампы, рассчитанные на низкое напряжение, практически незаменимы при акцентированном освещении картин, а также жилых помещений.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы (ЛЛ) — разрядные лампы низкого давления — представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Эти лампы значительно меньше расходуют электроэнергию, чем лампы накаливания или даже галогенные лампы, а служат намного дольше (срок службы до 20 000 часов). Благодаря экономичности и долговечности эти лампы стали самыми распространенными источниками света. В странах с мягким климатом люминесцентные лампы широко применяются в наружном освещении городов. В холодных районах их распространению мешает падение светового потока при низких температурах. Принцип их действия основан на свечении люминофора, нанесенного на стенки колбы. Электрическое поле между электродами лампы заставляет пары ртути выделять невидимое ультрафиолетовое излучение, а люминофор преобразует это излучение в видимый свет. Подбирая сорт люминофора, можно изменять цветовую окраску испускаемого света.

Разрядные лампы высокого давления

Разрядные лампы высокого давления

Принцип действия разрядных ламп высокого давления — свечение наполнителя в разрядной трубке под действием дуговых электрических разрядов.

Два основных разряда высокого давления, применяемых в лампах — ртутный и натриевый. Оба дают достаточно узкополосное излучение: ртутный — в голубой области спектра, натрий — в желтой, поэтому цветопередача ртутных (Ra=40-60) и особенно натриевых ламп (Ra=20-40) оставляет желать лучшего. Добавление внутрь разрядной трубки ртутной лампы галогенидов различных металлов позволило создать новый класс источников света — металлогалогенные лампы (МГЛ) , отличающиеся очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100 Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98, широкий диапазон цветовых температур от 3000 К до 20000К, средний срок службы около 15 000 часов. МГЛ успешно применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении. Еще более широко применяются натриевые лампы . На сегодняшний день это один самых экономичных источников света благодаря высокой светоотдаче (до 150 Лм/Вт), большому сроку службы и демократичной цене. Огромное количество натриевых ламп используется для освещения автомобильных дорог. В Москве натриевые лампы часто из экономии используются для освещения пешеходных пространств, что не всегда уместно из-за проблем с цветопередачей.

Светодиоды

Светодиоды

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. Специально выращенные кристаллы дают минимальное потребление электроэнергии. Великолепные характеристики светодиодов (световая отдача до 120 Лм/Вт, цветопередача Ra=80-85, срок службы до 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике.

Светодиоды применяются в качестве индикаторов (индикатор включения на панели прибора, буквенно-цифровое табло). В больших уличных экранах и в бегущих строках применяется массив (кластер) светодиодов. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и прожекторах. Так же они применяются в качестве подсветки жидкокристаллических экранов. Последние поколения этих источников света можно встретить в архитектурном и интерьерном освещении, а так же в бытовом и коммерческом.

· Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных составляющих).

· Длительный срок службы.

· Специфический спектральный состав излучения. Спектр довольно узкий. Для нужд индикации и передачи данных это — достоинство, но для освещения это недостаток. Более узкий спектр имеет только лазер.

· Малый угол излучения — также может быть как достоинством, так и недостатком.

· Безопасность — не требуются высокие напряжения.

· Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

· Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.) и, следовательно, лёгкость утилизации.

· Недостаток — высокая цена.

· Срок службы: среднее время полной выработки для светодиодов составляет 100000 часов, это в 100 раз больше ресурса лампочки накаливания.

Другие статьи

Цветовая температура

Цветовая температура

Под цветовой температурой мы понимаем насколько желтый или синий оттенок белого света имеет тот или иной источник света в зависимости от значения в градусах Кельвина. За нейтральную цветовую температуру принято считать диапазон 4000-5000К, теплый свет — 2000-3500К и холодный — 5200-10000К.

Газоразрядные лампы

Газоразрядные лампы

Продолжая тему энергосберегающего освещения, стоит упомянуть такие распространенные источники света как газоразрядные лампы. К разрядным источникам света относятся: ртутные лампы, натриевые лампы низкого и высокого давления, металлогалогенные, а так же люминесцентные и ксеноновые лампы. Непосредственно, к энергосберегающим лампам относятся: НЛВД, МГЛ и ЛЛ.

Негативные факторы влияющие на выход из строя трековых светильников

Негативные факторы влияющие на выход из строя трековых светильников

Помимо очевидных причин, таких как: некачественные комплектующие (драйвера, светодиодные модули, соединительные элементы и корпуса приборов), есть косвенные причины, о которых мало кто задумывается, а зря, ведь они могут привести не только к выходу из строя осветительного оборудования, но и к более плачевным последствиям, например пожару в магазине.

В чем разница между горячим источником света и холодным источником света?

Объект называется термолюминесценцией из-за его высокой температуры. Этот вид источника света называется тепловым источником света. Термический источник света относится к источнику света, стимулированному тепловой энергией, таким как лампа накаливания, дуговая лампа, галогенная вольфрамовая лампа и так далее.

Лампа накаливания излучает тепловое излучение при температуре 3000-4000К. 80-90% его энергии преобразуется в тепловую энергию, а около 10% его энергии преобразуется в энергию света, поэтому его световая отдача является относительно низкой.

Источник холодного света является источником света, который почти не содержит инфракрасного спектра. Например, популярным светодиодным источником света является типичный источник холодного света, а также люминесцентная лампа, неоновая лампа и так далее. Когда объект излучает свет, его температура не выше температуры окружающей среды. Этот вид света называется холодным свечением.

Принцип свечения холодного источника света — это явление, при котором флуоресцентный материал стимулируется столкновением электронов под действием электрического поля. Вообще говоря, источник холодного света не нагревается при нормальной работе, что позволяет избежать ряда проблем, таких как накопление тепла.

В более строгом смысле светодиодные светодиоды также выделяют тепло, когда они излучают свет, но по сравнению с лампами накаливания и другими источниками света светодиодные светодиоды генерируют меньше тепла.

Когда мы отличаем источник холодного света от источника горячего света, мы не определяем температуру оболочки лампы. Вообще говоря, температура вокруг лампы может быть оценена только эффектом рассеивания тепла лампы.

Мы часто говорим, что источник холодного света не относится к тем источникам света, которые не производят тепло в процессе излучения света, но относится к источнику света, который не переходит от тепловой энергии к энергии света традиционным способом. Фактически, источник холодного света использует химическую энергию и электрическую энергию для возбуждения источника света и обладает характеристиками мерцания.

Тепловой источник — это источник света, стимулируемый тепловой энергией. В процессе свечения большая часть его энергии должна быть преобразована в тепловую энергию, а затем из тепловой энергии в энергию света. Следовательно, потери тепловой энергии относительно высоки, а световая эффективность не такая высокая, как у холодного источника света. Тем не менее, есть и преимущества, тепловой источник света может быть напрямую подключен к схеме, в момент электрификации можно достичь максимальной яркости, а холодный источник света — нет.

1. Теоретические основы света

Свет является поставщиком энергии для жизни. Что же представляет из себя свет? Ученые ставили многочисленные опыты, в которых свет имел свойства то частиц (названных фотонами), то волн. Представить себе это достаточно сложно, но возможно. Например, мужчина может быть отцом по отношению к своим детям, и одновременно ребенком по отношению к своим родителям, т.е. имеет свойства как ребенка, так и родителя. Так и свет, в одних ситуациях его действие проще объяснить и описать, как поведение частицы, а в других — как волны. В настоящее время ответ на природу света дает квантовая физика, согласно положениям которой квантовые объекты, из которых состоит свет, могут с некоторым приближением иметь свойства частиц или волн, но не являются ими в строгом понимании.
Для нас важнее именно волновые свойства света, поэтому на них и остановимся. У любой волны есть две важных характеристики — амплитуда и длина волны.

Длина волны измеряется в нанометрах (нм), это важно запомнить, нам в дальнейшем пригодится.

Глаз человека воспринимает свет в ограниченном диапазоне длин волн — от 350 до 780 нм. Свет может быть воспринят непосредственно от источника, после отражения от поверхности или после преломления при прохождении через прозрачный или полупрозрачный объект. При этом волны различной длины воспринимаются глазом как различный цвет.
Сетчатка человеческого глаза имеет два вида светочувствительных клеток (фоторецепторов): палочки и колбочки.
Рассмотрим сначала работу колбочек. В сетчатке глаза их имеется три разновидности, отличающихся различной чувствительностью к волнам разной длины.

Колбочки, чей максимум чувствительности находится в диапазоне от 400 до примерно 500 нм посылают в мозг сигнал, воспринимаемый как синий цвет. Аналогично два других типа отвечают за зеленый цвет и красный.

Совокупность этих сигналов складывается мозгом и превращается в результирующее ощущение цвета. То есть цвет света — это не объективный параметр излучения, а наше его восприятие, его ощущение.

График показывает интегральную, т.е. суммарную чувствительность глаза. Излучение с длиной волны менее 400 нм называется ультрафиолетовым и не воспринимается глазом, хотя его видят многие виды животных и птиц. Излучение с длиной волны выше 700 нм называется инфракрасным.

Такая структура работы глаза (три вида цветовых рецепторов) используется в телевидении, например. Так для создания у нас ощущения любого цвета достаточно смешать в различных пропорциях интенсивности всего три базовых цвета — красный, зеленый и синий, а наш глаз увидит огромное количество разных оттенков. Если интенсивность всех трех базовых цветов будет нулевая — мы воспринимаем такой цвет как черный. В случае примерно равной интенсивности базовых цветов — цвет воспринимается как белый. Разная интенсивность базовых цветов создает всю воспринимаемую глазом палитру.

Колбочки реагируют на волны с достаточно высокой интенсивностью (амплитудой), поэтому работают только на ярком свету, днем.

Палочки (второй вид фоторецепторов глаза) обладают высокой чувствительностью к свету, воспринимают волны с малой амплитудой, но не умеют различать их длину, то есть результат восприятия волн разной длины у всех палочек одинаков. Поэтому палочки различают только интенсивность света и участвуют в ночном зрении. Вы замечали, что ночью все окружающие объекты выглядят серыми, только светлее или темнее.

Излучение, состоящее из волны одной фиксированной длины, называется монохроматическим. Примеры источников таких излучений — лазеры и светодиоды. Цвет монохроматического излучения, воспринимаемый глазом человека, зависит от длины волны.

В большинстве же случаев свет состоит из множества волн различной длины и характеризуется спектральным составом. Спектр может быть сплошным, если в излучении есть волны всех длин, или линейчатыми, если в излучении есть волны каких-то отдельных диапазонов.

Данная шкала дает схематическое отображение факта наличия тех или иных длин волн в излучаемом свете, но не показывает их интенсивность. График, на котором отображена зависимость интенсивности излучения от длины волны называется спектральной диаграммой.

Например, вот диаграмма излучения солнца.

Солнце — пример, в котором источник света является тепловое излучение. Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности, спектр излучения — сплошной. Однако интенсивность излучения (амплитуда) распределена по частотам неравномерно и имеет явно выраженный максимум, зависящий от температуры источника света. При этом с ростом температуры максимум смещается в сторону уменьшения длин волн.

Это явление нашло отражение в понятии цветовая температура. Согласно определению, цветовой температурой излучения называется температура абсолютно черного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемое излучение. Например, если взять спираль лампы накаливания и начать пропускать через нее ток, плавно увеличивая его значение, то в определенный момент мы увидим, что спираль начнет светиться еле заметным красным светом. Измерив температуру спирали мы узнаем, что она составляет примерно 900 градусов цельсия. Да, цветовую температуру измеряют в кельвинах, а не градусах цельсия. Так начало видимого излучения соответствует 1200 градусам кельвина. Продолжая увеличивать ток и тем самым нагревая спираль еще больше, мы увидим, что на 2000К цвет станет оранжевым, а на 3000К — желтым. На 3500 наш эксперимент закончится, так как спираль перегорит. Если бы этого не произошло, то на 5500К свет был бы белым, а дальнейшее нагревание делало бы испускаемый свет от голубого до синего. Ниже приведены цветовые температуры основных источников света.

800 К — начало видимого темно-красного свечения раскалённых тел;
1500—2000 К — свет пламени свечи;
2000 К — Натриевая лампа высокого давления;
2200 К — лампа накаливания 40 Вт;
2680 К — лампа накаливания 60 Вт;
2800 К — лампа накаливания 100 Вт (вакуумная лампа);
2800—2854 К — газонаполненные лампы накаливания с вольфрамовой спиралью;
3000 К — лампа накаливания 200 Вт, галогенная лампа;
3200—3250 К — типичные киносъёмочные лампы;
3400 К — солнце у горизонта;
3800 К — лампы, использующиеся для подсветки мясных продуктов в магазине (имеют повышенное содержание красного цвета в спектре);
4200 К — лампа дневного света;
4300—4500 K — утреннее солнце и солнце в обеденное время;
4500—5000 К — ксеноновая дуговая лампа, электрическая дуга;
5000 К — солнце в полдень;
5500 К — облака 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 солнечного света меняется в течение дня довольно существенно от 4000К до 7000К. Поэтому под температурой дневного света принято понимать усредненную температуру солнечного света 5500К, что соответствует цветовой температуре в полдень. Лампы теплого дневного света дают более желтый свет (4200К), а холодного дневного света — в синеву (5600К — 7500К).

По показателю цветовой температуры, указанной на источнике света, можно примерно составить представление о его спектре. Почему примерно? Источник может излучать свет в разных диапазонах с разной интенсивностью, а температура только описывает наше восприятие результирующего цвета.

Цветовая температура ламп

Цветовая температура – это способ измерения или описания относительной интенсивности отдельных световых волн, составляющих видимый свет, то есть его спектр. Параметр позволяет определить, насколько визуально теплый или холодный свет излучает лампа.

И здесь действует одно важное правило, которое следует помнить при выборе прибора освещения: чем ниже температура, тем теплее световой поток, и наоборот.

Связь спектра излучения и цветовой температуры

Простой способ понять, как меняется цветовая температура, – провести небольшой эксперимент с помощью стандартной лампы накаливания и диммера. Без протекания тока нить не накаливается, поэтому свет не выделяется. Стоит немного повернуть регулятор яркости, как нить начинает нагреваться и приобретать красноватый оттенок.

В этот момент излучаемый спектр источника света в основном находится в красной гамме с небольшим вкраплением волн другой длины. Сделайте еще один поворот диммера, чтобы накалить лампу. При таких действиях прибор становится горячее, интенсивность световых волн усиливается, постепенно меняя цвет от насыщенного красного до оранжевого, затем становясь желтым и в конце – ярко-белым.

Часто по незнанию пользователи путают понятие цветовой температуры с интенсивностью. Но цветовая температура является лишь относительным выражением интенсивности волн различной длины, составляющих световое излучение. Как пример, в люминесцентных лампах, где преобразователем энергии в свет выступает люминофор, а не вольфрамовая нить, встречаются устройства с мощностью 25 Вт и 100 Вт с абсолютно одинаковой цветовой температурой.

Какой у света цвет

Цветовая температура измеряется при помощи шкалы Кельвина. Человеческий глаз не способен тонко различать цвета света, но при использовании техники легко проследить за любыми изменениями.

  • Стандартная комната, которую освещают лампочки накаливания с температурой от 2800 до 3400К наполнены светом от желтого до оранжевого оттенка.
  • Офис, освещенный люминесцентными лампами, на самом деле светится зеленым.
  • Дневной свет синим цветом. Его средняя цветовая температура – 5600К, но показатель варьируется от 5200 до 12000К и выше.

Применение знаний на практике

  • Теплый белый свет: 2400–3000К. Используется в ресторанах, гостиничных номерах, спальнях и других помещениях, где есть необходимость создать уютное освещение.
  • Холодный белый свет: 3000–4000К. Приборы с такими параметрами применяются для освещения кухни, коридора, ванной комнаты, офиса.
  • Естественный белый свет: от 4000 до 5000К. Коммерческие организации, промышленные объекты, торговые залы, художественные галереи – основная область использования.

И еще несколько примеров:

  • Если вам по душе традиционный желтоватый цвет стандартной лампы, тогда теплый белый с параметром 2700–3000К станет идеальным вариантом.
  • Хотите придать комнате современный вид? Отдайте предпочтение прохладной белизне лампы с цветовой температурой около 4000K.
  • В коммерческой сфере правильная цветовая температура решает многие важные задачи. Например, выпечка и хлеб привлекательно выглядят под теплым белым светом, а для повышения работоспособности используется преимущественно нейтральный белый.

Резюме

Цветовая температура позволяет характеризовать спектральные свойства света. Значение температуры цвета особенно важно при проектировании освещения. Чтобы правильно выбрать осветительные приборы, необходимо уделять внимание именно показателю в градусах Кельвина.

Так чему же отдать предпочтение? Подобрать универсальную цветовую температуру невозможно. Всегда нужно учитывать сферу использования источников освещения и ожидаемый эффект.

Цветовая температура

Наряду с освещенностью (Ev) цветовая температура (Tc) выступает важнейшим параметром функционального освещения. От ее значений зависит эмоциональное восприятие объектов, пространств, эффективность труда, а также процессы вегетации у растений.

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.

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

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

В маркировку ламп, которые мы применяем в качестве источников света (ИС), в обязательном порядке входит значение цветовой температуры в Кельвинах. В ряде случаев необходимо переводить эту характеристику в длину световой волны или наоборот. Связь двух величин выражается приближенной формулой:

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.

Освещение для бизнеса

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

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

Парадоксы внутри нас

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. Наглядно разложение белого на отдельные составляющие демонстрирует радуга и, к примеру, культовая обложка диска к альбому «The Dark Side Of The Moon» Pink Floyd.

Разложение белого света в спектр

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

Ассоциации и эмоции

Свет и цвет оказывают мощное воздействие на формирование психофизиологического статуса организма человека. Клинические наблюдения позволяют дать цветам следующие характеристики:

Холодное освещение в офисе

  • 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.

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.

Выбор светового оборудования по значению Тс

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.

Сложности с выбором светодиодных светильников?

Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО — еще до покупки и заключения договора, вы сможете узнать: «Сколько и какие светильники подойдут?», «Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?» и даже «Сколько будет наматывать счетчик?».

Температура света в функциональном освещении

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

Температура света и задачи дизайна

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

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

В растениеводстве применяют натриевые, металогалогенные и светодиодные источники узкого спектра. Необходимые значения их световой температуры зависят от стадии вегетации растений.

Роль Тс и других параметров при техническом нормировании освещения

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/м 2 — 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/м 2 ;
  • Равномерность освещенности;
  • Удельная установленная мощность (Nуд), Вт/м 2 .

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

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.

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

Способы контроля Тс

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

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

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.

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 узнать: «Сколько и какие светильники подойдут?», «Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?» и даже «Сколько будет наматывать счетчик?».

Теплый и холодный свет: какой лучше?

Теплый и холодный свет: какой лучше?

Правильный выбор освещения – проблема эта имеет множество аспектов. Вопрос решается по-разному с точки зрения дизайна, медицинских рекомендаций, собственного вкуса. И дело вовсе не только в достаточной мощности/яркости ламп, но и в цветовом оттенке их излучения. По-разному воспринимает человеческий глаз теплое свечение живого огня и серебристо-холодный отблеск люминесцентных трубок – оттенок свечения реально влияет на восприятие обстановки и даже на настроение.

Что за характеристика такая эта «цветовая температура», какие цвета/оттенки спектра бывают и чем они различаются? В этой статье вы узнаете, какое лучше выбрать освещение по цвету спектра, в каком случае и также почему. Давайте разбираться.

Что собой представляет цветовая температура освещения, как и в каких величинах она измеряется

Название характеристики «цветовая температура» источника свечения к термическому нагреву имеет отношение весьма относительное, несмотря на то, что измеряется она в тех же Кельвинах (К). Как физическая величина температура свечения означает оттенок излучения абсолютно черного тела, нагретого до указанного количества градусов. Для измерения цветовой температура света используются специальные приборы – спектрометры. В обычной жизни вам спектрометр вряд ли понадобится. Человеческий глаз хорошо различает цветовые оттенки – от теплого свечения огня и до почти голубого сияния электрического разряда.

Цветовосприятие спектра Цветовая температура (градусы, К) Составные цвета спектра Где такой свет наблюдается в природных условиях
Теплый 2000К – 4000К Красновато-оранжевый с переходом в бледно-желтые тона Солнечные лучи перед закатом и рано на рассвете
Нейтральный 4000К – 5000К Чистый матово-белый без полутонов Полуденный яркий солнечный свет
Холодный 5000К – 7000К От светло-голубых к насыщенным синеватым и фиолетовым тонам Яркий дневной свет в облачный день

Если соотнести эту шкалу с источниками искусственного освещения, то можно условно обозначить:

  • 2700 – 3000К – эти цветовые температуры считаются «теплыми», им присущ желтоватый или оранжевый оттенок, похожий на свет от обычной восковой свечи;
  • 4000 до 6500 К – эти цветовые температуры считаются «холодными» или «яркими» и имеют более голубоватый или белый оттенок, похожий на естественный дневной свет или флуоресцентное освещение

В «теплый» диапазон свечения практически автоматически попадают бытовые лампы накаливания (2100 – 3000К), причем у более мощных наблюдается свечения более «прохладных» тонов. Галогеновые лампы излучают свечение близкое к «нейтральному» (2500 – 3800К), а люминесцентные – широкий диапазон от 2700К до 6000К. Отдельную позицию занимают ЛЕД светильники, которые могут излучать свечение практически любой длины волны – от инфракрасных/красных лучей до синих и ультрафиолетовых, а в современных моделях можно даже регулировать диапазон свечения.

Теплый спектр свечения и его особенности

Если в спектре свечения преобладают красные, оранжевые и желтые тона, а цветовая температура по спектрометру не превышает 3000К, – однозначно, перед вами лампа теплого белого света. Традиционно к этой категории относятся лампочки накаливания и металлогалогенные, но в быту все чаще используются экономичные и практичные LED светильники теплого света.

Почему же так популярны у светодизайнеров осветительные устройства, которые дают свет теплых тонов – тому причиной некоторые особенности теплого света:

  1. Свечение теплых тонов обычно содержит лучи желтоватого или оранжевого оттенка. Эти составляющие спектра присущи свету открытого огня костра или свечи, которые у человека вызывают чувство защищенности и внутреннего комфорта.
  2. Источникам теплого спектра света часто присущ высокий индекс цветопередачи (CRI) – в потоке такого света не искажаются цвета и текстура, теплый свет как бы сглаживает мелкие детали, а предметы в холодных тонах делает менее заметными.
  3. Лампы с «теплыми» световыми лучами светом идеально подходят для освещения комнат в жилом доме, квартир, гостиничных номеров и других помещений, где нужно организовать непринужденную и уютную обстановку для отдыха или дружеского общения.

Теплые лучи света на организм человека воздействуют благотворно даже на физиологическом уровне – способствует нормализации биологических ритмов и восстановлению нормального режима сна. Если вы не планируете бодрствовать всю ночь, то в вечером в комнате предпочтительно использовать не очень яркое освещение теплых тонов.

Холодный спектр свечения и его особенности

Преобладание голубоватых и синеватых оттенков – так человек визуально воспринимает холодный свет. По температурной шкале такое свечение соответствует 6000 – 10000К, а затем переходит в невидимый нам УФ-диапазон. Такое оттенок свечения излучают люминесцентные и газоразрядные ксеноновые лампы и ЛЕД осветительные устройства.

У холодного спектра видимого света имеются особенности, которые влияют на применение данного вида освещения:

  1. Цветовая температура выше 6000К – излучение имеет голубоватый «прохладный» оттенок.
  2. Высокий индекс цветопередачи (CRI) – такое освещение без искажений передает окраску предметов и фактуру, но к сожалению усиливает холодные (близкие к синему) тона.
  3. Холодный свет идеально подходит для всех тех случаев, где необходимо создать живую атмосферу с акцентом на работу и внимание – такие лампы чаще всего используются для рабочего кабинета и для офиса, учебного класса, в цехах и складских помещениях. Светильники холодного света – лучший вариант для уличных фонарей, освещения парковок, спортивных площадок и проезжей части.

Нижнюю часть диапазона «холодного» свечения (6000 – 6500К) называют еще «дневным» – его часто используют как имитацию настоящего дневного света для людей, которые проводят много времени без доступа к естественному освещению.

Нейтральный спектр света – его особенности и преимущества

Нейтральный свет – пограничный или промежуточный спектр между теплым белым и холодным, соответствует он абсолютной цветовой температуре примерно 4500 – 5000К. Более всего он напоминает дневной солнечный свет в безоблачную погоду. Иногда сюда же относится освещение вплоть с цветовой температурой до 6000К – но здесь уже проявляется голубоватый компонент, присущий дневному свету солнечного зимнего дня. Практически все современные светильники способны излучать нейтральный свет – в том числе и все разновидности светодиодных устройств.

Этот спектр света наиболее привычен для человека – лампы нейтрального света можно использовать универсально. Если сравнивать с теплыми и холодными тонами свечения, у нейтрального спектра имеются свои особенности, которые сразу можно назвать и преимуществами:

  1. Сбалансированная цветовая температура придает такому свечению природный вид – не вызывает тех особых реакций организма как теплое и холодное свечение (расслабленность и концентрация, соответственно). Нейтральный свет может даже повысить визуальный комфорт – снизить напряжение и усталость глаз, что делает его идеальным для задач, требующих длительной зрительной концентрации, таких как чтение, письмо и работа за компьютером.
  2. Высокая цветопередача (CRI) – источники нейтрального света могут точно передавать цвета и текстуры, совершенно не искажая цветовосприятие.
  3. Универсальное применение. Можно устанавливать такие лампы везде – в жилых помещениях, коммерческих и промышленных. Нейтральный свет используется для основного освещения, например, в офисах, школах и больницах, где точная цветопередача и сбалансированный свет важны для визуальной ясности и комфорта.

Если обобщить, светильники нейтрального света незаменимы во всех тех случаях, когда надо создать максимально качественное освещение – для детской или рабочая зона на кухне.

Как цветовая температура влияет на человека

Уже упоминалось по тексту вскользь, а теперь рассмотрим чуть подробнее вопрос о влиянии цветовой температуры на человека. В организации освещения не бывает мелочей, научный факт – 90 % информации из окружающего пространства мы получаем через зрение! Световые лучи попадают на сетчатку, а наша нервная система анализирует их длину волны – надо помнить, что эта характеристика завязана на цветовую температуру! Процессы эти происходят на уровне подсознания и влияют напрямую на физиологию. Как же организм человека воспринимает эти три типа освещения:

  1. Теплый свет создает атмосферу уюта и мягкости окружающей среды – при таком освещении гораздо проще расслабиться. Световые лучи теплого спектра (с красновато-желтыми тонами) вызывают в подсознании ассоциации с домашним очагом – не удивительно, что в помещении с теплым освещением, мы ощущаем комфорт и покой.
  2. Нейтральный свет. Его влияние на организм человека невозможно определить однозначно – к постоянному восприятию нейтрального оттенка света строение человеческого глаза приспособилось наилучшим образом (прошли миллионы лет эволюции). Не удивительно, что этот тип освещения является наиболее естественным для организма – универсальный тип освещения подходит на все случаи жизни.
  3. Холодный свет активизирует нервную систему и тем повышает работоспособность. С этим связана и обратная сторона использования холодного света: чрезмерная концентрация утомляет быстро – очень тяжело в течение длительного времени поддерживать высокую активность всего организма или самой только нервной системы.

В целом цветовая температура через зрительное восприятие человека может опосредованно влиять на его настроение и даже здоровье. Про здоровье это не фигура речи, а широко известный факт – продолжительное использование холодного света в вечернее время приводит к нарушению графика сна, с которым очень непросто справиться!

У потребителей закономерно возникает вопрос, какой свет лучше для глаз? Вредное воздействие (утомляемость глаз) ошибочно приписывают холодному свету. Цветовая температура здесь вовсе ни при чем – все дело в проблемах низкокачественных источников света, таких как например мерцание.

В каких случаях лучше использовать теплый свет

Осветительные приборы со свечением в теплой цветовой гамме обычно используется в тех местах, где желательно создать атмосферу уюта, спокойствия, расслабления. Перечислим наиболее распространенные варианты применения светильников теплого света:

  1. Жилые помещения. Освещение «теплых» тонов позволяет создать уютную и комфортную атмосферу для дома. В гостиной или спальной комнате при помощи такого света можно визуально подчеркнуть теплые оттенки – кремовые, бежевые, желтые, персиковые, оранжевые, красные и коричневые. А еще теплый свет идеально сочетается с природными материалами в интерьере (натуральной древесиной, хлопком, льном). Рекомендуется по максимуму использовать теплый свет и в детской – он подчеркивает яркие цвета игрушек.
  2. Общественные места. В отелях, ресторанах, кафе и барах освещение теплых оттенков используют, чтобы создать для гостей уютную атмосферу, располагающую к отдыху.
  3. Торговые помещения. Использование теплого света позволяет решить одновременно две задачи – создать расслабляющую атмосферу для покупателей и подсветить товар таким образом, чтобы максимально показать его с лучшей стороны (супермаркеты, магазины одежды и пр.)
  4. Индустрия развлечений – театры, выставки и др. Теплое освещение может создать комфортную и непринужденную атмосферу для посетителей, особенно во время антрактов и мероприятий перед представлением.
  5. Медицинские учреждения специального назначения – интернаты, дома престарелых и хосписы. Светильники с теплым свечением помогают создать успокаивающую атмосферу.
  6. Наружное (уличное) освещение. Осветительные устройства с теплым спектром свечения используются для создания расслабляющей атмосферы в зонах отдыха, где люди гуляют не спеша – парковые аллеи, смотровые площадки, пешеходные зоны в городе.

Интересный факт подметили светодизайнеры – свет от ламп накаливания визуально кажется более «теплым» по сравнению со свечением светодиодов, даже если в характеристиках указана одинаковая цветовая температура ламп!

Когда лучше всего использовать именно холодный свет

В ситуациях, где расслабляться нежелательно, а наоборот – требуется создать рабочую атмосферу концентрацию внимания, наилучшие результаты показывает использования источников холодного света. Можно выделить такие основные области применения светильников холодного света:

  1. Рабочие места промышленных предприятий, складские помещения, офисы, лаборатории. Яркий холодный белый свет повышает концентрацию внимания и производительность, что также способствует снижению уровня травматизма.
  2. Образовательные учреждения различного типа, в том числе лекционные залы и библиотеки. Холодный белый свет способствует концентрации внимания на изучаемом предмете.
  3. Медицинские учреждения. Смотровые, хирургические кабинеты и отделения неотложной помощи – яркий холодный белый свет создает для медицинского персонала атмосферу сконцентрированного внимания – от этого зависит здоровье и жизнь пациентов.
  4. Розничная торговля. Холодный белый свет обеспечивает яркое и четкое освещение в торговых залах продуктовых магазинов. В летнюю жару такое освещение создает субъективное ощущение прохлады.
  5. Наружное (уличное) освещение. Светильники холодного света используются для освещения проезжей части, автостоянок и парковок, спортивных площадок и других мест под открытым небом, где важно поддерживать наблюдательность и внимание.
  6. В квартирах и жилых домах. Лампы холодного света чаще всего используются для освещения кабинета, домашней мастерской, рабочей зоны на кухне, санитарной комнаты, подсветки в кладовке и пр.

Если обобщить, холодный белый свет лучше всего подходит для условий, в которых требуется высокая острота зрения и точность цветопередачи. Однако длительное воздействие холодного белого света, особенно вечером или ночью, может привести к сбою «биологических часов», что проявляется в нарушении режима сна. Поэтому, важно использовать холодный белый свет в разумных пределах.

Можно ли комбинировать в освещении теплый и холодный свет

Четких рекомендаций по использованию излучения конкретной цветовой температуры нет и быть не может. Практически во всех случаях возможно использование комбинированного освещения – с теплым и холодным белым светом:

  1. Рестораны и предприятия питания. Рекомендуется зонировать помещение и в обеденной зоне для создания гостеприимной атмосферы использовать теплое белое освещение. А в рабочей зоне можно установить яркие светильники с холодным свечением – здесь требуется поддерживать высокий уровень внимания к процессу приготовления блюд.
  2. Выставки и галереи. Общее освещение можно оформить с использованием источников теплого света – создать таким образом атмосферу уюта. Холодный свет же использовать для того, чтобы создать световой акцент на деталях экспозиции.
  3. Розничные магазины. В освещении торгового зала гармонично сочетаются два типа освещения – теплый свет общего освещения создает атмосферу доброжелательности и гостеприимства, а лампы холодного света используются для выделения товаров, привлечения к ним внимания покупателей.
  4. Квартира, жилой дом. В домашних условиях использование светильников теплого/холодного спектра свечения зависит от назначения комнаты – уютный теплый белый свет идеально подходит для гостиной и спальни, яркий холодный свет оправдан в рабочей зоне на кухне и в санитарной зоне.

Применения светильников теплого и холодного света в домашних условиях дает наилучшие результаты при совместном их использовании. Так основное освещение от потолочных светильников теплого света можно разбавить световым акцентом – например, направить на картину луч от спотового LED светильника холодного света. В домашнем кабинете наоборот – основное освещение лучше оформить с использованием холодного света, а лучами теплого света выделить уголок отдыха. Для кухни идеальным является сочетание потолочного светильника теплого света и ярких светодиодных лент холодного свечения , используемых для разделения пространства на функциональные зоны. Для дизайна ванной комнаты очень удобно использовать смешанное освещение – теплый основной источник света создает ощущение уюта, а точечные светильники холодного свечения устанавливают в зоне душа и подсветки площадки в зоне зеркал.

Сочетание теплого белого света, нейтрального и холодного может создавать различные эффекты, интересные с точки зрения дизайна и общего «настроения» помещения. Вооружившись знаниями о цветовой температуре, можно проектировать светодизайн пространства. Все необходимое для этого имеется в нашем интернет-магазине Лед Стори. Это LED люстры и светодиодные светильники различной конструкции и дизайна, лед ленты и комплектующие для сборки. Если вас заинтересовала идея создать дома комбинированное освещение, заходите к нам на сайт и выбирайте нужный товар в каталоге. Не стесняйтесь обращаться с вопросами – на сайте на связи дежурный консультант. Специалист проконсультирует по каждой товарной позиции каталога Led Story и поможет определиться с выбором. Мы рады клиентам и всегда готовы вам помочь!

Что такое холодный свет и тепловое излучение

Когда заглядываешь в каталог производителя ламп и читаешь описания продукции, складывается впечатление, будто каждая лампа — идеальна: покупай, вкручивай и наслаждайся светом. Однако не все так просто.

Лампы — это искусственный источник света. Они делятся на три вида: тепловые излучатели, газоразрядные и светодиодные лампы. У каждого вида свои особенности и принцип работы. И если их не знать, легко допустить ошибку и выбрать совершенно неподходящие источники света.

В этом уроке детально разберем каждый вид ламп, чтобы вы могли легко определять, какие источники света больше подойдут к тому или иному проекту.

Чтобы вас не утомлять, разделили урок на две части. В этой расскажем об основных характеристиках источников света и опишем принцип работы тепловых излучателей и газоразрядных ламп. Вторую часть посвятим твердотельным источникам света — светодиодам.

Интересный факт

Человек тоже является источником света. Простыми словами, мы тоже светимся. Однако мы не видим нашего свечения, потому что оно слишком тусклое для зрения.

Критерии, по которым оцениваются источники света

У каждой лампы свои особенности. Чтобы проще было подбирать нужные, придумали специальные критерии: световой спектр, цветовая температура и спектральное распределение энергии.

Цветовая температура показывает, какой свет излучается: теплый или холодный. Чем ниже цветовая температура, тем свет теплее — в нем содержится больше инфракрасного излучения. И наоборот: чем выше цветовая температура, тем свет холоднее — в нем больше синих и ультрафиолетовых лучей. Цветовая температура измеряется в Кельвинах.

Изменение цвета излучения с изменение цветовой температуры

Световой спектр — это состав излучаемого света. Он показывает, лучи каких цветов присутствуют в свете. Например, в излучении лампы накаливания присутствуют все цвета, а в светодиодах, излучающих белый свет, только три: красный, синий и желтый.

Спектральное распределение энергии показывает, сколько энергии приходится на каждый цвет излучения. Вместе со световым спектром оно влияет на цвет света и зависит от цветовой температуры. Эту зависимость мы показываем ниже, в разделе про тепловые излучатели. А подробно о влиянии светового спектра и распределения энергии на цвет света рассказываем в 6-ом уроке.

Изменение цвета излучения с изменение цветовой температуры
Тепловые излучатели

Тепловой излучатель — это твердое тело, которое при нагреве начинает излучать электромагнитные волны (в том числе и свет). Если нагреть такое тело до 525°С, оно начнет излучать тускло-красный свет. Если продолжить нагрев, то излучение станет сначала ярко-красным, потом оранжевым, желтым и белым.

В природе тепловым излучателем является солнце. По такому же принципу работают лампы накаливания и галогенные лампы. А в качестве твердого тела, излучающего свет, используется нить накала.

Световой спектр тепловых излучателей включает электромагнитные волны всех длин из видимого диапазона. То есть — все цвета радуги. При этом в излучении нет четкой границы перехода от одного цвета к другому. Смена происходит плавно. Поэтому спектр тепловых излучателей называют сплошным или непрерывным.

Непрерывный (сплошной) спектр

Откуда взялся термин цветовая температура?

Этот термин пошел от тепловых излучателей, потому что с изменением температуры нагрева менялся цвет их излучения.

Другие источники света (газоразрядные лампы и светодиоды) светятся не за счет тепла, там используются другие процессы. Но чтобы было представление о том, какой свет они излучают, к ним тоже применяют термин цветовой температуры.

Что касается спектрального распределения энергии тепловых излучателей, то оно показано ниже:

  • энергия излучения тепловых излучателей распределяется в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах;
  • чем выше цветовая температура, тем больше энергии приходится на короткие волны (свет становится более синим и холодным);
  • больше всего энергии приходится на видимый свет при температуре 3700-7600 К.

Недостаток тепловых излучателей

Также из графика выше вытекает главный недостаток ламп накаливания и галогенных ламп. Нить накала в них нагревается до температуры 2700-3000 К. При такой температуры большая часть энергии уходит на образование тепла, и лишь малая часть — на образование света.

Особенности ламп накаливания и галогенных ламп
Лампа накаливания

У лампы накаливания самый непродолжительный срок службы из всех существующих источников света. Он составляет в среднем 1000 часов.

Причина в том, что нить накала сильно нагревается, из-за этого быстро испаряется вольфрам.

Галогенная лампа

Галогенная лампа в 2-3 раза эффективнее. Чтобы вольфрам быстро не испарялся, нить помещают в кварцевую трубку, наполненную парами галогена. Они не дают вольфраму оседать на менее горячих местах, и тот возвращается на нить.

Благодаря этому срок службы галогенной лампы составляет 1000-6000 часов.

Тепловые излучатели самые неэффективные источники света
Газоразрядные источники света

Из-за небольшой эффективности тепловых излучателей изобретатели стали искать другие способы заставить что-то светиться. И подсмотрели такой способ у природы, когда та метала молнии. Так родились домашние молнии — газовые разряды.

Молнии образуются за счет того, что через газы, находящиеся в воздухе, проходит поток электронов. Этот принцип был перенесен в газоразрядные лампы. Рассмотрим их подробнее.

Как происходит газовый разряд

Свет в газе образуется, когда его атомы сталкиваются со свободно движущимися электронами. Вопрос: откуда взяться электронам в газе?

Для этого газ закачивают в прозрачную трубку — она называется разрядная трубка. На концах этой трубки закреплены по одному электроду: положительный (анод) и отрицательный (катод). На анод подают положительный заряд, а на катод — отрицательный. Когда между катодом и анодом возникает разность напряжений, электроны отделяются от катода и движутся к аноду. По пути они сталкиваются с атомами газа. В результате образуется свечение.

Принцип работы газоразрядных источников света

У газоразрядных ламп спектральное распределение мощности не сплошное, как у тепловых излучателей, а дискретный — это когда происходит резкий переход от одного цвета к другому. На рисунке ниже показана разница:

Газоразрядные лампы в 8-15 раз эффективнее ламп накаливания
Виды газоразрядных ламп

  • в ГРЛНД оно близко к давлению в вакууме — около 10 -5 атмосфер;
  • в ГРЛВД — около 1 атмосферы, при этом температура газа внутри ламп может доходить до 4000-6000 °С.

Ртутные лампы высокого давления (ДРЛ) или люминесцентные лампы применяют для освещения цехов, дворов промышленных предприятий и других мест, где главное, чтобы была хорошая освещенность, а цветопередача и цветовая температура неважна.

Ртутные (люминесцентные) лампы

Металлогалогенные лампы высокого давления (ДРИ) используют в освещении улиц и спортивных сооружений, для наружной подсветки зданий, витрин и щитов, во внутреннем освещении. У них хорошая цветопередача. Кроме паров ртути, в них присутствуют специальные добавки, благодаря которым можно изменять цвет свечения.

Металлогалогенное освещение «Русских горок». Спроектировано и построено «Азбукой Света»

Натриевые лампы низкого давления (НЛНД) применяются в основном в Европе для освещения загородных автострад. Они обладают желтым свечением и обеспечивают хорошую освещенность. В других целях их лучше не использовать, потому что под светом таких ламп невозможно различить цвета предметов.

Автострада, освещенная натриевыми лампами низкого давления

Натриевые лампы высокого давления (НДВД) обычно используются в промышленном растениеводстве для дополнительного освещения растений, чтобы они росли круглый год.

Теплица для выращивания роз, освещенная натриевыми лампами высокого давления
Люминесцентные лампы. Как с помощью люминофора образуется свет нужного цвета

Слева: 4 разных люминесцентных порошка под белым светом. Справа: те же порошки под ультрафиолетовым излучением

Ртутные лампы идеальны для медицинских учреждений. Они излучают ультрафиолетовый свет и уничтожают микробы. Именно их используют в кварцевании.

Чтобы использовать ртутные лампы в быту, придумали способ преобразовать ультрафиолет в видимый свет. Для этого используют люминофор — его еще называют люминесцентными или флуоресцентным порошком. Им покрывают внутреннюю часть разрядной трубки. Отсюда и пошло название люминесцентные светильники.

Люминофоры бывают разные. Чтобы лампа излучала свет нужного цвета, несколько видов люминофора смешивают в определенных пропорциях.

Дополнительное оборудование для газоразрядных ламп

Если взять разрядную трубку, подсоединить к ней анод и катод, закачать газ и подключить к сети, гореть она не будет. Чтобы она начала излучать свет и делала это исправно положенный срок, требуется 2 вспомогательных оборудования: импульсное зажигающее устройство и балласт.

Импульсное зажигающее устройство. Во многих газоразрядных лампах разности напряжения бывает недостаточно, чтобы заставить электроны отделяться от катода. Поэтому им нужен помощник в виде специального устройства для запуска. Это как в сказке «Репка» — в одиночку дед не смог вытащить репку, поэтому позвал на помощь домочадцев. В роли помощника для запуска газоразрядной лампы выступает импульсное зажигающее устройство (ИЗУ).

ИЗУ работает следующим образом: при включении он начинает порциями выдавать высокое напряжение, благодаря которому образуется электрическая дуга. Подобное устройство может быть отдельным элементом на лампе, а в более современных исполнениях его задачу выполняет электронный балласт.

Балласт. Ударная ионизация, которая происходит внутри разрядной трубки, увеличивает число свободных электронов. С увеличением числа свободных электронов увеличивается ток, проходящий через трубку. Если его не ограничить, лампа быстро выйдет из строя. Для ограничения тока используют балласт.

Недостаток газоразрядных ламп

Газоразрядные лампы очень эффективны. Однако они содержат токсичные вещества, которые могут навредить здоровью человека и экологии. Поэтому ими нужно пользоваться аккуратно и утилизировать особым образом. Сейчас мир постепенно отказывается от их производства и применения.

Что такое холодный свет и тепловое излучение

0 (`&`)«»4!@` («««««` 88 True True True 1 1361542 297180 True 3 (`!`*«»0!@` («««««` 0 139700 139700 True 3 (`!$*«»0!@` («««««` 0 76200 76200 True 0 (`&`)«»3!@` («««««` 0 1600200 320040 5 10

True 0 (`$`+«»4!@` («««««` 90 True True True 1 1361542 297180 True 3 (`/`+«»0!@` («««««` 0 139700 139700 True 3 (`/$+«»0!@` («««««` 0 76200 76200 True 0 (`$`+«»3!@` («««««` 0 1600200 320040 5 11

True 0 (`»`
True 0 («`$«`]«` («««««` True True 3 («««««` («««««` 95 True True 3810000 3048000

Тела, от которых исходит видимое излучение, являются источниками света.
Источники света делятся на естественные (Солнце, звёзды, светлячки, гнилушки и тому подобное) и искусственные (свечи, костры, электрические лампы,…) – тепловые, то есть разогретые до 800? С и выше; и люминесцентные – испускающие свет, независимо от теплового состояния. Вещества, излучающие люминесцентный свет называются люминесцирующими веществами или люминофорами. Люминесцентные явления различаются механизмом возбуждения атомов. Причиной люминесценции может быть освещение предметов содержащих различные соли металлов. После освещения свечение одних из них длится часы (фосфоресценция), других – доли секунды (флуоресценция – кратковременная люминесценция, заканчивающаяся через 10-8 с после возбуждения атомов). Свет возбуждает атомы вещества (увеличивает их внутреннюю энергию), и после этого они сами отдают энергию в виде света.

True True («««««` («««««` 0 546 2514600 1674640 16.jpg True True 3 («««««` («««««` 96 5448300 1219200

Если через разреженный газ пропустить ток высокого напряжения, то возникает свечение (электролюминесценция), цвет которого зависит от природы газа и от степени его разрежения. Например, у гелия – желтовато-розовое свечение, у аргона – синевато-зелёное. Электролюминесценция широко используется в трубках для рекламных надписей. Полярные сияния природное проявление электролюминесценции.

True True («««««` («««««` 0 549 2514600 1674636 17.jpg True True («««««` («««««` 0 551 1511300 2260600 18.jpg True True («««««` («««««` 0 553 1511300 2260600 19.jpg True True («««««` («««««` 0 555 1424178 993334 20.jpg True True 3 («««««` («««««` 97 3771900 3200400

Явление, при котором тело начинает светиться под действием падающего на него излучения (видимого, рентгеновского, гамма-излучения), называется фотолюминесценцией. Цвет свечения, например, у сернистого цинка после возбуждения голубовато-зелёный; у других солей – цвет свечения тоже вполне определённый.

Причиной люминесценции могут быть примеси радиоактивных веществ. Механическое воздействие на некоторые вещества могут вызывать их свечение. Например, раскалывание сахара (в темноте видно как сахар светится от ударов). Облучение люминофоров потоком электронов вызывает яркую катодолюминесценцию. Сильное охлаждение органических веществ после облучения солнечным светом или светом электрической дуги вызывает их долгое свечение в темноте. Например, яичная скорлупа, парафин, творог, хлеб светятся при минус 180 С после облучения светом. Жидкости люминесцируют лишь во время освещения.

True True («««««` («««««` 0 558 5600700 1181100 Фон11.jpg

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *