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.
Теплое и холодное освещение в интерьере. Цветовая температура света
С вами бывало такое: вы выбрали в магазине товар понравившегося цвета (неважно, что — одежду, занавески, мягкую мебель, обои), а, посмотрев на эту вещь дома, искренне удивились? Цвет совершенно не тот!
С большой вероятностью можно утверждать, что дело здесь в разном освещении. Пусть и в магазине, и дома присутствовал искусственный свет ламп, однако это были разные лампы, а правильнее сказать, что Цветовая Температура этих ламп была разной.
Каждый свет имеет свой цвет. Фактически, освещая какой-либо цвет каким-либо светом, мы получаем третий цвет, состоящий из смеси этих двух.
Различные типы света имеют свою собственную цветовую температуру, которая может играть решающую роль в восприятии цветов, выбранных вами для дизайна интерьера.
Различают “теплый” и “холодный” свет, между ними располагается “нейтральный”. Теплый свет имеет желтый оттенок, холодный — выглядит как очень белый, уходящий в голубой.
На упаковке современных светодиодных ламп имеется маркировка, например, “теплый белый свет”, “дневной белый”, “холодный белый”. Кроме того, там указываются и числа, например, 2700 K, 4000 K, 5500 K, которые указывают цветовую температуру данной лампы.
Естественное освещение, где источником является солнце, тоже не имеет постоянной цветовой температуры. Солнце перемещается в течение дня и его свет меняет оттенок. На закате и восходе освещение становится значительно теплее (3500 К), чем в полдень (5400 К). На цветовую температуру дневного света также влияет облачность и туман — свет становится холоднее, и даже время года, так как солнце находится на разной высоте в разные сезоны.
Кельвин и Цельсий. Немного теории
Буква К после числа — это сокращение градуса Кельвина, в которых и измеряется цветовая температура. Но почему у света есть температура, которую, к тому же измеряют в градусах, как, например, температуру тела или воздуха? Этому есть объяснение.
Основными источниками света в природе являются нагретые тела. Для абсолютно черного тела спектр видимого излучения, который зависит от температуры нагрева, измеряемой в Кельвинах, называют термином цветовая температура.
Абсолютно черное тело — это физический идеальный объект, который поглощает все излучения, ничего не отражая, и при этом может испускать свое излучение, в световом диапазоне, в том числе.
Естественно, что любую температуру можно измерять и в привычных нам градусах Цельсия. И тогда бы на лампочках были соответствующие маркировки: теплый белый свет (2700 К) обозначался бы как 2420 °C, нейтральный — 3720 °C, холодный свет вообще имел бы температуру 5220 градусов Цельсия.
Тысячи градусов! Температура как в аду. А светодиодные лампы лишь теплые на ощупь. И почему это “холодный” — самый горячий? Странно это все…
От гвоздя до Ригеля
Если взять, к примеру, обычный стальной гвоздь и начать его нагревать, то рано или поздно он начинает светиться слабым темно-красным светом. Происходит это примерно при Т=550 °C (823 K). При дальнейшем нагревании с увеличением температуры до 900 °C (1070 K) цвет становится ярко-красным, при 1000 °C (1270 K) — уже желтым, а при 1300 °C (1570 K) испускает белый свет. То есть мы довели его до “белого каления”. То есть до предела. И, действительно, больше сталь нагревать нельзя, так как она разрушится.
Раньше, до появления высокотемпературных термометров и бесконтактных пирометров, по цвету “на глазок” определяли температуру металла при ковке и плавке. Так и появились термины “красное каление” и “белое каление”.
Но существуют более тугоплавкие металлы, например, вольфрам. Из него изготовлена нить обычной (или уже нет?) лампы накаливания. В отличие от светодиодов тугоплавкая нить нагревается до высоких температур и именно поэтому начинает светиться. И цветовая температура испускаемого света в таких лампах соответствует температуре нагрева. Обычно это 2700-3000 К, то есть 2400-2700 °C, то есть очень горячо. Как раз такую цветовую температуру имеют LED-лампы, с маркировкой “теплый белый свет”, которые как раз имитируют “живой” свет ламп накаливания, вовсе не нагреваясь до указанных на них температур.
Поверхность солнца имеет температуру более 6000 К, и испускает белый свет. Однако мы видим солнце желтым. Это происходит потому, что в результате рассеяния в земной атмосфере из спектра удаляются синие и фиолетовые составляющие. На закате и восходе этот эффект усиливается. А вот космонавты видят солнце именно белым. Хотя в астрономии Солнце все-таки относится к “желтым карликам”.
Но есть и красные, и белые, и голубые звезды. И это напрямую связано с их температурой. Например, Антарес и Бетельгейзе имеют температуру в районе 3000 К, и относятся к красным. Сириус и Вега — белые звезды с температурой около 10000 K. А самые горячие, например, Ригель (12 000 К), называются голубыми. Ригель, кстати, больше Солнца в 74 раза, и ярче (всего-то чуть-чуть) в 130 000 раз!
Вот и ответ на вопрос о горячем и холодном: чем горячее тело, тем более “холодный” свет оно излучает. Однако, самое время спуститься с небес на землю и оказаться у себя дома.
Как свет влияет на цвет краски в интерьере
Почему темно-синие стены в определенное время суток выглядят почти черными? Почему белые стены комнаты по вечерам кажутся такими желтыми? Если вы когда-нибудь обращали внимание на такие изменения, то вы уже знаете, насколько свет способен влиять на наше восприятие цвета.
И угол, под которым свет светильника падает на стену, и положение солнца ответственны за то, каким будет фактический цвет.
Об особенностях цветового зрения и что еще влияет на изменение цвета — читайте в статье: Почему два одинаковых цвета разные? Метамерия.
Как же практически решить эту проблему и выбрать освещение, при котором окрашенные поверхности будут иметь нужный цвет?
Естественное освещение
Естественный свет играет важную роль в том, как воспринимаются цвета краски в интерьере. Здесь важную роль играет ориентация окна по сторонам света. Ведь именно окна являются “источником” дневного света в помещении. И их расположение поменять не получится.
В общих чертах, это выглядит так: если окна в конкретном помещении выходят на север, то внутрь попадает мягкий свет, создавая теплый эффект. Это означает, что темные краски будут выглядеть темнее, а светлые цвета станут несколько приглушенными. Это происходит потому, что северный свет добавляет в цвет краски голубого. Если такое помещение чаще используется днем, то, возможно следует внести поправку, и использовать для стен более насыщенные светлые цвета.
С другой стороны, если в комнату попадает свет через окно, выходящее на юг, он будет более интенсивным. Темные цвета будут казаться светлее, а светлые могу потерять свой оттенок, и станут очень светлыми, почти белыми.
Комнаты на западной стороне дома будут получать красивый теплый свет по вечерам и будут в тени по утрам, а комнаты с окнами на восток будут озаряться ярким теплым светом с утра и до полудня, и значительно более спокойным голубоватым по вечерам. Это удачное место для использования красок красных, оранжевых и желтых цветов.
Безусловно, естественный свет имеет огромное влияние на восприятие цветов в интерьере, но, к счастью, используя правильное искусственное освещение, вы можете “подстраивать” цвета и оттенки в своем доме в любое время суток, независимо от естественного света.
Искусственное освещение
Стандартные лампы накаливания (и светодиодные лампы с маркировкой 2700-3000 К) дают теплый свет. Такие источники света сделают яркие цвета (красный, оранжевый и желтый) еще немного более интенсивными, а краски более холодных оттенков (зеленый, синий, серый) будут казаться в их свете немного более тусклыми.
Напротив, люминесцентные лампы известны тем, что излучают голубоватый, довольно прохладный свет. Этот свет хорошо сочетается с более холодными красками, такими как синие, зеленые, серые. Обычно люминесцентные светильники используются в рабочих местах или на кухнях.
Галогеновые лампы дают свет, близкий к естественному, и делают все цвета более яркими. Использование ламп с такой цветовой температурой делает переход от дневного света к искусственному менее резким.
Модные сейчас винтажные лампы Эдисона даже теплее, чем лампы накаливания. Известно, что такие ретро-лампы добавляют окружению теплый, иногда желтый, иногда янтарный оттенок. Можно использовать подобные источники освещения, чтобы согреть комнату, в которую не так много естественного солнечного света или чтобы дополнительно усилить теплые тона краски.
Светодиодные лампы имеют самый широкий диапазон цветовых температур и эта технология день ото дня совершенствуется. Вы можете купить более теплые или более холодные LED-лампы, или даже «умные» светодиодные лампы, цвет которых можно контролировать с помощью пульта.
Расположение источников света
Не стоит также забывать о множестве различных эффектов, которые могут быть созданы за счет расположения приборов освещения. Люстры и другие осветительные приборы способны наполнить помещение любыми вариантами света, и с помощью нескольких источников можно удачно распределить этот свет по всему пространству комнаты.
Настольные лампы и торшеры — подходящий вариант при недостатке естественного света, когда необходимо сделать комнату светлее, но не хочеться сильно влиять на цвет стен. Локальный источник света освещает лишь одну зону комнаты, и поэтому отлично справляется с этой задачей.
Различные гирлянды, светодиодные ленты и свечи также идеально подходят для создания теплой и уютной атмосферы в доме. Они отлично подходят для “согревания” ярких, светлых цветов краски, а также создают красивый контрастный эффект в комнатах с темными стенами.
Практические советы
Лучший и самый надежный способ узнать как будут выглядеть ваши окрашенные стены — это сделать пробные выкрасы и проконтролировать цвет в том самом помещении, для которого он предназначен.
Можно нанести краску в два слоя на загрунтованный квадрат гипсокартона и перемещать его от стены к стене. А лучше закрепить по одному образцу на каждой стене, и следить в течении дня, фиксируя изменение цвета образцов визуально при изменении естественного освещения. Также обязательно оцените, что происходит с оттенком при использовании источников искусственного света.
Не исключено, что вы захотите окрасить одну стену, на которую постоянно попадает больше света, в более темный оттенок, чем другие. Или наоборот, сделать светлее (и, может быть, насыщеннее) стены, которые всегда в тени. Читайте больше об этом ЗДЕСЬ. .
Также помните, что восприятие освещения и цвета краски в пустой комнате отличается от восприятия в помещении, полном мебели и разных предметов. Иногда весьма значительно.
Восприятие цвета на больших площадях и маленьких участках тоже несколько разное. Коррективы вносит и степень блеска краски.
Чтобы увидеть больше материалов на похожие темы, нажмите на ссылку ниже
Краски Sherwin-Williams
Краски Шервин-Вильямс для любых поверхностей — это безупречное по качеству, максимально долговечное, предельно безопасное и эстетически красивое покрытие. Необыкновенная свобода в выборе цвета
Цветовая температура света. Теплый, нейтральный и холодный белый свет.
Цветовая температура по формуле немецкого физика Планка, это температура абсолютно чёрного тела, при которой данное тело выдаёт излучение такого же точно тона (цветового), как и измеряемое излучение. Цветовая температура измеряется в Кельвинах.
Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела». Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 К
Понятие коррелированной цветовой температуры
Говоря техническим языком, слово «температура» в понятии коррелированной цветовой температуры характеризует излучение абсолютно черного тела – твердого тела, обладающего определенными свойствами и находящегося в раскаленном состоянии. Она измеряется в градусах Кельвина (К), в которых обычно измеряется абсолютная температура. При повышении температуры черного тела цвет испускаемого им светового излучения изменяется следующим образом: красный – оранжевый – желтый – белый – голубой. Это напоминает кусок железа, который нагревается в кузнечном горне. Последовательность изменения цвета соответствует кривой в цветовом пространстве.
Лампа накаливания излучает свет с цветовой температурой приблизительно 2700 K, которая находится в теплой или красноватой области цветового пространства. Так как в лампе накаливания используется нить, которая накаляется при излучении света, температура нити является также цветовой температурой светового излучения.
Спектральный анализ видимого света позволяет определить цветовую температуру источников света, отличных от ламп накаливания, таких как люминесцентные лампы и светодиоды. Фактическая температура светодиода, излучающего свет с цветовой температурой 2700 K, обычно равна приблизительно 80ｰС, хотя светодиод излучает свет того же цвета, что и нить, нагретая до температуры 2700 K.
Цветность света
Разные люди воспринимают один и тот же цвет по-разному. Образно говоря, понятие того или иного цвета — это всего лишь результат неписанного соглашения между людьми называть определённое ощущение зрительного нерва конкретным цветом, к примеру, «красным». Также известно, что с возрастом хрусталик желтеет, что приводит к нарушениям в идентификации цветов. То есть можно сказать, что адекватное цветовое восприятие — это результат скорее психологического процесса, чем физического.
Если цвет поверхности не нагретого неизлучающего предмета, то есть одну из его отражательных (а значит и фильтрующих) характеристик, можно описать длиной волны или обратной ей величиной — частотой, то с нагретыми и излучающими телами мы поступим по-другому. Представим себе абсолютно чёрное тело, то есть тело, которое не отражает никакие световые лучи. Для примитивного эксперимента пусть это будет спираль из вольфрама в электрической лампочке. Соединим эту несчастную лампочку с электрической цепью через реостат (изменяемое сопротивление), выгоним всех из ванной комнаты, выключим освещение, подадим ток и будем наблюдать за цветом спирали, постепенно понижая сопротивление реостата. В один прекрасный момент наше абсолютно чёрное тело начнёт светиться еле заметным красным цветом. Если замерить в этот момент его температуру, то окажется, что она будет примерно равна 900 градусам по Цельсию. Поскольку все излучения происходят от скорости движения атомов, которая равна нулю при нуле градусов Кельвина (-273 °С) (на чём и основан принцип сверхпроводимости), то в дальнейшем забудем про шкалу Цельсия, и будем пользоваться шкалой Кельвина.
Таким образом, начало видимого излучения абсолютно чёрного тела наблюдается уже при 1200К, и соответствует красной границе спектра. То есть, попросту говоря, красному цвету соответствует цветовая температура 1200К. Продолжая нагревать нашу спираль, замеряя при этом температуру, мы увидим, что при 2000К её цвет станет оранжевым, а затем, при 3000К — жёлтым. При 3500К наша спираль перегорит, так как будет достигнута температура плавления вольфрама. Однако если бы этого не произошло, то мы увидели бы, что при достижении температуры 5500К цвет излучения был бы белым, становясь при 6000К голубоватым, и при дальнейшем нагревании вплоть до 18000К всё более голубым, что соответствует фиолетовой границе спектра.
Эти цифры и назвали «цветовой температурой» излучения. Каждому цвету соответствует его цветовая температура. Психологически трудно привыкнуть к тому, что цветовая температура пламени свечи (1200К) в десять раз ниже (холоднее) цветовой температуры морозного зимнего неба (12000К). Тем не менее, это так, цветовая температура отличается от обычной температуры.
Свет пламени свечи
Натриевая лампа высокого давления
Какой свет лучше: теплый или холодный?
Сегодня с помощью освещения можно выгодно подчеркнуть любой интерьер. Так как в продаже появились такие источники света, как светодиоды, энергосберегающие лампы и пр. Но у них разные характеристики: одни дают холодный свет, другие – теплый. Какой лучше использовать? Правильный выбор начинается с понимания термина цветовая температура и нюансов ее восприятия глазами. Для начала разберемся, что такое свет. А это электромагнитные лучи с длиной волны в 440-700 нм. Только в таком диапазоне наши глаза могут воспринимать излучение. Нижние значения относятся к синей доле спектра, верхние – к красной части. Волны, имеющие длину вне этого диапазона, называются ультрафиолетовыми и инфракрасными. Белый свет, видимый человеком, является суммарной составляющей всех волн видимого спектра. Качество света определяется цветовой температурой. Это характеристика интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. По Планку цветовая температура равна температуре абсолютно черного тела, при которой цвет его излучения совпадает с цветом рассматриваемого источника света. Этот показатель обозначается T c и имеет единицу измерения Кельвин (K).
- 2500-2800K – очень теплое свечение;
- 2800-3500K – теплый свет;
- 3500 -5000K – нейтральное свечение;
- 5000K и выше – холодный свет.
Глаза человека способны приспосабливаться к цветовой температуре в диапазоне 3000-10000 K.
Какой свет лучше: теплый или холодный – не совсем правильный вопрос. Каждый из них применяется в определенной сфере. Так, в жилых помещениях должно использоваться три вида освещения: общее, рабочее и декоративное.
Теплый свет
Теплый белый свет с привычной желтизной комфортен и приятен для глаз. Такое освещение схоже с ранним солнечным утром или вечером перед закатом. В доме оно создает атмосферу тепла, уюта и открытости. Прекрасно подходит для общего освещения, которое можно создать с помощью галогенных, люминесцентных, светодиодных и обычных лампочек накаливания. При выборе источника надо обращать внимание на маркировку. Так, диапазон цветовой температуры теплого света – это 2100-3000 K.
Теплое освещение рекомендуется использовать там, где требуется создать комфортную, непринужденную или расслабляющую обстановку:
1. Гостиная. Здесь принято собираться по вечерам в тесном семейном кругу или дружеской компанией. При мягком освещении приятно поговорить, выпить чай, расслабиться после напряженного трудового дня.
2. Кухня . Это излюбленное место всех домочадцев. Теплый свет делает обстановку на кухне уютной и комфортной. Если источник расположить над обеденным столом, то блюда будут выглядеть очень аппетитными.
3. Ванная . Мягкое теплое освещение способствует лучшему расслаблению. Ведь так хорошо понежиться в ванне перед сном.
4. Спальня. Это место, где принято отдыхать в ночное время. Поэтому именно в спальне должна быть атмосфера спокойствия и домашнего уюта. Мягкий рассеивающий свет справляется с этой задачей очень хорошо.
5. Детская. Сегодня дети испытывают большие зрительные нагрузки. Поэтому в комнате ребенка должно быть освещение, способствующее расслаблению глаз.
При проектировании освещения в квартире надо продумать все детали, чтобы в помещении было комфортно. Если это делать самостоятельно, надо знать некоторые нюансы. Так, общее освещение должно давать равномерный, рассеивающийся свет по всему помещению. С такой задачей хорошо справляются люстры или светильники с несколькими лампами. Главное, чтобы источник не бросал тени и блики, иначе свет не будет рассеянным. Правильный выбор и размещение люстры преобразят интерьер и сделают атмосферу уютной и комфортной.
Белый свет
Белый свет можно условно разделить на естественный и нейтральный. Цветовая температура у таких источников варьируется в диапазоне 3000-4000 K. Бывает, нейтральный белый свет путают с холодным. Часто это происходит из-за того, что упаковка источника имеет белую или голубую маркировку. Но в спектре излучения ламп с нейтральной цветовой температурой нет голубого компонента. Поэтому при выборе источника надо обращать внимание именно на Кельвины, а не на цвет маркировки.
Белое освещение могут обеспечить галогенные, светодиодные и некоторые люминесцентные лампы. Если правильно расставить акценты, с их помощью создается дружеская, располагающая и даже интимная атмосфера. Использование белого света для общего освещения не лучшее решение, так как интерьер станет холодным и неуютным. Однако в рабочих зонах это будет вполне уместно.
Так, рабочее освещение рекомендуется создавать в таких помещениях, как:
1. Детская комната. Здесь его целесообразно использовать над рабочим местом ребенка. Такое освещение повышает контрастность предметов и линий, поэтому с ним удобнее читать, писать, работать с мелкими предметами.
2. Гостиная и спальня. Белый свет также лучше использовать в рабочей зоне, около кровати. Но такое освещение всего помещения может быть некомфортным для глаз.
3. Кухня. И здесь уместнее использовать белый свет над местом приготовления пищи.
4. Прихожая. Конечно, в коридорах можно использовать лампы с более низкой цветовой температурой. Но это не всегда комфортно в бытовом плане. Белый свет обеспечивает хорошую видимость, что может упростить некоторые задачи. Например, найти ключи, обуться ребенку и пр.
5. Рядом с зеркалом. Оборудовать источники белого света рядом с зеркальными поверхностями надо аккуратно, так как они имеют повышенную способность отражения и могут слепить глаза.
Рабочее освещение должно быть ярче общего. Его источниками выступают настольные лампы, торшеры, бра или точечные светильники.
Холодный свет
Холодный свет имеет цветовую температуру от 4100 до 6500 K. Такими параметрами в основном обладают люминесцентные лампы, светодиодные ленты. Холодное освещение создает ясную и чистую атмосферу, но утомительно для человеческих глаз. Поэтому его лучше использовать в качестве декоративной подсветки или в помещениях, где люди находятся редко.
Это могут быть:
1. Прихожая. Коридор используется недолго и нечасто. Холодный свет здесь можно использовать для ночного освещения.
2. Туалет. Здесь не предусматривается выполнение какой-либо работы и длительное нахождение, поэтому прохладный свет здесь будет уместен.
3. Ванная. Холодное свечение бодрит и способствует быстрому пробуждению, поэтому его можно использовать в зоне умывальника.
4. Кладовая.
Холодный свет сильно увеличивает контрастность и цвет предметов и линий, что некомфортно и неприятно для глаз, поэтому его не рекомендуется использовать для общего и освещения рабочих зон. Но при оборудовании декоративной подсветки ограничений практически нет.
При подборе освещения надо правильно рассчитывать мощность, расположение и цветопередачу всех источников. Ошибки в проектировании могут загубить даже самую роскошную идею. А грамотно расставленные акценты способны заметно преобразить любой интерьер. Один из лучших вариантов – комбинированное освещение: в жилых зонах использовать теплый свет, в рабочих — холодный.