Освещение школьных классов и учебных аудиторий
Методический материал для руководств учебных заведений, сотрудников технического надзора и родительских комитетов. Будет интересен всем, кто интересуется качеством световой среды в помещениях, где он учится, работает и живет.
Рис. 1. Пример параметров световой среды в классной комнате, с люминесцентными лампами не соответствующей требованиям СП 52.13330.2016 цветопередачи Ra(CRI) < 60 и с устаревшими электромагнитными ПРА, из-за которых коэффициент пульсации освещенности превышает 30 %. Использован спектрометр Uprtek mk350n и люксметр-яркомер-пульсметр ЕЛАЙТ02
Содержит требования к документально подтверждаемым и проверяемым параметрам световой среды, шаблон протокола осмотра систем освещения и рекомендации по устранению несоответствий.
1. Требования к световой среде
Световая среда — совокупность измеряемых или описываемых влияющих на человека факторов окружающей среды, связанных с освещением.
1.1. Общие требования к параметрам световой среды для классов и учебных аудиторий
1.2. Дополнительные требования к светодиодным светильникам
2. Параметры световой среды: описание и способы определения
Параметры световой среды можно измерить или проконтролировать. Несоответствие является основанием для корректирующих действий.
2.1 Средний уровень освещенности парт в соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 не должен быть ниже 400 лк. Минимальная освещенность парт не должна быть ниже 90 % этой нормы.
Причиной несоответствия может быть постепенное снижение светового потока люминесцентных ламп. Если в помещении не работает более одной люминесцентной лампы, скорее всего, лампы заменяются при выходе из строя, а не по графику. В таком случае необходим приборный контроль освещенности.
Для визуального комфорта разница освещенности парт неважна, но доска должна быть освещена не хуже парт. По СП 52.13330.2016 освещенность центра доски не менее 500 лк. Часто норма не соблюдается из-за того, что для доски нет отдельного светильника. Общим освещением выполнить норму можно, увеличив количество потолочных светильников в полтора раза. Чего, конечно, не делается. И хорошо освещенные дети смотрят на плохо освещенную доску.
В вузах отдельного требования к освещенности доски нет.
Единственный способ определить освещенность — измерить люксметром из реестра средств измерений со свидетельством о поверке или сертификатом о калибровке. Люксметры, не имеющие таких документов, могут ошибаться на десятки процентов. А программы для смартфона, якобы измеряющие освещенность, ошибаются в несколько раз.
Рис. 2. Светотехнический расчет школьного класса в программе Dialux
Освещенность рассчитывается с помощью программы Dialux [1] (рис. 2) или вручную [2].
Размеры, расстановка парт и даже цвет стен в учебных учреждениях определены санитарными требованиями и однотипны. Это позволяет использовать упрощенную унифицированную методику оценки средней освещенности E парт. Для этого нужно суммарный световой поток F потолочных светильников разделить на площадь класса S и дополнительно умножить на поправочный коэффициент 0,6:
.
2.2. Коэффициент пульсации освещенности — параметр, влияющий на утомляемость зрения. Питание светильника переменным сетевым напряжением приводит к пульсациям освещенности под светильником с частотой 100 Гц. Пульсации незаметны, но затрудняют перевод и удерживание взгляда [3]. Глубина пульсаций зависит от источника питания светильника, ее можно измерить портативным люксметром-пульсметром.
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 устанавливают требования к уровню пульсаций освещенности в классных комнатах не выше 10 %; а в соответствии с ПП РФ № 1356 с 1 января 2020 года пульсации светового потока вновь приобретаемого осветительного оборудования должны быть не выше 5 %.
Коэффициент пульсаций люминесцентных ламп старого типа с электромагнитным ПРА (ЭмПРА) — 40…45 %, ламп накаливания — 10…15 %. У современных светодиодных светильников — обычно не выше 1…3 %. Однако и среди светодиодных светильников встречаются модели с упрощенным источником питания и пульсациями, не соответствующими нормам.
Высокий уровень пульсаций проявляется, когда светильник снимают на камеру смартфона (по изображению идут темные полосы), и виден на карандашном тесте (движущийся на фоне светильника карандаш, как под стробоскопом, будто замирает в некоторых положениях (рис. 3)).
Рис. 3. Уровень пульсаций 45,5 % освещенности для люминесцентного светильника с электромагнитным ПРА. И вызываемый этими пульсациями стробоскопический эффект при карандашном тесте [3].
Смартфон и карандаш — не средства измерения, результаты таких «проверок» показывают проблему, но не имеют юридической силы, однако являются достаточным основанием для измерения пульсаций с помощью прибора.
2.3. Индекс цветопередачи Ra ≥ 80 (или CRI ≥ 80) характеризует качество света, зрительный и эмоциональный комфорт. Он зависит от количества цветов радуги в спектре, определяет количество цветовых оттенков в сцене и соответствие этих оттенков тем, что видны под естественным освещением. Использование света высокой цветопередачи улучшает качество жизни, позволяет видеть больше и яснее. Использование источников света с низкой цветопередачей приводит к общему гнетущему впечатлению [4].
Рис. 4. Пример лампы с цветовым кодом в маркировке 765, что означает цветопередачу Ra = 70 и цветовую температуру КЦТ = 6500 К
CRI (color rendering index) — система индексов цветопередачи. Ra — наиболее важный общий индекс, значение которого нормируется. Правильно говорить о значении Ra, но производители светильников в паспорте часто пишут «CRI», не уточняя, что идет речь об Ra.
Для учебных классов и аудиторий СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 и СП 52.13330.2016 устанавливают норму Ra ≥ 80. Приобретение люминесцентных ламп с индексом цветопередачи менее 80 для государственных учреждений (школ, вузов, больниц и пр.) запрещает п. 2 Постановления Правительства РФ № 898 от 28 августа 2015 г., а использование светодиодных светильников с индексом цветопередачи менее 80 ограничено п. 24 Постановления Правительства РФ № 1356 от 10 ноября 2017 г.
(Добавлено 2021.04.28) В соответствии с п. 26 ПП РФ от 24 декабря 2020 г. № 2255 «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения» Общий индекс цветопередачи светильников со светодиодами должен составлять не менее 90 для светильников, применяемых в целях освещения в дошкольных, общеобразовательных, профессиональных образовательных организациях и образовательных организациях высшего образования.
Люминесцентные лампы и светодиодные светильники выпускаются с Ra ≥ 80, Ra ≥ 90 и даже Ra ≥ 95. Источники света с повышенной цветопередачей применяются при особенных требованиях к качеству света, к примеру в школьной художественной студии.
Наблюдения за тем, как выглядит, к примеру, кожа ладони под дневным светом и искусственным освещением, позволяют «на глаз» отличать свет с низкой и высокой цветопередачей. Но этот метод неточен. Значение цветопередачи можно определить только с помощью спектрометра.
2.4. Коррелированная цветовая температура (КЦТ), или цветовая температура, не выше 4000 К —важное требование. Холодный белый (т. е. с синим оттенком) свет цветовых температур 5000, 6000, 6500 К и т. д., особенно при низкой цветопередаче и освещенности, воспринимается как синюшный или «слепой» свет. А избыточное содержание синей компоненты в спектре вызывает нарекания у специалистов по нарушениям сна.
Теплый (т. е. с желтым оттенком) свет цветовой температуры 2700 или 3000 К допускается, но нравится не всем, так как кажется недостаточно ярким. Теплый свет целесообразно использовать вечером, но утром и днем при недостаточном уровне естественного освещения провоцирует сонливость и снижение работоспособности.
Не все предпочитают выраженно теплый или холодный свет. Нейтральный белый свет без синего или желтого оттенка с цветовой температурой 4000 К — обоснованный компромисс, устраивающий большинство. Это значение указывалось в рекомендациях гигиенистов, на основе которых составлялись нормативные документы. Свет этой цветовой температуры чаще других используют в общественных помещениях.
4000 К — типовое округленное значение, которому по ГОСТ Р 54350-2015 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний» соответствует диапазон 3710…4260 К. Этот допуск обоснован естественным разбросом параметров источников и разницей температуры света, идущего от светильника под разными углами. Поэтому если в паспорте указано 4000 К, а прямой замер спектрометром показывает, к примеру, 4100 К — несоответствия нет. Для сравнения с нормативом необходимо округлить значение КЦТ 4100 К до 4000 К и уже округленное значение должно соответствовать условию «не выше 4000 К».
Необходимо отметить, что требование к цветовой температуре не выше 4000 К устанавливается только для светодиодных светильников письмом Роспотребнадзора № 01/11157-12-32. Для люминесцентных светильников таких ограничений закон не устанавливает.
Так как устанавливается не конкретное значение цветовой температуры, а диапазон, возможно использование осветительных приборов с автоматически изменяемой цветовой температурой в течение суток.
2.5. Условный защитный угол светодиодных светильников не менее 90° означает запрет потолочных светильников, в которых видны не закрытые рассеивателем светодиоды.
Рис. 5. Слева направо: рассеиватель из матового пластика; из прозрачного пластика с призматическим тиснением; из прозрачного пластика с тиснением «колотый лед»
Рассеиватели из прозрачного пластика с тиснением в виде призм, «колотого льда», шагрени и пр. в некоторых случаях недостаточно снижают неприятную яркость светодиодов. Потолочные светильники с такими рассеивателями светят преимущественно под себя, в результате чего свет в помещении идет сверху вниз, создавая тягостное впечатление «как в колодце».
Рассеиватели из светорассеивающего пластика — матовые (диффузные, опаловые или молочные), обеспечивают больший зрительный комфорт, равномернее освещают рабочие поверхности и лучше освещают вертикальные поверхности. При выборе нового оборудования целесообразно выбирать матовые рассеиватели.
2.6. Габаритная яркость светодиодных светильников не выше 5000 кд/м 2 — условие, позволяющее смотреть на светильник без визуального дискомфорта. Такая яркость по порядку величины соответствует видимой изнутри помещения яркости оконного проема в солнечный день.
Для потолочных светильников с рассеивателем из матового пластика размерами 600 × 600 мм или 300 × 1200 мм габаритная яркость не превышает допустимые 5000 кд/м 2 , если световой поток не превышает 5000 лм. Этому требованию удовлетворяют почти все подобные светильники.
2.7. Условие неравномерности яркости светодиодных светильников Lmax:Lmin не более 5:1 является требованием использовать рассеиватель, за которым не видно неприятно ярких светодиодов.
Рис. 6. Светодиодный светильник и измерение неравномерности его яркости. Яркость измерена дистанционным яркомером LMK Mobile Advanced
Даже если ряды светодиодов через рассеиватель видны, но рассеиватель изготовлен из матового или опалового пластика, однородность яркости обычно соответствует требуемой.
Контраст яркостей на улице в солнечный день многократно превышает 5:1 и не является большой проблемой. Поэтому если пятна яркости на рассеивателе светодиодного светильника визуально не кажутся значительно ярче светящейся трубки люминесцентной лампы, то и беспокоиться об этом не следует.
2.8. Объединенный показатель дискомфорта UGR характеризует, как много светильников, вызывающих дискомфорт своей яркостью, находится в поле зрения ребенка. Самое большое значение UGR обычно для задних парт в больших классах.
UGR проверяется расчетом в специализированных программах, таких как Dialux, и не может быть проверен после установки светильников в классе.
Если проанализировать требования к расстановке парт и размерам класса из СанПиН 2.4.2.2821-10, окажется, что наиболее неблагоприятный для величины UGR случай — длинный класс с максимальным допустимым расстоянием от дальней парты до доски 8,6 м и тремя рядами двойных парт. На рис. 8 показан расчет UGR в таком классе, освещенном светильниками с довольно большим световым потоком 3600 лм и матовыми рассеивателями. Даже на последних рядах UGR не превысил максимально допустимое значение UGR = 19 из имеющего рекомендательный характер ГОСТ Р 55710-2013 и тем более соответствует требованию UGR ≤ 21 из обязательного к применению СП 52.13330.2016.
В маленьких классах с менее яркими светильниками или с другими типами рассеивателей UGR будет еще меньше. Расчет для худших условий показывает, что нет необходимости рассчитывать UGR для остальных классов, в которых он будет принимать еще меньшие, заведомо соответствующие норме значения.
Рис. 7. Расчет UGR для наиболее неблагоприятного случая в программе Dialux. UGR меняется от UGR = 12 на передних рядах до UGR = 18 для учеников на задней парте по центру, в поле зрения которых одновременно находится максимальное количество светильников
3. Что учесть при замене осветительного оборудования
3.1. Модернизация люминесцентных светильников
Недостаточная освещенность и низкая цветопередача исправляются заменой ламп. Предпочтительный цветовой код новых ламп — 840 (что означает Ra ≥ 80, КЦТ = 4000 К) или, если желательна повышенная цветопередача, 940.
Высокий коэффициент пульсаций светового потока исправляется заменой в люминесцентных светильниках электромагнитных ПРА (дросселей) на электронные, которые обеспечивают минимальные пульсации.
3.2. Замена люминесцентных светильников на светодиодные
О возможности использования светодиодных светильников в школах и вузах указано в письмах Роспотребнадзора № 01/11157-12-32 от 01.10.2012 «Об организации санитарного надзора за использованием энергосберегающих источников света» и № 01/6110-17-32 от 17.05.2017 «О возможности использования светодиодного освещения».
Светодиодный светильник при том же световом потоке потребляет минимум вдвое, а обычно втрое меньше электроэнергии, чем люминесцентный старого типа с электромагнитным ПРА. А параметры световой среды получаются не хуже, чем при использовании современных светильников с электронными ПРА и хорошими люминесцентными лампами.
Без ремонта потолка квадратные люминесцентные светильники легко заменяются на квадратные светодиодные, а вытянутые — на вытянутые.
3.3. Сертификация
Все светильники обязаны пройти сертификацию на соответствие требованиям ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования» и ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств» либо декларировать такое соответствие. Копия сертификата или декларации соответствия предоставляется производителем и должна храниться вместе с паспортами на светильники. Действительность сертификата проверяется в едином реестре сертификатов соответствия Федеральной службы по аккредитации по адресу 188.254.71.82/rss_ts_pub, действительность декларации проверяется по адресу pub.fsa.gov.ru/rds/declaration. Свидетельством того, что при сертификации светильники действительно проходили необходимые испытания, являются копии протоколов испытаний.
Наличие таких документов означает, что светильник не «ударит током» и что работа светильников в здании не помешает работе чувствительной к сетевым помехам техники.
С 2021 года вступает в силу технический регламент ТР ЕАЭС 048/2019 «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств», по которому устанавливаются обязательные требования светоотдачи (энергоэффективности), качества света (индекс цветопередачи) и ряд других эксплуатационных параметров. Сертификация по данным требованиям будет производиться на основании протоколов испытаний в фотометрических лабораториях.
Также есть добровольные (необязательные) формы сертификатов и заключений, подтверждающих что светильники «пахнут», «звучат» или «стимулируют развитие микрофлоры». К качеству, безопасности или эффективности освещения эти бумаги отношения не имеют.
В настоящее время не существует систем сертификации, подтверждающих, что светильник рекомендован для учебных заведений. Никто не вправе выставлять такие требования или давать такие рекомендации.
3.4. Требования к светильникам
Чтобы параметры световой среды в классе соответствовали установленным законом требованиям и не поступало обоснованных жалоб на «плохое освещение», светильник должен соответствовать следующим условиям:
- Индекс цветопередачи: Ra ≥ 80 или CRI ≥ 80 для светильников с люминесцентными лампами, и Ra ≥ 90 или CRI ≥ 90 для светодиодных светильников.
- Коэффициент пульсации освещенности (или светового потока): Кп ≤ 5 %.
- Коррелированная цветовая температура: КЦТ = 4000 К, или КЦТ менее 4000 К, или КЦТ, изменяемая в течение суток.
- Тип рассеивателя: матовый (или опаловый).
- Условный защитный угол: не менее 90° (т. е. не видно открытых светодиодов).
- Габаритная яркость: не более 5000 кд/м 2 .
- Неравномерность яркости выходного отверстия Lmax:Lmin не более 5:1.
Желательно, чтобы необходимые параметры указывались в паспорте светильника, так как паспорт является документальным подтверждением соответствия нормативам и при выявленном несоответствии позволяет требовать гарантийной замены оборудования.
3.5. Необходимое количество светильников
При установке новых светильников на места старых «один в один» освещенность не уменьшится, если световой поток новых светильников не ниже светового потока старых.
Если количество светильников меняется, необходимое количество новых светильников для достижения освещенности на партах не менее 400 лк можно определить по методике из п. 2.1.
Важное значение имеет эффективность, или световая отдача, светильника. Нельзя добиваться нужной освещенности, используя большое количество низкоэффективных светильников. В проекте межгосударственного стандарта ГОСТ 32498—20хх «Методы определения показателей энергетической эффективности искусственного освещения помещений» приводится требование к удельной установленной мощности ω, равной отношению суммарной мощности светильников в помещении P к его площади S:
В классных комнатах и аудиториях при использовании светильников с люминесцентными лампами удельная установленная мощность не должна превышать 13 Вт/м 2 , а при использовании светодиодных светильников — 8 Вт/м 2 .
ПП РФ №1356 устанавливает с 1 января 2020 года требование к типичным школьным светодиодным светильникам с матовым рассеивателем — иметь световую отдачу не менее 105 лм/Вт. Этого значения с небольшим запасом достаточно, чтобы соблюсти требования и по указанной выше установленной мощности, и по освещенности.
3.6. Экономическая целесообразность замены светильников на светодиодные
Требование к установленной мощности при использовании люминесцентных светильников не более 13 Вт/м 2 выполнимо только при использовании современных светильников, сопоставимых по стоимости со светодиодными. При этом, учитывая, что световая отдача светодиодных светильников все равно выше, целесообразно выбирать их.
Выбирая, оставить люминесцентные светильники старого типа или поставить светодиодные с меньшим энергопотреблением, нужно сравнить разницу цен на оборудование со стоимостью сэкономленной электроэнергии за предполагаемый срок службы.
Потребляемую за год электроэнергию Wгод можно рассчитать по формуле:
где P — суммарная мощность всех светильников в ваттах, tгод — время работы светильников за год в часах. По данным из проекта ГОСТ 32498—20хх, при 2-сменном режиме школы наработка tгод за год составляет 2250 часов.
При разнице энергопотребления в два раза и разумном сроке окупаемости светильников 3…5 лет стоимость замены может оказаться оправдана.
4. Юридические и этические аспекты
Проверить характеристики установленных светильников, а также создаваемую ими освещенность можно в темное время суток с помощью портативных приборов: люксметра, пульсметра и спектрометра. Протокол измерений имеет юридическую значимость, если приборы внесены в реестр средств измерений и имеют действующие свидетельства о поверке или калибровке.
В любом регионе есть представительства светотехнических компаний и лабораторий, которые по запросу пришлют в школу представителя с поверенными измерительными приборами.
Если люксметра, пульсметра и спектрометра найти не удалось, большинство параметров осветительной системы можно проверить на основании данных из паспортов светодиодных светильников и цветового кода в маркировке люминесцентных ламп.
Паспорта светильников, сертификаты соответствия и копии протоколов, на основе которых сертификаты выписаны, хранятся у завхоза или в бухгалтерии и могут быть затребованы для ознакомления. В паспортах должны быть приведены необходимые для составления протокола осмотра осветительной системы параметры. Дополнительным документом, иногда предоставляемым производителем, является протокол светотехнических испытаний светильника, подтверждающий указанные в паспорте характеристики. Этот комплект документов важен тем, что определяет ответственность производителя.
Выявленное несоответствие фактических, полученных измерениями, значений заявленным в паспортах светильников является основанием для гарантийной замены оборудования. Если производитель от ответственности отказывается, необходимо обратиться в Роспотребнадзор.
Если необходимые для соответствия санитарным нормам параметры в паспорте светодиодного светильника не указаны или указаны и не соответствуют нормативам, ответственность за несоответствие несет подписавший приказ о закупке.
Школа, возможно, не позволит представителям родительского комитета провести осмотр осветительной системы и не предоставит для ознакомления паспорта светильников, тем более для составления протокола. Но предложение родительского комитета такое обследование провести, несомненно, приведет к тому, что школа проведет обследование сама или закажет экспертизу. Что, в свою очередь, приведет к выявлению и устранению проблем.
Важно то, что определение несоответствия освещения нормативам не вызывает и не обостряет противостояния родители — школа, но направляет уже существующие отношения в конструктивное русло. Любые обстоятельства можно обсудить и решить ко всеобщему удовлетворению.
Если изменить не получается совсем ничего, можно согласиться с тем, что рано или поздно проведут капитальный ремонт здания и у следующего поколения учащихся освещение будет хорошим. А этому поколению вдобавок к высокой учебной нагрузке, чрезмерному использованию смартфонов и недостаточности прогулок придется пережить и низкое качество освещения.
5. Шаблон протокола осмотра осветительной системы
Пошаговое заполнение протокола осмотра позволяет найти проблемы осветительной системы и сделать однозначный вывод о необходимых мерах.
Если измерить некоторые параметры нет возможности, но расчет или экспресс-оценка показывают соответствие нормам, в протоколе отмечается, что претензий к этим параметрам нет. Результат оценки юридически не значим, но отсутствие претензий — значимо.
Рис. 6. Шаблон протокола осмотра. Ссылка на файл: yadi.sk/i/kVk2OAcyXMMFKw
Авторы
Марина Ивановна Васильева, disano@mail.ru; руководитель светотехнического отдела ООО «Арлайт Рус» Александр Дмитриевич Гончаров, Alexander_G_@mail.ru; Анна Вячеславовна Кистенева, anna.kisteneva@rambler.ru; главный конструктор ООО «Комплексные Системы» Станислав Александрович Лермонтов, gades2000@mail.ru; ведущий специалист ОАО «АСТЗ» Андрей Алексеевич Храмов, xa2@mail.ru; международный консультант по энергоэффективности Программы развития ООН Анатолий Сергеевич Шевченко, eneff@yandex.ru.
Под редакцией Антона Сергеевича Шаракшанэ, к. ф.-м. н., МГМУ им. И. М. Сеченова, ИРЭ РАН, iva2000@gmail.com
Данный документ имеет статус препринта, и опубликован для публичного обсуждения со всеми заинтересованными лицами и организациями.
Редакция v2.6 от 2021.04.28, лицензия: cc by
Благодарности
За помощь в работе выражаем благодарность родителям школьников Ивану и Светлане Черновым, Марии и Павлу Ярыкиным, Вадиму Григорову, главе представительства компании ERCO в России Роману Мильштейну, инженеру Владиславу Лямину.
Цветовая и коррелированная цветовая температура.
Мы часто слышим о цветовой температуре источников излучения, будь то мониторы, искусственные источники света и разные фазы дневного света. Например, при настройке монитора можно выбрать цветовую температуру, например, 5500, 6500 или 9300 Кельвинов, либо задать какую-либо другую, которая определяет цветность белого. Стандартизованный источник освещения А, под которым сравниваются образцы цвета, имеет цветовую температуру 2856 К. Кроме понятия «цветовая температура», существует еще и понятие «коррелированная цветовая температура». Так, стандартные источники D65 и D50 имеют коррелированные цветовые температуры 6500 и 5000 К. Рассмотрим, чем отличаются между собой цветовая и коррелированная температуры и каков физический смысл каждой из них.
Цветовая температура – это температура, до которой нагрето абсолютно черное тело. Абсолютно черное тело или полный излучатель или излучатель Планка – идеальный тепловой излучатель, спектральное распределение энергии которого зависит только от его температуры. Имеется в виду замкнутое пространство, стенки которого равномерно нагреты до температуры Т. Лучистый поток выходит через небольшое отверстие в стенке полости. Само отверстие является полным излучателем. Почему нас интересует излучение абсолютно черного тела? Дело в том, что цветности этих излучений при разных цветовых температурах похожи на цветности излучения ламп накаливания и цветности различных фаз дневного света. Отложив на цветовом графике цветовые координаты этих излучений, мы получим линию черного тела.
Когда цветность излучения какой-либо лампы совпадает с цветностью излучения абсолютно черного тела с температурой Т, считается, что это излучение имеет цветовую температуру Т. Если цветность излучения не совпадает ни с одной точкой линии черного тела, то выбирается ближайшая точка линии и по ней определяется коррелированная цветовая температура. Величина эта неоднозначна, поскольку два излучения могут иметь разное спектральное распределение энергии, но одинаковую коррелированную цветовую температуру. Соответственно, они будут по-разному передавать цвета освещаемых объектов.
К тому же, коррелированная цветовая температура одного излучения, рассчитанная на цветовых графиках разных колориметрических систем, будет разной. Чем более равноконтрастна система, тем точнее результат. Безусловно, для сравнения двух излучений по коррелированной цветовой температуре необходимо подобие их спектральных кривых. Все стандартные источники освещения, кроме А, имеют коррелированную цветовую температуру. При выборе цветовой температуры в настройках компьютерного монитора мы активизируем соответствующее соотношение интенсивностей излучения основных люминофоров, при которых белая точка будет иметь соответствующую цветовую температуру.
Таким образом, цветовая температура характеризует цветность излучения, а не его интенсивность. При увеличении цветовой температуры излучение изменяется от более теплого к более холодному.
www.fotopravka.ru
Цветовая температура
Цветовая температура (Тс), спектрофотометрическая или колориметрическая температура, параметр, характеризующий ход интенсивности I (l) излучения какого-либо источника с изменением длины волны l в оптическом диапазоне непрерывного спектра. Ц. т. принимают равной температуре абсолютно чёрного тела, имеющего в рассматриваемом интервале длин волн то же относительное распределение интенсивности (см. Планка закон излучения), что и данный источник. Ц. т. характеризует относительный вклад излучения данного цвета в излучение источника, т. е. видимый цвет источника. Понятие Ц. т. широко применяется в астрофизике, главным образом при изучении распределения энергии в спектрах звёзд.
slovari.yandex.ru
Цветова́я температу́ра (Тс) — характеристика хода интенсивности излучения источника света как функция длины волны в оптическом диапазоне. Температура абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение с той же хроматичностью (с той же цветностью), что и рассматриваемое излучение.
traditio-ru.org
Цветовая температура.
Цвет имеет непосредственное отношение к температуре. Когда пламя горит при высокой температуре, то оно имеет синий цвет. При низкой температуре горения цвет будет красный. Критерий измерения » Цветовая температура» используется для присвоения объективных числовых значений условиям освещения, при которых мы видим цвет. Цветовая температура выражается в градусах по шкале Кельвина и базируется на воображаемом объекте, называемом черным телом. Цветовая температура — это такая температура черного тела, при которой его энергетическая светимость равна энергетической светимости данного источника (например, лампы).
Солнце в полдень имеет цветовую температуру 5 000 К, а утром и вечером его температура составляет 4 000 К. Люминесцентная лампа дневного света имеет температуру 6 500 К. Такую же температуру имеет средний экран компьютера.
Чем ниже цветовая температура, тем цвет ближе к красному; чем выше цветовая температура, тем цвет ближе к синему. Это объясняет почему один и тот же красный элемент одежды будет выглядеть по разному на улице и внутри при люминесцентном освещении.
Что такое Коррелированная цветовая температура (ССТ) и как выбрать ее для освещения?
Нас все время спрашивают, какой должна быть правильная Цветовая температура и индекс цветопередачи (CRI) для различных приложений. Хотя есть эмпирические правила, которые обычно обеспечивают положительный результат, цвет может быть весьма субъективным понятием. Благодаря светодиодному освещению варианты стали практически безграничными. Поэтому выбор правильного цвета для вашего применения может быть довольно затруднительным.
В этой статье мы рассмотрим первую часть головоломки: выбор правильной цветовой температуры.
Что такое цветовая температура?
Так что же такое цветовая температура? Для наглядности, цветовая температура (Коррелированная цветовая температура, или КЦТ (CCT), в освещении — технический жаргон) является по существу мерой того, как появляется желтый или синий цвет света, излучаемый от лампочки. Он измеряется в единице Кельвина и обычно находится в пределах от 2200 до 6500 градусов Кельвина.
Теплые источники света, такие как лампы накаливания, имеют низкую цветовую температуру (2200-3000K) и излучают свет больше в красном/оранжевом/желтом диапазоне. Когда мы говорим о теплой цветовой температуре, представьте себе теплый свет огня в камине или хороший ресторан высокого класса со стильным тусклым освещением.
Один из лучших вопросов, который стоит задать себе при попытках понять, какова цветовая температура, является атмосфера, которую вы пытаетесь создать. Вы хотите пригласить человека в интимную обстановку? Встречать гостей в уютном вестибюле? Держать сотрудников или студентов начеку? Создать энергичную, чистую атмосферу? У вас есть идея и вы представляете ее. Подумайте о том, кто ваша аудитория и что вы хотите, чтобы они чувствовали, когда находятся в вашем здании.
Другой вопрос, какие цвета вы подчеркнете в вашем пространстве. Этот вопрос детальнее рассматривается в объяснении, что такое CRI, которое мы будем рассматривать в следующей статье, но цвет света по-прежнему играет роль. Если в вашем помещении есть синие, серебряные или белые цвета, возможно, вам импонируют более прохладные цветовые температуры. Если вас окружают деревянные тона, золото, или красные оттенки, значит, вам более близки теплые цветовые температуры. Конечно, есть исключения из правила, но зачастую это хорошая идея, чтобы выбрать цветовую температуру освещения, которая дополняет цвет окружающей среды. Также стоит отметить, что если в вашем окружении есть нейтральные тона, цвет освещения может легко варьироваться от теплого и приглушенного к более энергичному и активному.
Как выбрать цветовую температуру в зависимости от сферы применения
Предлагаем упрощенное руководство о том, какие цветовые температуры обычно работают лучше всего в зависимости от сферы применения.
Руководство по выбору цветовой температуры в зависимости от имеющейся задачи освещения
Можно сказать, что более прохладные цветовые температуры (3500-5000K +) работают хорошо в окружающей среде, где Вы хотите способствовать повышению бдительности или спокойствия. Точно так же более теплые (2200-3000K) цветовые температуры, – особенно те, которые с высокими параметрами по шкале R9 – работают хорошо с предоставлением ощущения теплоты и комфорта, аналогично с богатой палитрой теплых «деревянных» оттенков, позволяющих выявить любые детали.
В последнее время также отмечаются огромные улучшения в возможности сделать уличное светодиодное освещение динамичным посредством цветовой настройки. Хотя это, вероятно, выходит за рамки этой статьи, настраиваемый цвет светодиода может быть отличным вариантом, если необходимо, чтобы цветовая температура была точно набрана или изменялась с течением времени. Конкретные приложения, где предусмотрена возможность цветовой настройки, позволяют изменить цветовую температуру освещения в зависимости от времени суток, сезонов, или даже конкретных дисплеев продукта.
Даже с рекомендациями, данными выше, если бы мы могли подчеркнуть одну вещь, наиболее важную для выбора правильного цвета для вашего пространства, это звучало бы как издевательство. Каждый светодиод имеет свою собственную ДНК и является уникальным. У каждого производителя свои процессы и конструкции. Короче говоря, не все продукты 2700K или 4000K выглядят одинаково у разных производителей, поэтому приобретите несколько образцов и установите их в своем пространстве. Нет лучшей альтернативы проверенному способу — видеть что-то в своем собственном пространстве своими глазами.
Холодные источники света, такие как некоторые HID или люминесцентные лампы, имеют высокую цветовую температуру (> 4000K) и излучают больше света в синем диапазоне. Говоря о прохладной цветовой температуре, стоит представить себе белый или синий свет школьных коридоров или больниц.
Вопросы, которые необходимо задать при выборе цветовой температуры
Сфера применения
Рекомендованная цветовая темпеарутра
Пространство на открытом воздухе/парковка
Открытые площадки, освещение гаражей, освещение систем безопасности
Это – одна из сфер применения, где эффективность, как правило, в приоритете над цветовой температурой. Наше предпочтение — 3000-4000K, но более прохладные цветовые температуры в диапазоне 4000-5000K +, имеет тенденцию к более широкому распространению.
Розничная торговля
Общая розничная торговля
Выбор правильной цветовой температуры для розничной торговли обычно варьируется в зависимости от бренда, атмосферы и даже местоположения. К слову, большинство розничных торговцев в выбирают освещение в рамках диапазона 2700K — 4000K. Некоторые также предпочитают смешивать цветовые температуры.
Ювелирные витрины, особенно с алмазами (бриллиантами) или серебром
Более прохладные цветовые температуры в диапазоне 3500-4500K +
Ювелирные витрины, смешанные (комбинированные) металлы
Распространен принцип чередования теплых (2700K) и прохладных (4000K) температур на основе того, что демонстрируется
Рестораны высокого уровня
Отмечается тенденция к выбору более теплых (1800-2700K) цветовых температур, это хорошо работает.
Рестораны быстрой подачи (быстрого обслуживания)
Более теплые цветовые температуры также хорошо «работают» в ресторанах быстрой подачи, но свет не такой же теплый как в ресторанах высокого уровня. Стоит рассмотреть освещение в диапазоне 2700K — 3500K.
Подобно сфере розничных продаж, освещение отеля может значительно измениться в зависимости от бренда, атмосферы и местоположения. Однако более теплые цветовые температуры в диапазоне 1800-3000K хорошо подходят для вестибюлей гостиниц.
Прихожие и общие зоны
В целом, выдерживается принцип соответствия цветовой температуры прихожих и общих зон к лобби (главному вестибюлю).
Номера (гостевые комнаты)
Номера, как правило, оформляют светом в диапазоне 2700-3000K, создавая теплую, привлекательную атмосферу.
Коммерческий офис
Нейтральные и прохладные цветовые температуры (3000-4000K) обычно подходят для офисных помещений.
Здравоохранение
Более прохладные цветовые температуры (3500K к 5000K) хороши для создания чистой свежей атмосферы и обеспечения настороженности (бдительности) в больницах.
Школы и университеты
Более теплые цветовые температуры, как правило, хорошо подходят для обеденных зон. Стоит рассмотреть освещение в диапазоне 2700-3500K.
Общие помещения и классы
Прохладные цветовые температуры (3500-5000K) хороши для создания энергетической атмосферы и повышения внимания.
Коррелированная цветовая температура. Рассказываем просто о сложном!
Наш отдел часто сталкивается с заказчиками, закладывающими холодную коррелированную цветовую температуру (КЦТ) в школы, не подозревая о грядущем ухудшении оценок учеников и заголовков газет о снижении уровня образования населения 🙂
Конечно, это утрированные прогнозы для интригующего начала статьи, но не стоит недооценивать КЦТ при выборе светильников.
Помимо того, что в настоящее время существуют нормативные документы, обязующие использовать определенную КЦТ в зависимости от области применения, есть множество способов задействовать данный параметр для получения различных преимуществ: улучшить эмоциональное восприятие объектов, создать ощущение комфорта, повысить работоспособность и внимательность, выгодно сделать акцент на свежести продуктов, подчеркнуть элементы фасада и дизайн архитектуры и многое другое.
В данной статье мы разберем почему важно правильно подобрать КЦТ, что это такое и на что влияет.
Так что же такое коррелированная цветовая температура?
Цветовая температура предназначена для описания цветового внешнего вида источника света путем корреляции его с температурой абсолютно черного тела.
Измеряется цветовая температура по шкале, разработанной английским ученым Кельвином, в честь которого и названа единица измерения. Кельвин (К) является мерой температуры, как и градус Цельсия (°C). В пересчете 0 К = -273.15°C.
Ученый установил соответствие между температурой излучения черного тела и цветом получаемого им света.
Чем больше температура, тем холоднее свет.
Рис. 1 Шкала Кельвина
Вы не задавались вопросом, почему иногда встречается определение цветовая температура, а иногда коррелированная цветовая температура?
Цветовая температура источника света определяется точкой, соответствующей его цветности на линии черного тела (кривой Планка), нанесенной на цветовом графике Международной комиссии по освещению (МКО) [1]. Термин цветовая температура корректен в отношении тепловых источников света, например, ламп накаливания. Если же цветность излучения лампы искусственного света не совпадает ни с одной точкой линии черного тела, выбирается ближайшая точка линии и по ней определяется так называемая коррелированная цветовая температура [2]. В отношении светодиодов корректно употреблять термин коррелированной цветовой температуры.
Рис.2 График цветностей МКО 1931 г. с линией абсолютно черного тела
В зависимости от цвета излучения, КЦТ светодиодных светильников оценивается как теплая, нейтральная или холодная. Теплые цвета имеют температуру ниже 3300 К, нейтральные цвета 3300 К – 5000 К, холодные цвета более 5000 К [2]. Теплый свет ассоциируется с теплом пламени свечи, рассветом или закатом. Нейтральный свет с лунным. Холодный же с дневным светом или пасмурной погодой.
Рис.3 Градация КЦТ
Почему у светодиодных светильников бывает разная КЦТ?
Чтобы ответить на данный вопрос, разберемся с понятием длины волны λ (нанометры, нм) и спектром излучения белого светодиода.
После опыта по разложению солнечного света в спектр Исаака Ньютона в 1666 году, стало известно, что белый свет состоит из 7 основных цветов. Цвет луча света зависит от длины его волны, у красного волна самая длинная, а у фиолетового самая короткая.
Рис.4 Разложение белого света в спектр с помощью призмы
Белый свет у большинства коммерческих светодиодов получается смешением синего излучения кристалла (материал: InGaN/GaN, 400 – 480 нм) и желтого излучения люминофора (материал: YAG:Ce 3+ , 480 – 725 нм). Меняя эти пики по интенсивности различными способами, можно варьировать коррелированную цветовую температуру от более теплой к более холодной и наоборот.
Соответственно, если синий пик больше, то КЦТ холоднее, и наоборот, если желтый пик больше, то КЦТ теплее.
Рис.5 Принципиальная схема и спектр излучения белого светодиода [3]
Как измеряют КЦТ?
КЦТ можно определить двумя способами: либо при помощи специального прибора сразу получить координаты цветности, либо рассчитывать координаты по формулам [1].
В фотометрической лаборатории компании Diora коррелированную цветовую температуру и координаты цветности определяют с помощью многофункционального спектрорадиометра-колориметра «UPRtek PG200N» [4]. Измерения проводят в направлении оптической оси осветительного прибора после стабилизации светового потока. 
Рис.6 Общий вид UPRtek PG200N и вывод числовых и графических данных [4]
На графике цветностей МКО 1931 г. с нанесенными четырехугольниками допустимых отклонений КЦТ определяют, в какой из них попадает точка с найденными координатами цветности. При непопадании расчетной точки ни в один из четырехугольников, световой прибор считают не выдержавшим испытания [1].
Рис.7 График цветностей МКО 1931 г. с линией абсолютно черного тела и семейством четырехугольников допустимых отклонений КЦТ [1]
Как цветовая температура влияет на человека?
Множество исследований подтверждают влияние КЦТ на психическое и физиологическое состояние человека. Считается, что холодный свет оказывает активирующее воздействие, способствует повышению работоспособности, бдительности и эффективности. Теплый же свет оказывает релаксирующее воздействие, создает ощущение теплоты, уюта и комфорта.
Это связано с влиянием света, в особенности синей области спектра (430-470 нм), на циркадные ритмы в организме человека, поддерживающие основные функции, например, цикл сна и бодрствования. Основным регулятором циркадных ритмов является уровень гормонов мелатонина и кортизола, выделяемых шишковидной железой, в результате воздействия света на глаз. Что как раз-таки и влияет на скорость физиологических и зрительно-моторных реакций, сказывается на работоспособности и мозговой активности, мотивации и настроении [5].
В зависимости от определенного количества мелатонина в организме мы либо спим, либо бодрствуем, а синяя область спектра угнетает выработку мелатонина.
Поэтому даже в современных смартфонах имеется функция «Night Shift», понижающая цветовую температуру дисплея (синюю составляющую) в ночное время, что способствует выработке мелатонина, а он в свою очередь расслаблению и более быстрому засыпанию.
Также в настоящее время используются и совершенствуются светильники динамического освещения, изменяющие КЦТ в зависимости от времени суток и года, что в свою очередь опять же положительно влияет на активность и комфорт человека.
Как выбрать коррелированную цветовую температуру?
Для некоторых областей и типов помещений, есть обязательные и рекомендательные требования в нормативных документах. Например, в СП52.13330.2016, пункт 7.1.3 прописано, что в общественных зданиях с постоянным пребыванием людей КЦТ должна составлять не более 4000К.
Но есть и такие сферы, для которых нет однозначного ответа, например, архитектурное освещение.
При освещении архитектуры есть множество нюансов, на которые нужно обращать внимание.
Одним из них является цвет и материал фасада: так для здания из красного кирпича подходит теплый свет, а из голубого мрамора холодный [6]. Важно, чтобы при подсветке, цвет фасада корректно отображался. Если здание с синим фасадом, подсветить теплым «желтым» светом, в результате фасад будет казаться грязно-зеленым – испорченный вид и впечатление.
Также важно сохранять единый световой образ улицы и города – световой ансамбль. Правительство Москвы, например, одобрило постановление о концепции единой светоцветовой среды города. Не эстетично смотрится, когда здания, расположенные по одной улице, реализованы с разными подходами к освещению: один с контурной подсветкой, следом с RGB, а далее здание с акцентным освещением и при этом все задания еще и с разной яркостью.
При освещении автомобильных дорог допускается использовать любую КЦТ в диапазоне 2700К – 6500К. Часто используют комбинацию коррелированных цветовых температур для повышения внимательности водителей к требующим безопасности участкам дороги. Например, все дорожное полотно освещено температурой 5000К, а пешеходные переходы 2700К.
Так как часто нет однозначного ответа по подбору КЦТ, для удобства выбора подходящей, мы составили небольшой ряд вопросов:
Разумеется, необходимо знать, какой вид деятельности на объекте будет осуществляться: возможно это комната отдыха или медицинский кабинет, небольшой парк в спальном районе или предзаводской участок.
Какой эффект от искусственного освещения мы хотим получить?
Нужно ли нам повысить концентрацию и внимательность работников завода, или создать ощущение уюта и безопасности у посетителей парка, выделить активную спортивную зону, подчеркнуть свежесть продуктов.
Стиль интерьера/экстерьера, архитектуры, ландшафтного дизайна?
В разнообразии существующих стилей используются различные цвета и материалы, есть индивидуальное настроение и атмосфера, которые также можно выгодно подчеркнуть правильной КЦТ. Например, современным дизайнам подходит более холодная КЦТ, а классическим более теплая.
Световой ансамбль окружающего пространства?
Стоит обращать внимание и на то, насколько гармонично смотрится определенная КЦТ на рассматриваемом объекте, сочетается ли с пространственной композицией соседних зданий и сооружений.
Также выбирая подходящую КЦТ, стоит учитывать, что холодный свет воспринимается человеком ярче. То есть, в условиях одинаковой освещенности, при холодной КЦТ будет казаться светлее, чем при теплой.
В таблице ниже представлены рекомендуемые и обязательные КЦТ в зависимости от области применения:
Предлагаю для ознакомления пример визуализаций из светотехнического расчета торгового помещения, с использованием разной КЦТ: рыбы – 5000К, для всего торгового зала – 4000К, выпечки и фруктов – 3000К.
Заключение
Надеюсь, после прочтения данной статьи, вы узнали для себя что-то новое, выяснили что такое коррелированная цветовая температура, насколько она важна и как правильно ее применить!
Срок готовности проекта освещения вашего объекта на светильниках DIORA от инженеров нашего отдела проектирования систем освещения — от 3 дней.
Не стесняйтесь обращаться, мы открыты к диалогу и заряжены на совместный положительный результат!
Мы предлагаем профессиональные системы освещения для разных типов объектов. Система освещения включает в себя полноценный, продуманный проект освещения, а именно готовое решение, гарантировав заказчику результат.
Думаю стоит акцентировать внимание, что для правильной расстановки светильников лучше обращаться к специалистам, которые учтут все пожелания, проанализируют принятые решения на предмет соответствия требованиям нормативных документов и учтут нюансы, которые могут повлиять на конечный результат.
Мы выполняем проекты с соблюдением всех технических норм и стандартов. При этом никогда не забываем и об экономической оптимизации, чтобы вам после не приходилось переплачивать за электричество и обслуживание.