Теплый, холодный или нейтральный? Выбираем цветовую температуру освещения

Цветовая температура – это цвет света, измеряемый в кельвинах (К) и показывающий спектральный состав излучения, который служит основой для объективности цветопередачи окружающих предметов.

Для классификации цветовых вариаций света используется шкала цветовой температуры. Нижний ее предел – 800 К соответствует температуре неяркого света, излучаемого раскаленными до красного предметами, а верхняя точка шкалы – 20000 К, характеризует свечение неба на полюсах Земли.

Цветовые температуры более 5000 K называют «холодными цветами», а более низкие цветовые температуры – «теплыми цветами». Таким образом, низкая цветовая температура излучает тускло-красный свет, а высокая – почти белый и бело-голубой.

Человеческий глаз устроен таким образом, что способен улавливать малейшие отклонения цветовой температуры. Причем их диапазон достаточно широк – от 2500 до 10000 К, но наиболее комфортным для нашего глаза является освещение в диапазоне от 2500 до 7000 К. Все более высокие или более низкие значения могут вызвать дискомфорт, слабость или чрезмерное перевозбуждение.

Теплый спектр света характеризуется преобладанием желтых, лимонных, оранжевых и красных оттенков. В кельвинах теплому спектру соответствует свет в промежутке от 1000 до 3500 К. Такую цветовую температуру дает горение костра, спичек, свечей, а также маломощные лампы накаливания, газоразрядные натриевые и светодиодные лампы.

Холодный спектр света – это ярко белое освещение с голубым или даже синим оттенком в диапазоне 5000-10000 К. Иногда к холодному свету относят оттенки со спектром начиная от 6000 К и выше. В природе такое освещение практически не встречается, а среди искусственных источников его могут давать галогеновые лампы, ксенон и светодиоды. Чем выше цветовая температура, тем холоднее оттенок света, а интенсивный холодный свет в синем спектре является самым неприятным для глаз и может вызвать проблемы со зрением.

Нейтральный спектр света – это чисто белое освещение без каких-либо оттенков желтого или синего. Оно фактически является переходным от теплого к холодному и находится в диапазоне 3500-5000 К. Такой свет наиболее похож на дневной свет в погожую погоду и получить его можно с помощью различных источников света, начиная от галогенных, люминесцентных и газоразрядных ламп, и заканчивая современными светодиодами.

В зависимости от выбранного оттенка освещение может вызвать чувство комфорта или дискомфорта, определять уровень утомляемости, скорость реакции, влиять на эмоциональное состояние, внимательность, работоспособность, концентрацию, а также изменять визуальное восприятие окружающих предметов: цвета, формы и объема.

Цветовая температура оказывает влияние на восприятие интерьера и видимость на дорогах. А одни и те же предметы при использовании разных типов ламп могут выглядеть совершенно по-разному. Это свойство часто используют в своей работе дизайнеры и маркетологи, которые с помощью света оформляют комнаты и представляют товары с наилучшей стороны.

Внутреннее освещение

Если говорить об освещении внутренних помещений, то здесь выбор температуры света зависит от назначения комнаты.

Для освещения жилых помещений чаще всего предпочитают лампы с теплым цветом излучения. Оно способствует расслаблению, отдыху, положительно влияет на нервную систему и создает атмосферу уюта. Для его создания используются лампы с промежутком спектра от 2700 до 3500 К. Их мягкий желтый свет считается оптимальным для спален, гостиных, обеденных и столовых помещений, а также общественных мест: ресторанов, кафе, театров, зон отдыха, офисных приемных, магазинов одежды и аксессуаров, детских садов и больничных палат. А вот для офисов и производственных помещений использование теплого освещения считается неуместным, поскольку способствует снижению производительности и потере концентрации.

Теплые оттенки света олицетворяют природные материалы и в интерьере отлично сочетаются с элементами из древесины, ткани, соломы, кирпича и патинированного металла. В таком свете наиболее приятно воспринимаются пастельные и теплые цвета: желтый, бежевый, розовый, красный, оранжевый, а предметы холодных тонов визуально становятся более темными и «теплыми».

С точки зрения восприятия пространства, лампы теплого света уменьшают комнату, делая ее более тесной и уютной. Поэтому дизайнеры чаще используют светильники этой части спектра для небольших спален, гостиных и прихожих с интерьером в теплых тонах, а вот при использовании такого света в больших комнатах пространство будет сжиматься и выглядеть малоосвещенным.

Холодные оттенки (белый и голубой с промежутком спектра 5000-7000 К) возбуждают нервную систему, помогают собраться с мыслями, способствуют кратковременной концентрации внимания и интеллектуальной деятельности. Они мобилизуют, сосредоточивают, фокусируются на работе и хорошо детализируют объекты. Это яркий и интенсивный свет, традиционно используемый для выполнения кропотливых конструкторских чертежей, работы с мелкими деталями, а также другой краткосрочной работы, требующей высокой концентрации. Сферой его применения являются промышленные производственные линии, нуждающиеся в повышенной концентрации работников, диагностические помещения больниц, лаборатории, морозильные камеры и подобные помещения. Холодный белый свет может встречаться в офисах, классных комнатах, коммерческих и промышленных залах и очень темных помещениях, например подвалах. Он не искажает цвета и хорошо передает оттенки и текстуру. В ювелирном магазине такой свет подчеркнет блеск украшений, в музее представит экспонаты «в правильном свете», а «холодная» подсветка зеркал обеспечит максимально достоверную цветопередачу.

При этом холодный белый свет быстро утомляет, вызывает переутомление глаз, нервное напряжение и, наконец, снижение работоспособности, а при длительном воздействии провоцирует раздражение и депрессию. По этой причине холодное освещение, особенно с высокой цветовой температурой, не имеет повсеместного практического применения и используется в основном для специфических задач или для сочетания искусственного и естественного света в офисных зданиях и учебных заведениях.

В интерьере холодные тона зрительно расширяют пространство и применяются в освещении просторных помещений и больших залов. Холодный свет создает ощущение чистоты и поэтому часто используется в ванных комнатах, туалетах и кухнях. Он гармонично сочетается с интерьером в стиле хай-тек, минималистическими и футуристическими элементами, множеством геометрических фигур, углов, пластиковых или стальных конструкций и блестящих металлических поверхностей. Холодный свет визуально подчеркивает прохладную цветовую гамму. Синий, серый, голубой, а также определенные оттенки зеленого при таком освещении становятся более яркими и насыщенными, а теплые цвета наоборот – тусклыми и невыразительными.

Нейтральный белый свет (3500-4500 К) воспринимается нами как свет солнца, поэтому кажется абсолютно естественным и поэтому не имеет выраженного эффекта на самочувствие и работоспособность. Он помогает проснуться, взбодриться, сконцентрироваться, создает наиболее продуктивную рабочую атмосферу, сохраняет активность мозга, позволяет комфортно отдыхать и не нагружает зрение. Такой свет не искажает размеры помещений и цветопередачу, а палитра естественных оттенков света наиболее универсальна в использовании. Их монтируют дома, в офисе, производственных и административных помещениях, жилищно-коммунальном хозяйстве, исследовательских лабораториях, библиотеках, торговле и сфере развлечений, больницах и образовательных учреждениях, домашних рабочих кабинетах и в комнатах, выполняющих несколько функций одновременно (работа, отдых, прием пищи, детские игры и т.д.). Многочисленные исследования указывают на то, что именно нейтральный цвет света способствует максимальной производительности человека и даже небольшие колебания (до 3000 К) уменьшают производительность на 5-7% и способствуют снижению уровня работоспособности.

Различают также теплый белый свет с мягким желтым оттенком, который считается оптимальным для спальни, гостиной или детской комнаты, а также белый дневной свет с более прохладным оттенком, который больше подходит для кухни, кабинета или прихожей.

Может показаться, что именно нейтральный свет является наиболее оптимальным для человека. Но не следует использовать только этот спектр. На сегодняшний день наилучшим подходом считается комбинация света различной температуры и использование светильников с определенными лампами для разных функциональных зон. Так, для общего фонового освещения подойдут приборы с теплым диапазоном 2500-3500 К, домашний рабочий кабинет лучше осветить с помощью яркого нейтрального света температурой 3500-4000 К, а для настольных ламп оптимальными будут оттенки 4500-6000 К. Свет разного спектра оттенков является удобным и эффективным инструментом для зонирования помещений и отделения рабочих зон от зон отдыха.

А какую же цветовую температуру света наиболее целесообразно использовать для освещения улиц?

Вероятно, большинство людей в разных странах мира заметили, что свет на улицах населенных пунктов преимущественно желто-оранжевый. Но почему? Может быть, такой цвет призван добавить «тепла», когда люди возвращаются домой в темное время суток? Но ведь существуют исследования указывающие, что человеческий глаз воспринимает желтое освещение более тусклым по сравнению с белым. Тогда почему же уличное освещение не белое?

На самом деле, вопрос оптимальной цветовой температуры наружного освещения на сегодняшний день остается дискуссионным и до сих пор исследуется. Врачи, экологи, производители ламп и светильников, а также главы городов и стран часто имеют довольно разные мнения по этому вопросу и руководствуются разными мотивами, приводя разные аргументы в пользу своей точки зрения. Давайте попробуем разобраться в этом обилии исследований и мнений.

На сегодняшний день абсолютное большинство наружного освещения в разных странах мира представлено оранжево-желтым дуговым освещением из натриевого пара или бело-голубым дуговым освещением из пара ртути с различными добавками. Наиболее часто традиционные системы уличного освещения в качестве источника света используют газоразрядные лампы высокого давления, преимущественно натриевые и металлогалогенные. Первые наиболее распространены и излучают оранжевый или желтый свет именно в результате использования натриевых ламп, способных продуцировать только свет оранжевой гаммы.

Существует два типа указанных ламп: натриевые лампы низкого давления и натриевые лампы высокого давления. Первые были изобретены еще в 30-х годах ХХ века и получили распространение после Второй мировой войны из-за их низкого энергопотребления и длительного срока службы. Лампы высокого давления были созданы позже в 1970 году и с 80-х годов ХХ века начали широко использоваться в уличных фонарях. На момент установки натриевые лампы были гораздо эффективнее других вариантов ламп, доступных в то время, поскольку имели высокую светоотдачу, длительный срок службы и потребляли значительно меньше электроэнергии.

Натриевые лампы низкого давления имеют газоразрядную дуговую трубку из боросиликатного стекла, содержащую твердый натрий и небольшое количество неона и аргона, которые светятся, когда через них пропускают ток. Когда лампа впервые запускается, она излучает тусклый красно-розовый свет, а через несколько минут после того, как натрий нагревается и начинает испаряться, излучение становится ярко-желтым или желто-оранжевым. Натриевые лампы низкого давления создают практически монохроматический свет, из-за чего при таком освещении чрезвычайно трудно различать цвета – все вокруг выглядит желтым.

Натриевые лампы высокого давления излучают более широкий спектр света. В их конструкции используется дуговая трубка под давлением, содержащая натрий, ртуть и ксенон. При запуске лампы ксенон и ртуть сначала создают больше голубовато-белого цвета, но, когда натрий испаряется лампа начинает светиться желто-оранжевым светом и также обеспечивает неудовлетворительное качество цветопередачи.

Следует отметить, что существует натриевое освещение с цветокоррекцией. Однако такие лампы имеют более высокую стоимость, меньший срок службы и более низкую эффективность света, поэтому не могут конкурировать с натриевыми лампами высокого давления.

Натриевые фонари низкого давления чаще используются в Европе и применяются, как правило, для освещения под мостами, в туннелях или в качестве охранного освещения.

Натрий высокого давления используется чаще, поскольку имеет более высокую световую эффективность, потребляет меньше энергии и служит дольше. Он также отлично пропускает туман благодаря чему снижает вероятность дорожно-транспортных происшествий. Благодаря указанным характеристикам натриевые лампы до сих пор активно используются для наружного освещения дорог, парковочных площадок, территорий перед частными и многоэтажными домами, в парковых зонах, на летних площадках баров и кафе, а также других местах, где точность цветопередачи не очень важна.

А вот в местах, где не необходима четкая и качественная передача цвета, размера и фактуры, а также внимание к мелким и подвижным объектам чаще всего светят металлогалогенные лампы. Это газоразрядные лампы высокой интенсивности, содержащие азот, небольшое количество ртути и добавки галогенидов металлов (йодид натрия, йодид скандия и другие). Последние служат для коррекции светового спектра и влияют на область применения металлогалогенных ламп. Разработанные в 60-х годах ХХ века, они до сих пор остаются известными как один из самых эффективных источников белого света с высоким индексом передачи цвета и продолжают удерживать свою рыночную нишу благодаря уникальности характеристик. Современные металлогалогенные лампы доступны с коррелированной цветовой температурой от 3000 K до 20000 K. Они активно используются для освещения автострад, дорог, тротуаров, а также больших площадей коммерческих, промышленных и общественных мест: автостоянок, стадионов, спортивных и строительных площадок, фасадов мостов, памятников, фонтанов, магазинов, музеев, галерей, фотостудий и оранжерей. При этом металлогалогенные лампы достаточно дорогие и своей стоимостью в несколько раз превышают современные аналогичные светодиодные приборы, что существенно ограничивает их применение.

Таким образом, можно утверждать, что натриевые лампы до сих пор достаточно широко используются для уличного освещения, поскольку производят наибольшее количество света при доступной стоимости, потребляя наименьшее количество электроэнергии. Они не являются лучшими и не освещают улицы так хорошо, как другие виды ламп, однако являются дешевыми в эксплуатации и на момент установки были наиболее рентабельным выбором.

Но какая же цветовая температура уличного освещения лучшая?

Этот вопрос сложен и не имеет однозначного ответа. Главы государств и населенных пунктов, а также архитекторы и планировщики городов, стремясь минимизировать расходы государственных и местных бюджетов на уличное освещение и при этом обеспечить отличную видимость на улицах ночью, скажут, что белый свет обладает максимальными преимуществами энергоэффективности и воспринимается ярче. А медики и экологи будут приводить убедительные доводы в пользу теплых цветовых температур. И каждый из них будет прав.

С появлением светодиодных технологий мир светотехнической продукции разделился на «до» и «после». Они выигрывают по всем параметрам функциональности и внешнему виду и по праву занимают первое место в списке типов освещения. Светодиодные светильники имеют лучшее качество освещения, более длительный срок службы, обладают исключительными оптическими характеристиками при чрезвычайной энергоэффективности и могут работать в экстремальных условиях эксплуатации, освещая одинаково ярко туман, жару и мороз. В отличие от других видов, светодиодные источники света позволяют подобрать оттенок освещения в соответствии со спецификой места применения и даже переключаться между разными режимами света.

Разработаны они были в 1962 году, а к этому времени большинство уличных фонарей уже были либо установлены, либо планировались к установке. Кроме того, любая новая технология характеризуется высокой стоимостью и требует времени чтобы адаптировать ее для более широкого использования. В настоящее время светодиоды упали в цене и в разных странах мира началась постепенная замена устаревших систем освещения на новые. В результате освещение на наших улицах стало меняться с привычного желто-оранжевого на белое и в обществе стали обсуждать определенные «светодиодные проблемы».

Рекламные кампании повсеместно утверждают, что белый свет обеспечивает значительно лучшую видимость на дорогах, повышает внимание автомобилистов и пешеходов, воспринимается более естественным, увеличивает чувство безопасности участников дорожного движения и не искажает цветопередачу, являясь оптимальным при ночном дорожном освещении. И действительно, существуют исследования, указывающие, что белый свет, улучшает периферийное зрение водителей на 100%, увеличивает скорость их реакции, позволяет лучше распознавать опасности и сокращает время торможения на 25% по сравнению с оранжевым освещением. А это очень большая разница.

Сравнение между металлогалогенными и натриевыми лампами высокого давления показало, что при равных уровнях освещенности улица, освещенная ночью белым светом металлогалогенных ламп, воспринимается как более яркая и безопасная, чем та же улица, освещенная оранжевыми натриевыми лампами высокого давления. А это значит, что при использовании белого света можно снизить уровень яркости и обеспечить тем самым существенное энергосбережение.

И это чрезвычайно важный фактор в выборе цвета уличного освещения, поскольку энергоэффективность является одним из важнейших параметров уличного освещения. Известно, что источники белого света потребляют меньше электроэнергии, чем натриевые высокого давления. А поскольку люди воспринимают белый свет ярче, чем он есть на самом деле, то обеспечить необходимый уровень освещенности можно, сократив светоотдачу примерно на 30%.

Белый свет может обеспечивать экономию несколькими способами. Путем установки большего расстояния между светильниками, уменьшением высоты монтажа, а также установкой ламп меньшего напряжения при их замене. Таким образом можно извлечь выгоду от сокращения затрат на эксплуатацию, уменьшить выбросы CO₂ в атмосферу и при этом получать превосходное качество освещения. Белый свет также улучшает качество охранного видеонаблюдения и снижает уровень преступности, что также способствует экономии средств государственных и местных бюджетов. Исследования утверждают, что модернизировав старую осветительную установку, можно сократить энергопотребление на 43%, с новой установкой экономия увеличится до 56%, а если при этом применить высокоэффективные светодиодные источники света, то возможности экономии вырастут еще больше.

В результате, большинство стран, которые недавно модернизировали свое уличное освещение, заменив натриевые лампы высокого давления LED освещением, выбрали цветовую температуру в диапазоне от 4000 K до 6500 K. Однако тревогу начать бить медики. Они обратили внимание на то, что 29% светодиодного освещения спектра 4000 K излучается в виде синего света, который человеческий глаз воспринимает как резкий белый цвет. «Синие» светодиодные уличные фонари работают на длине волны, которая наиболее отрицательно угнетает мелатонин ночью и в 5 раз больше влияют на циркадные ритмы сна, чем обычные уличные фонари. Мелатонин не просто помогает нам уснуть, он обладает антиоксидантными свойствами, повышает иммунные функции, влияет на эмоции и регулирует определенные гормоны. А попадание такого света в дома людей может серьезно повлиять не только на режим сна, но и на здоровье в целом и привести к раку, ожирению, болезням сердца и диабету.

Американская медицинская ассоциация (AMA) указывает на то, что насыщенное синим светодиодное освещение может снизить остроту зрения, вызывать беспокойство и создавать опасность на дороге.

К медикам присоединились экологи и защитники природы. Они исследовали, что избыток синего и зеленого излучения светодиодов с люминофорным покрытием приводит также к увеличению светового загрязнения и вредного воздействия на окружающую среду. Световое загрязнение ухудшает видимость ночного неба и звезд, негативно влияя на астрономические исследования, а использование ночью света со спектром, близким к дневному, нарушает метаболический цикл растений и животных, особенно ночных. Яркий белый свет мешает им различать день и ночь, влияет на миграцию, охоту, размножение, сон, привлекает к источникам света и тем самым подвергает опасности. Сокращает популяции насекомых, кружащихся вокруг светильников до изнеможения и смерти или становящихся легкой добычей летучих мышей и этот факт сильно влияет на нашу экосистему.

И даже на дорогах освещение яркого белого цвета не всегда приносит только преимущества. Так, согласно впечатлениям многих людей, холодный белый цвет уличных фонарей может вызвать ослепляющие ощущения у водителей, которые ездят ночью, продлить время адаптации человеческого глаза к темноте, привести к чрезмерной усталости и увеличить отблески. В таких условиях неизменно снизится внимательность участников дорожного движения и их способность замечать людей и автомобили на расстоянии, что снизит безопасность вождения и может увеличить количество дорожно-транспортных происшествий. Кроме того, в дождливую и туманную погоду уличный светодиодный фонарь с высокой цветовой температурой обладает плохой проникающей способностью, что также влияет на безопасность пешеходов.

Учитывая это, Американская медицинская ассоциация (AMA) и Международная ассоциация темного неба (IDA) рекомендуют использовать для наружных осветительных установок цветовую температуру 3000 К или менее. Такой спектр человеческий глаз все еще воспринимает как «белый» свет, однако он заметно теплее по тону и имеет примерно 21% излучения в синей части спектра. Это излучение все еще остается очень голубым для ночной среды, но является существенным улучшением по сравнению с освещением 4000 K. А благодаря разным покрытиям энергоэффективность освещения 3000 K лишь на 3% меньше, чем 4000 K, при этом такой свет значительно приятнее для людей, уменьшает отблиски, оказывает меньшее влияние на дикую природу и наше физическое и психическое здоровье. При таком освещении глаз имеет более короткое время адаптации к темноте и высокую способность различать цвета при относительно высокой световой эффективности.

В отличие от синих оттенков, теплый желтоватый свет не подавляет секрецию мелатонина и не вызывает бессонницу. Он обладает лучшей проникающей способностью, создает меньшее световое загрязнение и смягчает вредное влияние на здоровье и экосистему.

Таким образом, можем заключить, что цветовую температуру необходимо выбирать исходя из конкретного места использования. Так, тепло-белые светодиодные уличные фонари с цветовой температурой 3000 K или менее – намного лучший вариант для общественных открытых мест, чем холодное белое освещение. Они излучают значительно меньшую часть голубого света, который незаметен глазу, и сейчас считаются лучшим вариантом для уличного освещения. Лампы и прожекторы теплых оттенков являются наиболее приемлемыми для освещения городских пространств, парковых зон, скверов, бульваров, аллей, летних площадок баров и кафе, а также территорий перед многоэтажными и частными домами. Такие цвета создают уютную атмосферу отдыха на улице и способствуют неторопливым прогулкам и созерцанию природы.

При наличии неудовлетворительных оптических условий, частых туманов или плохой видимости также используют теплые уличные светильники с температурой 2400-3000 К. Длина волны у теплого света значительно больше, чем у холодного и при плохой видимости именно теплые светильники помогают улучшить ситуацию.

Однако это не означает, что холодные и натуральные белые светодиодные лампы плохи. Они просто лучше подходят для применения в местах, требующих высокой концентрации внимания (участках дорог с высоким сообщением или сложной организацией движения), местах, не имеющих широкого охвата (подъезды к зданиям, грузовые доки, заправочные станции, места стоянок) или внутри помещений (ангаров или паркингов). Холодный свет также прекрасно подходит для применения с освещением, которое не горит всю ночь, например, для открытых спортивных стадионов, а также других мест, где необходимо осветить большую площадь.

Поэтому, если речь идет об освещении небольшой дороги в жилых районах и прилегающих к ней территорий, то самым распространенным выбором будет 4000 K, а для основных автомобильных дорог, шоссе и автомагистралей рекомендуется использовать более высокую цветовую температуру с диапазоном 5000-6500 К.

А для предотвращения светового загрязнения, минимизации отблесков и вредного воздействия на человека и окружающую среду все светодиодное освещение должно быть надлежащим образом экранировано и направлено прямо вниз.

Послесловие

Как видим, вопрос цветовой температуры света сложен и неоднозначен. С одной стороны, высококачественный белый свет является энергоэффективным световым решением, эффективно уменьшает суммы счетов за электроэнергию и техобслуживание, способствует концентрации внимания, повышает видимость на дорогах, улучшает визуальное восприятие объектов, периферийное зрение водителей и скорость торможения. А с другой стороны, наша зрительная система гораздо лучше приспособлена для восприятия ламп теплого желтого света, чем ламп белого света, содержащего избыток синего излучения, приводящего к сильному утомлению после кратковременного повышения внимания, и негативно влияющего на самочувствие людей и окружающую среду.

Учитывая указанные факторы, при выборе цвета внутреннего освещения следует руководствоваться функциональностью и назначением помещения, отдавая предпочтение для базового освещения нейтральному белому свету в диапазоне 3500-4500 К, дополняя его теплыми оттенками в местах отдыха и более холодными – в рабочих зонах.

А подбирая цвет наружного освещения, следует исходить из специфики местности и применять различные типы света, ориентируясь на рекомендованный стандарт с цветовой температурой 3000 K и ниже для освещения широких городских пространств и сельской местности, 4000 К – для освещения проезжей части улиц и прилегающих территорий и свет еще более холодных оттенков для главных автомобильных дорог, сложных транспортных развязок и участков с повышенным риском аварийности. При этом следует избегать освещения с высокой цветовой температурой, что излучает значительное количество синего света и приводит к ряду негативных последствий как для здоровья людей, так и для живой природы.