Цветовая температура


Цветовая температура источника света — это температура идеального излучателя черного тела , излучающего свет цвета, сравнимого с цветом источника света. Цветовая температура — это характеристика видимого света , имеющая важные применения в освещении , фотографии , видеосъемке , издательском деле , производстве , астрофизике , садоводстве., и другие поля. На практике цветовая температура имеет смысл только для источников света, которые на самом деле несколько близко соответствуют цвету какого-либо черного тела, т. е. свет в диапазоне от красного до оранжевого, от желтого до белого и до голубовато-белого; нет смысла говорить о цветовой температуре, например, зеленого или пурпурного света. Цветовая температура обычно выражается в кельвинах с использованием символа K, единицы измерения абсолютной температуры.

Цветовые температуры выше 5000 К называются «холодными цветами» (голубоватыми), а более низкие цветовые температуры (2700–3000 К) называются «теплыми цветами» (желтоватыми). «Тепло» в этом контексте является аналогией излучаемого теплового потока традиционных ламп накаливания , а не температуры. Спектральный пик света теплого цвета ближе к инфракрасному, и большинство естественных источников света теплого цвета излучают значительное количество инфракрасного излучения. Тот факт, что «теплое» освещение в этом смысле на самом деле имеет «более холодную» цветовую температуру, часто приводит к путанице. [1]

Цветовая температура электромагнитного излучения , испускаемого идеально черным телом , определяется как температура его поверхности в градусах Кельвина или, альтернативно, в микрообратных градусах (майредах). [3] Это позволяет определить стандарт, по которому сравниваются источники света.

Поскольку горячая поверхность излучает тепловое излучение , но не является идеальным излучателем черного тела, цветовая температура света не является фактической температурой поверхности. Свет лампы накаливания является тепловым излучением, а лампа близка к идеальному излучателю черного тела, поэтому ее цветовая температура по сути является температурой нити накала. Таким образом, относительно низкая температура излучает тусклый красный цвет, а высокая температура излучает почти белый цвет традиционной лампы накаливания. Металлурги способны судить о температуре горячих металлов по их цвету, от темно-красного до оранжево-белого, а затем до белого (см. Красное каление ).

Многие другие источники света, такие как люминесцентные лампы или светоизлучающие диоды ( СИД ), излучают свет в основном за счет процессов, отличных от теплового излучения. Это означает, что испускаемое излучение не соответствует форме спектра черного тела . Этим источникам назначается так называемая коррелированная цветовая температура (CCT). CCT — это цветовая температура излучателя черного тела, которая для человеческого восприятия цвета наиболее точно соответствует свету от лампы. Поскольку такое приближение не требуется для лампы накаливания, CCT для лампы накаливания представляет собой просто ее нескорректированную температуру, полученную в результате сравнения с излучателем черного тела.

Солнце близко приближается к излучателю черного тела. Эффективная температура, определяемая суммарной мощностью излучения на единицу площади, составляет около 5780 К. [4] Цветовая температура солнечного света над атмосферой составляет около 5900 К. [5]


Пространство цветности CIE 1931 x, y , также показывающее цветности источников света черного тела с различными температурами ( планковское геометрическое место ) и линии постоянной коррелированной цветовой температуры .
Кривые зависимости яркости черного тела (B λ ) от длины волны (λ) для видимого спектра . Вертикальные оси графиков закона Планка, составляющих эту анимацию, были пропорционально преобразованы, чтобы сохранить равные площади между функциями и горизонтальной осью для длин волн 380–780 нм. K указывает цветовую температуру в кельвинах , а M указывает цветовую температуру в обратных микроградусах.
Оттенки планковского локуса в линейной шкале (значения в кельвинах)
Сравнение цветовой температуры обычных электрических ламп
Сравнение цветовой температуры обычных электрических ламп
Дом наверху кажется светло-кремовым в полдень, но здесь он кажется голубовато-белым в тусклом свете перед восходом солнца. Обратите внимание на цветовую температуру восхода солнца на заднем плане.
Логарифмические графики пиковой длины волны излучения и мощности излучения в зависимости от температуры черного тела . Красные стрелки показывают, что черные тела 5780 К имеют пиковую длину волны 501 нм и мощность излучения 63,3 МВт/м 2 .
Диаграмма Джадда (r,g). Концентрические кривые указывают на локусы постоянной чистоты .
Треугольник Максвелла Джадда. Планковское локус серого цвета. Перевод из трилинейных координат в декартовы координаты приводит к следующей диаграмме.
Пространство однородной цветности Джадда (UCS) с планковским локусом и изотермами от 1000 до 10000 К, перпендикулярными геометрическому месту. Джадд рассчитал изотермы в этом пространстве, прежде чем перевести их обратно в пространство цветности (x, y), как показано на диаграмме в верхней части статьи.
Крупный план планковского локуса в CIE 1960 UCS с изотермами в болотах . Обратите внимание на равномерный интервал между изотермами при использовании обратной температурной шкалы и сравните с аналогичным рисунком ниже. Равномерное расстояние между изотермами на геометрическом месте означает, что шкала болот является лучшей мерой воспринимаемой цветовой разницы, чем шкала температуры.
Диаграмма МакАдама «равномерная шкала цветности»; упрощение UCS Джадда.
Крупный план CIE 1960 UCS . Изотермы перпендикулярны планковскому локусу и нарисованы, чтобы указать максимальное расстояние от локуса, которое CIE считает коррелированной цветовой температурой значимой:
Расчет CCT T c , соответствующей координате цветности в CIE 1960 UCS.
Характерные спектральные распределения мощности (SPD) для лампы накаливания (слева) и люминесцентной лампы (справа). По горизонтальной оси отложена длина волны в нанометрах , а по вертикальной оси показана относительная интенсивность в произвольных единицах.