Восприятие яркости и цветовой температуры освещения

Про такие достоинства светодиодного освещения, как низкое электропотребление, знает уже каждый, а вот то, что LED-лампы выпускаются в широком диапазоне цветовых температур, может оказаться для кого-то новой информацией.

• теплый белый (2700-3000К);
• нейтральный белый (3500-4000К);
• холодный белый (5500-9000К).

Моделируя цветовую температуру, можно добиться наиболее функционального освещения в зависимости от сферы использования. Бытует мнение, что для дома лучше подбирать лампы с «теплым» светом, для офисов и производственных помещений — с нейтральным или «холодным». Но никто не знает, от куда взята эта информация, и, тем более, почему данные правила работают не всегда.

Эксперимент с цветовой температурой

Голландский физик Ари Андриес Круитхоф провел ряд исследований и получил очень интересные результаты касательно влияния цветовой температуры на глаза человека и зрение. Эксперимент был прост: людям предлагалось посмотреть на источники света с различной цветотемпературой и оценить, насколько они комфортны для глаз. В результате ученый составил график, который показывает, что восприятие цветотемпературы зависит от степени освещенности. К примеру, лампочка с температурой 2700 К и освещенностью в 200 Лк в большинстве случаев будет комфортна для глаз. При этом если выбрать лампу в два раза мощнее, то ее свет будет казаться чересчур жестким и раздражающим.

Итог эксперимента: не только цветовая температура, но и яркость играют в восприятие света. Соответственно нельзя однозначно утверждать, что «теплые» лампы подходят только для дома, а «холодные» предназначены для офиса.

Кривая Круитхофа

По горизонтали — цветовая температура источника света (K), по вертикали — освещенность (Lx). Зона комфорта расположена в средней области, на пересечении этих параметров (белый участок на графике).

Почему глаз реагирует на освещенность по-разному?

На открытом пространстве и в помещении уровень освещенности может различаться во много раз. Радужка глаза человека реагирует на все малейшие изменения света, сокращаясь или расширяясь, благодаря чему она контролирует количество света, которое должно проникнуть в сетчатку глаза. Именно сетчатка содержит светочувствительные фоторецепторы, отвечающие за зрение (палочки и колбочки).

Количество попадающего в сетчатку света пропорционально диаметру зрачка. Если зрачок расширяется в два раза, в глаз попадает в четыре раза больше света. Зрачок может сужаться до 2 мм при очень ярком свете и расширяться до 8 мм при очень тусклом. Соответственно размер зрачка может изменяться в четырехкратном значении, а изменения на сетчатке — в шестнадцати-кратном значении. При этом разница в освещении на улице и в помещении может отличаться в 680 раз! Такую разницу в (в 42,5 раза) человеческий глаз скорректировать посредством сокращения радужки не может, что способствует активному взаимодействию между парами палочек и колбочек в самой сетчатке.

Сетчатка располагает порядка 6 миллионами колбочек и 119 миллионами палочек. Колбочки отличаются максимальной чувствительностью, считается, что именно они ответственны за цветное зрение. Палочки же отвечают за ночное зрение.

Как это влияет, когда человек смотрит на картины на открытом пространстве и в помещении? При ярком уличном свете зрачок сужается, но этого недостаточно, чтобы компенсировать уровень освещенности. В этом случае колбочки являются доминирующими, а палочки в меньшей мере влияют на общую реакцию. При этом свет, достигающий глаза, кажется белым.

Как только человек попадает в помещение, его зрачки увеличиваются в размере, стараясь пропустить максимальное количество света. При этом радужка не может поддержать нужный для сетчатки уровень света. В этом случае палочки, которые более чувствительны к голубому спектру, проявляют большую активность. Если свет цветовой температурой 6000 К на открытом воздухе казался белым, то в помещении кажется синим, а свет температурой 4700 К напротив начинает казаться белым. Попадая в еще более темное помещение, свет 4700 К будет казаться с голубым оттенком, а лампы цветовым потоком 3500 К — белыми.

Цветовая адаптация

Кривая Круитхофа показывает физиологические условия, влияющие на восприятие цветовой температуры, а цветовая адаптация обуславливает психологические особенности, играющие немаловажную роль.

Цветовой адаптацией называют восстановление баланса чувствительности радужки и сетчатки к цвету как к спектральной картине возникающих изменений. Мозг непрерывно обрабатывает потоки информации, которые поступают к нему через глаза. Иногда мозг «маскирует» некоторые полученные данные. Без этой «функции» большинство источников света доставляли бы человеку дискомфорт. К примеру, при работе лампы дневного света нам кажется, что комната освещена холодным белым светом, а на фотографии это же помещение будет иметь зеленые оттенки.

При сочетании цветовой адаптации с перепадами освещенности иногда происходят интересные эффекты. Ночью зажженные фары автомобиля будут казаться яркими и белыми, при этом днем они будут желтыми и тусклыми.

Так что же действительно белое и синее? Какое освещение более «правильное»? Однозначного и единого ответа тут нет, поскольку, опять же, все будет зависеть от уровня освещенности. При высоком уровне освещения (например, на улице) дневной свет 4500-6000К будет казаться белым, а в закрытых помещениях уже синим.

Дизайнерам, занимающимся подсветкой каких либо объектов или областей дневным светом, рекомендуется учитывать эту особенность в восприятии цвета человеческим глазом. Учитывать, как ярко освещено пространство, что именно они собираются подсветить и какого эффекта добиться, а также какую адаптацию прошли глаза зрителя (например, чтобы дойти до этого зала, зритель уже прошел тусклый коридор или несколько других залов, и его глаза «привыкли»).