Close

2018.04.11.

Színhőmérséklet

(Korrelált Színhőmérséklet [CCT])

A Berton Világítástechnika Kft. arra törekszünk, hogy ügyfeleinkkel együtt végiggondoljuk az alábbi szempontokat, a megvilágítandó objektumban végzett munkafolyamatokat (látási feladatokat), felhasználói szokásokat és igényeket, hogy mindezek tükrében közösen tudjunk jó döntést hozni a színhőmérséklet tekintetében.

Próbalámpa szolgáltatásunkat részben azért hoztuk létre, hogy partnereink valós körülmények között, akár több különböző színhőmérsékletű világítótestet is tesztelhessenek és ez által a végfelhasználók/dolgozók véleményét is ki tudják kérni. Végső soron minden világításkorszerűsítés célja (az energetikai és karbantartási költségek csökkentése mellett) az, hogy a felhasználóknak biztonságos kellemes közérzetet biztosítsunk az optimális fényviszonyokon keresztül.

Mi az a színhőmérséklet?

Az emberi szem által látható elektromágneses sugárzást (380 -780 nm hullámhosszúságú, azaz a „látható tartományba eső” elektromágneses sugárzást) nevezzük fénynek. Természetes világításról a napból származó fény esetén, mesterséges világításról pedig mesterséges fényforrásokból származó fény esetén beszélünk.  A Napból érkező fény színe folyamatosan változik a nap folyamán, napszaktól és légköri paraméterektől függően[1]:

* Évszaktól (napsugarak beesési szögétől) és a vizsgált időpontban adott légköri paraméterektől függően a délelőtti órákban 4000-10000K közötti színhőmérsékletű lehet a Nap fénye. Néhány tipikus érték ebben az időszakban: déli 12:00-kor nyári időszakban: ~4870K; borús égbolt: ~6000K; részben borús égbolt: ~7000K; kék égbolt: ~7500-10000K; nyílt tengeren és magas hegyekben akár 10000-20000K között is lehet a napfény színhőmérséklete.

 

Emelkedő hőmérsékletű feketetestek színe. Megj.: az ábra méréstechnikailag nem pontos

A fény színét „korrelált színhőmérséklettel” (CCT, Correlated Color Temperature) jellemezzük és Kelvinben[2] határozzuk meg. A lámpánk által kibocsájtott fény színét az abszolút fekete test sugárzó színéhez „korreláljuk” vagy közelítjük, amikor egy fényforrás (korrelált) színhőmérsékletét akarjuk meghatározni. A fekete testre gondoljunk úgy mint egy fémtestre melyet ha elkezdünk hevíteni, akkor annak színe a hevítés mértékétől (hőmérsékletétől) függően változik. Egy testet fokozatosan egyre melegebbre hevítve az eleinte vöröses, majd egyre sárgább, később szinte fehér lesz és ha el nem olvad akár még a kékes színt is elérheti. Látjuk tehát, hogy minél nagyobb a test hőmérséklete, színe annál inkább tolódik el a „meleg” érzetet nyújtó vöröstől a „hideg” érzetet keltő kék irányába.

Az alábbi papucs diagramban látható „fehér vonal” (Plank vonal) az ún. „abszolút fekete test sugárzó” különböző hőmérsékleteken észlelhető színének felel meg. A lámpánk által kibocsájtott fény színe jó közelítéssel megtalálható a Plank vonalon. Tehát a korrelált színhőmérséklet nem más, mint az abszolút fekete test sugárzó azon hőmérséklete, amelynél a fekete test színe legkevésbé tér el[3] a vizsgált fényforrás színétől.

CIE (1931) xy színtér, benne a Plank vonal és néhány korrelált színhőmérséklet vonala

3 színhőmérsékleti csoportot különböztünk meg:

  1. Melegfehér: CCT < 3300 K
  2. Semleges- vagy középfehér: 3300 K ≤ CCT ≤ 5300 K
  3. Hidegfehér: CCT > 5300 K

Milyen a megfelelő színhőmérséklet?

A színhőmérséklet emberre gyakorolt hatását több mint 70 éve kutatják. A fény színhőmérséklete kihat a közérzetünkre, idegrendszerünkre és befolyásolja a cirkadián ritmusunkat is („napi biológiai óránkat”). Mindezek miatt célszerű a munkahelyünkön, otthonunkban (és minden más területen, ahol sok időt töltünk) az optimális színhőmérséklet meghatározására kellő időt szentelni és döntésünknek megfelelő színhőmérsékletű termékekkel megvalósítani az elképzelésünket.

Meleg-, közép- és hidegfehér színhőmérsékletű fény

Ha elfogadjuk a kutatási eredményeket és azok következtetéseit, akkor néhány „ökölszabályt” betartva, a megfelelő színhőmérsékletet ki fogjuk tudni választani:

  1. A megvilágítás értéke (lux) és a megfelelő színhőmérséklet közötti összefüggés már létezik (lásd Kruithof kísérletek és Kruithof diagram):
    1. 300 lux megvilágítás alatt à ~2500-3000K
    2. 300-500 lux között à ~3000-4000K
    3. 500-1000 lux között à ~4000-5000K
    4. 1000 lux fölött à 5000K-t vagy hidegebb színhőmérsékletet válasszunk.
  2. Otthon: 3000K vagy alacsonyabb színhőmérséklettel világítsunk!
    1. Alacsony megvilágítás à meleg(ebb) színhőmérséklet. A természetben a színhőmérséklet csökkenésével a megvilágítási értékek is folyamatosan csökkennek. Otthonainkban kis teljesítményű világítóberendezéseket alkalmazunk és ennek megfelelően a megvilágítási szintek is alacsonyak (50-300 lux). Ilyen megvilágítási szintekhez, ha hideg-fehér fényforrásokat választunk (5300K fölött), akkor kifejezetten káros hatásnak tesszük ki az idegrendszerünket. A természetben sem fordul elő alacsony (300 lux alatti) megvilágítás és magas színhőmérséklet együttesen. Késő délután már csak ~2500-3500K közötti a napfény színhőmérséklete, napnyugtakor pedig lemegy egészen 1800K-ig. (További infóért lásd Kruithof kísérletek és Kruithof diagram.)
    2. Cirkadián ritmus: A hidegfehér fényben több a kék hullámhossz mint a melegfehér fényben. Az emberi szemben található ganglion sejtek kék hullámhosszakat érzékelve jelet küldenek az agyalapi mirigynek mely először csökkenti, majd leállítja a melatonin („alvás hormon”) termelését. Melatonin szintünk csökkenésével élénkek és éberek leszünk, míg a hormon újra termelésével és felhalmozásával ismét elálmosodunk. Így, ha otthonunkban hideg fehér színhőmérsékletű fénnyel világítunk lefekvés előtt akkor előfordulhat, hogy nehezen fogunk tudni elaludni. A meleg-fehér fényben kevesebb a kék hullámhossz (több viszont a zöld és/vagy piros). A kék hullámhosszak csökkenése azt is jelenti, hogy ganglion sejtjeink eljuttatják ezt az információt agyunkba, ahol újra beindul a melatonin termelés minek következtében könnyebben elalszunk. Mindez fordítva is igaz: ha a munkahelyünkön a mesterséges világítás dominál (azaz elenyésző a Napból származó fény) akkor ne válasszunk túlságosan meleg (3000K alatti) színhőmérsékletű lámpákat mert azok álmosító hatással lesznek ránk. Ilyenkor a szervezetünket „becsapja” a mesterséges világítás melegfehér színhőmérséklete és idő előtt beindul melatonin („alvás hormon”) termelésünk.
  3. A környezet hőmérsékleti viszonyai:
    1. Magas környezeti hőmérsékletű helyeken (pl.: kohászat, pékség, trópusi országok) előnyben részesítik a hidegfehér fényforrásokat
    2. Alacsony környezeti hőmérséklet esetén (pl.: hűtőkamrák, skandináv országok) a melegfehér fényforrásokat alkalmazzák előszeretettel
  4. A helységben/területen lévő felületek színei:
    1. Olyan térben, ahol elsődlegesen a meleg színek uralkodnak (piros, sárga, narancs), célszerű melegfehér fényforrásokat alkalmazni
    2. Hideg környezeti színek (kék, ibolya) esetén a hidegebb színhőmérsékletű fény a megfelelő

1000K – 10000K megjelenítve (1000K-es lépcsökben)

További információk:

A színhőmérsékletnek pszichológiai hatásai is ismeretesek. A melegfehér fény inkább nyugtató, ellazító hatású, míg a hidegfehér fény stimuláló, serkentő hatást vált ki. Ennek ismeretében például egyes gyorséttermek előszeretettel alkalmaznak hidegfehér fényforrásokat nagy megvilágítási szint mellett, serkentve ezzel a fogyasztókat arra, hogy minél gyorsabban fogyasszák el menüjüket, és adják át helyüket az újabb vásárlóknak. Az exkluzív (magasabb árfekvésű) éttermekben azonban nem a gyors vendégcsere a cél, hanem az, hogy a vendég minél több időt töltsön el az étteremben. Ennek érdekében melegfehér fényforrásokat alkalmaznak viszonylag kisebb megvilágítási szint mellett. A színhőmérséklet pszichológiai hatásait nemcsak a kereskedelemben, de az ipari termelésben is lehet alkalmazni. Vizsgálatok bizonyítják, hogy nagyobb színhőmérsékletű fényforrások esetén a termelékenység növelhető. Ez gazdaságilag előnyös lehet, de a dolgozók túlzott „stimulálása” hátrányokkal is járhat. Ennek ismeretében már vannak olyan munkahelyek, ahol a napszakhoz és a munkafolyamatokhoz illeszkedve folyamatosan változtatják a világítás színhőmérsékletét (ezt nevezi a szakirodalom „emberközpontú világításnak”). Munkakezdéskor és a munkaidő végén a melegfehér szín az uralkodó, míg a munkaidő többi részében a stimulálás érdekében a hidegebb színhőmérsékletet alkalmazzák.

A fentiekből kitűnik, hogy az optimális színhőmérséklet választás nagyon fontos. Ennek megvalósítására is vannak elvárások. Nem szerencsés, ha egy adott térben – a színhőmérséklet beállítására – eltérő színhőmérsékletű fényforrásokat alkalmazunk. Egy térrészben ugyanolyan színhőmérsékletű fényforrásokat kell alkalmazni, amennyiben a fényforrásokra közvetlen rálátás nyílik. Amennyiben a színhőmérséklet változtatását (keverését) különböző fényforrásokkal oldják meg, úgy gondoskodni kell arról, hogy a „színkeverés” valamilyen diffúz (szóró) felület mögött történjen meg úgy, hogy az eltérő színhőmérsékletű fényforrások önállóan ne legyenek felismerhetőek. A színtani tulajdonságok elemzésénél meg kell említenünk azt a tényt is, hogy a színhőmérséklet a látási folyamatokat is befolyásolja. A látásélesség növelésére elsődlegesen a melegfehér fényforrások hatnak kedvezően, míg az észlelés sebességét a hidegfehér fényforrások alkalmazásával növelhetjük. Ebből következően olyan helyeken, ahol az észlelés sebessége fontosabb, mint a látásélesség (pl. jégkorong), a hidegfehér fényforrásokat kell előnyben részesíteni. Ezt a legújabb szakmai kutatások is alátámasztják, aminek értelmében hidegfehér fényforrások alkalmazása esetén kisebb megvilágítási szint alkalmazása is megfelelő lehet indokolt esetben.


Berton világítótestek különböző CCT-vel, balról indulva: 6500K, 3000K, 4000K

Kruithof diagram:

Kruithof kutatásairól és magáról a diagramról több tudományos forrás is elérhető az Interneten.

[1] Forrás: Világítástechnika I., Dr. Borsányi János, Óbudai Egyetem (ÓE KVK 2018) és Georgia State University, Fizika és Csillagászat Tanszék, http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/coltemp.html (megtekintve: 2018.03.03, 01:08)

[2] A Kelvin SI-alapegység. A Kelvinben és a Celsius-fokban mért hőmérséklet-különbség számértéke azonos. A Kelvin-skála a Celsius-fokhoz képest 273,15 fokkal el van tolva. 0 K egyenlő az abszolút nulla fokkal (-273,15 °C).

[3] A definícióban szereplő „legkevésbé tér el” kifejezés azt jelenti, hogy az adott fényforrás színkoordinátái a Planck-vonal közelébe esnek. Az ábrán az azonos korrelált színhőmérsékletű pontokat egyenes szakaszok kötik össze.

Scroll Up
Ajánlatkérés
close slider

Név

Email cím

Telefonszám

Tárgy

Üzenet

Ellenörző kód

Kérjük minden mezőt töltsön ki. Köszönjük!