Co je náhradní teplota chromatičnosti?
Náhradní teplota chromatičnosti neboli CCT (Correlated Color Temperature) je parametr, kterým popisujeme barevný odstín bílého světla. Udává se v kelvinech (K) a říká, jaké teplotě ideálního absolutně černého tělesa se barva daného světelného zdroje nejvíce podobá.
Nižší hodnota CCT odpovídá teplejšímu, žlutému až oranžovému světlu, zatímco vyšší hodnota znamená chladnější bílé světlo s větším modrým nádechem. U LED osvětlení se běžně setkáme například s hodnotami 2700 K, 3000 K, 4000 K nebo 6500 K.
Stejný interiér osvětlený světlem 3000 K, 4000 K a 5000 K. Se vzrůstající CCT se vjem světla posouvá od teplejší bílé k chladnější.
Co je náhradní teplota chromatičnosti?
Náhradní teplota chromatičnosti je jedním ze základních parametrů používaných pro popis bílého světla.
Mezinárodní komise pro osvětlování CIE definuje CCT jako teplotu Planckova zářiče, jehož chromatičnost leží nejblíže chromatičnosti posuzovaného světelného zdroje.
V technické dokumentaci se používá:
CCT nebo Tcp
jednotka: kelvin (K)
CCT = Correlated Color Temperature = náhradní teplota chromatičnosti
Například údaj 3000 K tedy neznamená, že má LED dioda skutečnou fyzickou teplotu 3000 K. Znamená, že její barevný odstín se v kolorimetrickém prostoru nejvíce podobá záření ideálního černého tělesa zahřátého přibližně na tuto teplotu.
Proč se říká „náhradní“ teplota chromatičnosti?
Tady je důležitý rozdíl mezi teplotou chromatičnosti a náhradní teplotou chromatičnosti.
Teplota chromatičnosti Tc
Přesně se vztahuje na světlo, jehož chromatičnost odpovídá chromatičnosti Planckova zářiče při určité skutečné teplotě.
Náhradní teplota chromatičnosti Tcp – CCT
Používá se u zdrojů, jejichž chromatičnost neleží přesně na Planckově lokusu, ale nachází se v jeho blízkosti. Přiřadí se jim teplota nejbližšího Planckova zářiče.
To je typické právě pro LED diody, zářivky a další netepelné světelné zdroje. Jejich světlo nevzniká zahříváním materiálu na několik tisíc kelvinů, přesto lze jejich barevný odstín pomocí CCT prakticky popsat.
Proto je u LED správnější označení CCT
Běžné výrazy „barevná teplota“ nebo „teplota světla“ jsou praktické a srozumitelné. Technicky přesnější je však u LED právě náhradní teplota chromatičnosti.
Co je Planckův lokus?
Základem celé definice CCT je Planckův lokus, někdy označovaný také jako křivka černého tělesa nebo black body locus.
Jde o křivku v barevném prostoru CIE, která ukazuje, jak se mění chromatičnost záření ideálního černého tělesa při změně jeho teploty.
Planckův lokus v barevném diagramu CIE 1931. Černá křivka představuje barvu ideálního černého tělesa při různých teplotách. Příčné čáry jsou izotermy stejné náhradní teploty chromatičnosti.
Zdroj: PAR / Wikimedia Commons, public domain.
Při nízkých teplotách leží barva záření v červené až oranžové části. Se zvyšující se teplotou přechází přes žlutou a bílou směrem k namodrale bílé.
Právě nejbližší bod na této křivce je základem pro přiřazení CCT světelnému zdroji.
Proč se používají kelviny?
Kelvin je základní jednotka termodynamické teploty. Používá se proto, že koncept barevné teploty historicky vychází z barvy absolutně černého tělesa zahřátého na určitou teplotu.
Zjednodušená barevná škála Planckova zářiče. Se zvyšující se teplotou se jeho barva mění od oranžové přes bílou až k namodralému odstínu.
Zdroj: Deborah S Krolls / Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 3.0.
To vede k jednomu zdánlivému paradoxu:
nižší CCT → „teplejší“ barva světla
vyšší CCT → „studenější“ barva světla
Označení teplá a studená barva totiž vychází z psychologického vnímání barev, nikoli z fyzikální teploty.
Teplá, neutrální a studená bílá
Pro praktickou orientaci rozdělujeme bílé světlo podle CCT do několika oblastí. Hranice nejsou absolutní a v různých oborech se mohou mírně lišit.
Teplá bílá – přibližně 2700 až 3300 K
Má žlutější až lehce oranžový charakter. Často se používá v obytných interiérech, restauracích, ložnicích nebo všude tam, kde chceme vytvořit příjemnou a klidnou atmosféru.
Neutrální bílá – přibližně 3300 až 5000 K
Působí méně žlutě a má neutrálnější charakter. Typickým představitelem je světlo kolem 4000 K.
Studená bílá – nad přibližně 5000 K
Má výraznější chladný až namodralý charakter. Typické hodnoty jsou například 5000 K nebo 6500 K.
Tři reálné LED zdroje s CCT 3000 K, 4200 K a 6500 K. Rozdíl barevného vjemu je dobře viditelný i při stejném typu světelného zdroje.
Zdroj: Bech / Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 4.0.
Praktický výběr jednotlivých odstínů podrobněji rozebíráme také v článku Teplá bílá vs. studená bílá: kterou barvu vybrat?.
Jak se CCT určuje z barvy světla?
CCT se neurčuje pouhým pohledem na světelný zdroj. Vychází z jeho změřeného spektrálního rozložení výkonu.
Z naměřeného spektra lze vypočítat tristimulární hodnoty a následně souřadnice chromatičnosti v příslušném barevném prostoru CIE.
Zjednodušený postup je:
spektrální měření světelného zdroje
↓
výpočet tristimulárních hodnot CIE
↓
souřadnice chromatičnosti
↓
nalezení nejbližšího bodu Planckova lokusu
↓
náhradní teplota chromatičnosti CCT
CIE používá pro přesnou definici náhradní teploty chromatičnosti uniformnější chromatičnostní prostor odvozený od systému CIE 1976. Nejde tedy pouze o odečtení hodnoty z barevného obrázku.
Proč samotná CCT nestačí? Duv
Toto je jedna z nejdůležitějších technických vlastností, která se v běžných popisech světel často vynechává.
CCT popisuje chromatičnost pouze jedním číslem. Barva světla má ale v barevném prostoru dva rozměry. Dva světelné zdroje proto mohou mít prakticky stejnou CCT, a přesto mohou mít viditelně odlišný odstín.
Pro popis druhého směru se používá veličina Duv, která vyjadřuje vzdálenost chromatičnosti světelného zdroje od Planckova lokusu.
Duv ≈ 0
Chromatičnost leží velmi blízko Planckova lokusu.
Kladné Duv
Chromatičnost leží nad Planckovým lokusem a světlo se může posouvat směrem k lehce zelenému odstínu.
Záporné Duv
Chromatičnost leží pod Planckovým lokusem a světlo se může posouvat směrem k růžovému až purpurovému odstínu.
Proto například dvě LED označené jako 3000 K nemusí vedle sebe vypadat úplně stejně. Jedna může působit lehce zeleněji a druhá lehce růžověji, přestože jejich CCT je téměř totožná.
CCT + Duv popisují bílý bod lépe než samotná CCT
CCT říká především polohu podél Planckova lokusu. Duv doplňuje informaci o tom, jak daleko a na kterou stranu od něj skutečná chromatičnost leží.
Právě proto se při přesném kolorimetrickém měření světelných zdrojů sleduje kromě CCT také jejich chromatičnost a případně Duv.
CCT, Duv a MacAdamovy elipsy
Duv není totéž jako tolerance barev MacAdam, i když oba parametry souvisejí s chromatičností.
CCT
Popisuje polohu barevného bodu především ve směru podél Planckova lokusu – například 2700 K, 3000 K nebo 4000 K.
Duv
Popisuje vzdálenost světelného bodu od Planckova lokusu.
MacAdam / SDCM
Popisuje toleranci a rozptyl chromatičnosti kolem požadovaného barevného bodu. Čím menší počet kroků SDCM, tím přesnější barevná shoda mezi jednotlivými LED.
Pro svítidla instalovaná vedle sebe je právě malá tolerance chromatičnosti důležitá. I relativně malý rozdíl může být na dvou sousedních rovnoměrných svítících plochách dobře viditelný.
Stejná CCT neznamená stejné spektrum
Náhradní teplota chromatičnosti nepopisuje celé spektrum světla. Jde pouze o parametr chromatičnosti výsledného bílého bodu.
Dva světelné zdroje mohou mít například shodnou CCT 4000 K, ale jejich spektrální složení může být velmi rozdílné.
Spektrum bílé LED s CCT přibližně 4000 K. Výrazný vrchol v modré oblasti pochází z LED čipu, zatímco širší část spektra vytváří luminofor.
Zdroj: Lamiot, Bech / Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 4.0.
Například:
- žárovka,
- LED,
- zářivka,
- výbojka,
- nebo směs několika LED kanálů
mohou mít podobnou chromatičnost a podobnou CCT, přestože způsob, jakým vytvářejí jednotlivé vlnové délky, je zcela jiný.
Stejná CCT ≠ stejné spektrum
Stejná CCT ≠ stejné podání barev
CCT není totéž co CRI
Náhradní teplota chromatičnosti popisuje barvu samotného světla. Neříká ale, jak věrně budou pod tímto světlem vypadat barvy předmětů.
K tomu se používá například index podání barev CRI.
CCT 3000 K
Říká: světlo má teple bílou chromatičnost.
CRI 94 Ra
Říká: světelný zdroj dokáže velmi věrně reprodukovat barvy ve vztahu k příslušnému referenčnímu zdroji.
LED s CCT 3000 K tak může mít například CRI 80 i CRI přes 90. Barevný odstín světla může na první pohled působit podobně, ale osvětlené materiály a barvy mohou vypadat rozdílně.
Jak se náhradní teplota chromatičnosti měří?
CCT se přesně určuje pomocí zařízení schopného změřit spektrální rozložení světla, například spektrometru nebo spektroradiometru.
U laboratorního měření se získá spektrum světelného zdroje, ze kterého lze vypočítat například:
- CCT,
- souřadnice chromatičnosti x, y nebo u′, v′,
- Duv,
- CRI,
- další metriky podání barev,
- a přesné spektrální charakteristiky.
U svítidel lze spektrální měření provádět například v integrační kouli, kde se současně stanovuje i celkový světelný tok.
CCT není hodnota „odhadnutá podle barvy“
Technický údaj CCT vzniká výpočtem z naměřené chromatičnosti světelného zdroje.
CCT a Tunable White
U běžného LED svítidla je náhradní teplota chromatičnosti pevně daná použitým LED modulem. Technologie Tunable White umožňuje CCT během provozu měnit.
Nejčastěji se používají minimálně dva LED kanály s rozdílnou chromatičností, například:
teplý LED kanál
+
studený LED kanál
↓
proměnná CCT výsledného světla
Změnou poměru výkonu obou kanálů lze plynule posouvat výslednou chromatičnost mezi teplým a studeným bodem.
Takové řešení umožňuje například ráno nebo během práce použít chladnější světlo a večer přejít k teplejšímu odstínu.
Svítidla lampax s funkcí Tunable White umožňují podle konkrétní varianty měnit CCT v rozsahu přibližně 2700–6500 K.
Náhradní teplota chromatičnosti u svítidel lampax
U našich svítidel používáme jako standard pro obytné interiéry teplou bílou 3000 K. Tento odstín dobře funguje v kombinaci s masivním dubem a dalšími přírodními materiály.
U vybraných svítidel lze objednat také:
- 4000 K – neutrální bílou,
- nebo Tunable White 2700–6500 K s nastavitelnou CCT.
Při hodnocení světla ale nesledujeme pouze samotnou CCT. Důležité je také spektrální složení, barevná stabilita a podání barev. Proto používáme LED komponenty s vysokým CRI a výsledné světelné parametry svítidel ověřujeme měřením.
U standardního světla 3000 K dosahují naše LED vysokého podání barev až 94 Ra, takže přírodní dřevo, textilie, pokožka nebo potraviny působí pod světlem přirozeně.
Praktičtější vysvětlení výběru CCT najdete také v článku Co je světelný tok a náhradní teplota chromatičnosti?.
Často se ptáte
Co je náhradní teplota chromatičnosti jednoduše?
Náhradní teplota chromatičnosti neboli CCT popisuje barevný odstín bílého světla. Udává se v kelvinech a porovnává barvu světelného zdroje s barvou ideálního černého tělesa.
Co znamená CCT?
CCT je zkratka anglického termínu Correlated Color Temperature, česky náhradní teplota chromatičnosti.
Proč se používá slovo „náhradní“?
Protože například LED není skutečné černé těleso zahřáté na několik tisíc kelvinů. Její chromatičnosti pouze přiřadíme teplotu Planckova zářiče, jehož barva je jí nejbližší.
Je 3000 K teplé nebo studené světlo?
3000 K je teplá bílá. Má mírně žlutý až teplý odstín a velmi často se používá v obytných interiérech.
Je 4000 K neutrální bílá?
Ano. Světlo kolem 4000 K se běžně označuje jako neutrální bílá a působí méně žlutě než 3000 K.
Proč je 6500 K studenější, když má vyšší teplotu?
„Teplá“ a „studená“ barva jsou psychologická označení barevného vjemu. Fyzikálně má Planckův zářič s vyšší teplotou skutečně vyšší teplotu, ale jeho světlo se posouvá směrem k bílé a modré, které subjektivně označujeme jako studené barvy.
Mohou dvě LED 3000 K svítit trochu jinou barvou?
Ano. Stejná CCT nezaručuje zcela stejnou chromatičnost. Rozdíl může způsobit například jiné Duv nebo výrobní tolerance LED popisovaná pomocí MacAdamových elips.
Co je Duv?
Duv popisuje vzdálenost chromatičnosti světelného zdroje od Planckova lokusu. Kladné hodnoty leží nad lokusem, záporné pod ním. Společně s CCT proto poskytuje přesnější popis bílého bodu.
Znamená stejná CCT také stejné spektrum?
Ne. Dva světelné zdroje mohou mít stejnou CCT, ale velmi rozdílné spektrální složení. To je jeden z důvodů, proč je vedle CCT důležité sledovat také podání barev a další kvalitativní parametry světla.
Je CCT totéž co CRI?
Ne. CCT popisuje barevný odstín světla. CRI hodnotí, jak věrně světlo reprodukuje barvy osvětlených předmětů.
Jak se náhradní teplota chromatičnosti měří?
CCT se určuje z naměřeného spektra světelného zdroje. Z něj se vypočítají souřadnice chromatičnosti a následně se určí nejbližší bod na Planckově lokusu.