La temperatura de color de una fuente de luz es la temperatura de un radiador ideal de cuerpo negro que irradia luz de un color comparable al de la fuente de luz. La temperatura del color es una característica de la luz visible que tiene aplicaciones importantes en iluminación, fotografía, videografía, publicación, fabricación, astrofísica, horticultura y otros campos. En la práctica, la temperatura de color es significativa solo para fuentes de luz que de hecho se corresponden de algún modo con la radiación de algún cuerpo negro, es decir, aquellos en una línea de rojo / naranja a través de amarillo y más o menos blanco a blanco azulado; no tiene sentido hablar de la temperatura de color de, por ejemplo, una luz verde o púrpura. La temperatura de color se expresa convencionalmente en kelvin, usando el símbolo K, una unidad de medida para la temperatura absoluta.
Las temperaturas de color superiores a 5000 K se llaman «colores fríos» (blanco azulado), mientras que las temperaturas de color más bajas (2700-3000 K) se llaman «colores cálidos» (de blanco amarillento a rojo). «Cálido» en este contexto es una analogía del flujo de calor irradiado de la iluminación incandescente tradicional en lugar de la temperatura. El pico espectral de la luz de color cálido está más cerca del infrarrojo, y la mayoría de las fuentes de luz de color cálido natural emiten radiación infrarroja significativa. El hecho de que la iluminación «cálida» en este sentido tenga una temperatura de color «más fría» a menudo genera confusión.
Categorizar diferentes tipos de iluminación
La temperatura de color de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro ideal se define como su temperatura superficial en kelvins, o alternativamente en mireds (kelvins micro recíprocos). Esto permite la definición de un estándar por el cual se comparan las fuentes de luz.
En la medida en que una superficie caliente emite radiación térmica pero no es un radiador ideal de cuerpo negro, la temperatura de color de la luz no es la temperatura real de la superficie. La luz de una lámpara incandescente es radiación térmica, y el bulbo se aproxima a un radiador ideal de cuerpo negro, por lo que su temperatura de color es esencialmente la temperatura del filamento. Por lo tanto, una temperatura relativamente baja emite un rojo apagado y una temperatura alta emite casi el blanco de la bombilla incandescente tradicional. Los trabajadores del metal pueden juzgar la temperatura de los metales calientes por su color, desde el rojo oscuro hasta el naranja-blanco y luego el blanco (ver calor rojo).
Muchas otras fuentes de luz, como las lámparas fluorescentes o los LED (diodos emisores de luz) emiten luz principalmente por procesos distintos de la radiación térmica. Esto significa que la radiación emitida no sigue la forma de un espectro de cuerpo negro. A estas fuentes se les asigna lo que se conoce como temperatura de color correlacionada (CCT). CCT es la temperatura de color de un radiador de cuerpo negro que a la percepción del color humano se acerca más a la luz de la lámpara. Debido a que tal aproximación no es necesaria para la luz incandescente, el CCT para una luz incandescente es simplemente su temperatura no ajustada, derivada de la comparación con un radiador de cuerpo negro.
El sol
El Sol se aproxima mucho a un radiador de cuerpo negro. La temperatura efectiva, definida por la potencia de radiación total por unidad cuadrada, es de aproximadamente 5780 K. La temperatura del color de la luz solar sobre la atmósfera es de aproximadamente 5900 K.
Cuando el Sol cruza el cielo, puede parecer rojo, naranja, amarillo o blanco, dependiendo de su posición. El color cambiante del Sol en el transcurso del día es principalmente el resultado de la dispersión de la luz y no se debe a cambios en la radiación del cuerpo negro. El color azul del cielo es causado por la dispersión de Rayleigh de la luz solar por la atmósfera, que tiende a dispersar la luz azul más que a la luz roja.
Un poco de luz de la mañana y de la tarde (horas doradas) tiene una temperatura de color más baja debido al aumento de la dispersión de luz de baja longitud de onda por el efecto Tyndall. Este efecto fue especialmente pronunciado debido al aumento de pequeñas partículas de polvo en la atmósfera después de las erupciones del Monte Tambora en 1815 y Krakatoa en 1883, que dieron lugar a intensas puestas de sol rojas en todo el mundo.
La luz del día tiene un espectro similar al de un cuerpo negro con una temperatura de color correlacionada de 6500 K (estándar de visión D65) o 5500 K (estándar de película fotográfica balanceada con luz diurna).
Aplicaciones
Iluminación
Para iluminar interiores de edificios, a menudo es importante tener en cuenta la temperatura de color de la iluminación. Una luz más caliente (es decir, una temperatura de color más baja) se usa a menudo en áreas públicas para promover la relajación, mientras que se usa una luz más fría (temperatura de color más alta) para mejorar la concentración, por ejemplo, en escuelas y oficinas.
La atenuación CCT para la tecnología LED se considera una tarea difícil, ya que los efectos de dispersión, la edad y la deriva de temperatura de los LED cambian la salida del valor de color real. Aquí se utilizan sistemas de circuito de retroalimentación, por ejemplo con sensores de color, para monitorear y controlar activamente la salida de color de múltiples LED de mezcla de colores.
Acuicultura
En el manejo de los peces, la temperatura del color tiene diferentes funciones y focos en las diversas ramas.
En los acuarios de agua dulce, la temperatura de color generalmente es motivo de preocupación solo para producir una pantalla más atractiva. Las luces tienden a diseñarse para producir un espectro atractivo, a veces con atención secundaria para mantener vivas las plantas en el acuario.
En un acuario de agua salada / arrecife, la temperatura del color es una parte esencial de la salud del tanque. Dentro de aproximadamente 400 a 3000 nanómetros, la luz de longitud de onda más corta puede penetrar más profundamente en el agua que las longitudes de onda más largas, proporcionando fuentes de energía esenciales a las algas alojadas en (y sustento) de coral. Esto es equivalente a un aumento de la temperatura del color con la profundidad del agua en este rango espectral. Debido a que los corales generalmente viven en aguas poco profundas y reciben luz solar tropical intensa y directa, el enfoque fue una vez en la simulación de esta situación con 6500 K luces. Mientras tanto, las fuentes de luz de mayor temperatura se han vuelto más populares, primero con 10000 K y más recientemente 16000 K y 20000 K. La iluminación actínica en el extremo violeta del rango visible (420-460 nm) se usa para permitir la visión nocturna sin aumentar las algas Florezca o mejore la fotosíntesis, y haga que los colores fluorescentes de muchos corales y peces «exploten», creando tanques de exhibición más brillantes.
Fotografía digital
En fotografía digital, el término temperatura de color a veces se usa indistintamente con el balance de blancos, lo que permite una reasignación de los valores de color para simular variaciones en la temperatura de color ambiente. La mayoría de las cámaras digitales y el software de imágenes RAW proporcionan ajustes preestablecidos que simulan valores ambientales específicos (por ejemplo, soleado, nublado, tungsteno, etc.) mientras que otros permiten la entrada explícita de valores de balance de blancos en kelvins. Estas configuraciones varían los valores de color a lo largo del eje azul-amarillo, mientras que algunos software incluyen controles adicionales (a veces etiquetados como «tinte») que agregan el eje magenta-verde, y son hasta cierto punto arbitrarios y una cuestión de interpretación artística. Es poco probable que el uso de valores de temperatura de color absolutos sea popular entre los fotógrafos digitales, ya que aquellos con antecedentes en ciencias físicas notarán. Sin embargo, la idea general de alto K (azul-blanco) y bajo K (rojo-naranja) informará a todos los que buscan experimentar con su propio hardware y software.
Film fotográfico
La película de emulsión fotográfica a veces parece exagerar el color de la luz, ya que no responde al color de la iluminación en la forma en que lo hace la percepción visual humana. Un objeto que parece ser blanco a los ojos puede ser muy azul o naranja en una fotografía. El equilibrio de color puede necesitar ser corregido durante la impresión para lograr una impresión en color neutral. La extensión de esta corrección es limitada ya que la película de color normalmente tiene tres capas sensibles a diferentes colores y cuando se usa bajo la fuente de luz «incorrecta», cada capa puede no responder proporcionalmente, dando sombras de color extraño en las sombras, aunque los tonos medios pueden han sido correctamente equilibrados en blanco debajo de la ampliadora. Las fuentes de luz con espectros discontinuos, como los tubos fluorescentes, tampoco se pueden corregir completamente en la impresión, ya que una de las capas apenas puede haber grabado una imagen.
La película fotográfica está hecha para fuentes de luz específicas (comúnmente película de luz del día y película de tungsteno) y, si se usa correctamente, creará una impresión de color neutral. Hacer coincidir la sensibilidad de la película con la temperatura de color de la fuente de luz es una forma de equilibrar el color. Si la película de tungsteno se usa en interiores con lámparas incandescentes, la luz naranja amarillenta de las lámparas incandescentes de tungsteno aparecerá en color blanco (3200 K) en la fotografía. La película de color negativo casi siempre está equilibrada a la luz del día, ya que se supone que el color se puede ajustar en la impresión (con limitaciones, ver más arriba). La película de transparencia de color, que es el artefacto final en el proceso, tiene que coincidir con la fuente de luz o los filtros deben usarse para corregir el color.
Los filtros en la lente de una cámara, o geles de color sobre la (s) fuente (s) de luz se pueden usar para corregir el balance de color. Cuando se dispara con una fuente de luz azulada (temperatura de color alta), como en un día nublado, a la sombra, a la luz de la ventana, o si se usa película de tungsteno con luz blanca o azul, un filtro amarillo anaranjado lo corregirá. Para fotografiar con película de luz diurna (calibrada a 5600 K) bajo fuentes de luz más cálidas (temperatura de color baja) como puestas de sol, luz de velas o iluminación de tungsteno, se puede usar un filtro azulado (por ejemplo, # 80A). Se necesitan filtros más sutiles para corregir la diferencia entre, por ejemplo, lámparas de tungsteno de 3200 K y 3400 K o para corregir el tono ligeramente azul de algunos tubos de flash, que pueden ser de 6000 K.
Si hay más de una fuente de luz con temperaturas de color variadas, una forma de equilibrar el color es usar película de luz diurna y colocar filtros de gel correctores de color sobre cada fuente de luz.
Los fotógrafos a veces usan medidores de temperatura de color. Por lo general, están diseñados para leer solo dos regiones a lo largo del espectro visible (rojo y azul); los más costosos leen tres regiones (rojo, verde y azul). Sin embargo, son ineficaces con fuentes como lámparas fluorescentes o de descarga, cuya luz varía de color y puede ser más difícil de corregir. Debido a que esta luz a menudo es verdosa, un filtro magenta puede corregirla. Se pueden usar herramientas de colorimetría más sofisticadas si faltan tales medidores.
Publicación de escritorio
En la industria de autoedición, es importante conocer la temperatura de color de un monitor. El software de coincidencia de colores, como ColorSync de Apple para Mac OS, mide la temperatura de color de un monitor y luego ajusta su configuración en consecuencia. Esto permite que el color en pantalla combine más estrechamente con el color impreso. Las temperaturas de color comunes del monitor, junto con los iluminantes estándar coincidentes entre paréntesis, son las siguientes:
5000 K (D50)
5500 K (D55)
6500 K (D65)
7500 K (D75)
9300 K
D50 es una abreviatura científica para un iluminante estándar: el espectro de luz diurna a una temperatura de color correlacionada de 5000 K. Existen definiciones similares para D55, D65 y D75. Las designaciones como D50 se utilizan para ayudar a clasificar las temperaturas de color de las mesas de luz y las cabinas de observación. Al ver una diapositiva de color en una mesa de luz, es importante que la luz se equilibre correctamente para que los colores no se desplacen hacia el rojo o azul.
Las cámaras digitales, gráficos web, DVD, etc., normalmente están diseñados para una temperatura de color de 6500 K. El estándar sRGB comúnmente utilizado para imágenes en Internet estipula (entre otras cosas) un punto blanco de pantalla de 6500 K.
TV, video y cámaras digitales
Las normas NTSC y PAL TV requieren una pantalla de TV compatible para mostrar una señal eléctricamente en blanco y negro (saturación de color mínima) a una temperatura de color de 6.500 K. En muchos televisores de grado para el consumidor, hay una desviación muy notable de este requisito. Sin embargo, los televisores de grado de consumidor más avanzados pueden tener su temperatura de color ajustada a 6500 K utilizando una configuración preprogramada o una calibración personalizada. Las versiones actuales de ATSC exigen explícitamente que los datos de temperatura de color se incluyan en la secuencia de datos, pero las versiones antiguas de ATSC permitieron omitir estos datos. En este caso, las versiones actuales de ATSC citan estándares de colorimetría predeterminados según el formato. Ambos estándares citados especifican una temperatura de color de 6500 K.
La mayoría de las cámaras fotográficas digitales y de video pueden ajustar la temperatura del color al acercarse a un objeto blanco o de color neutro y configurar el «balance de blancos» manual (indicando a la cámara que «este objeto es blanco»); la cámara muestra el blanco verdadero como blanco y ajusta todos los demás colores en consecuencia. El balanceo de blancos es necesario especialmente cuando se está en interiores bajo luz fluorescente y cuando se mueve la cámara de una situación de iluminación a otra. La mayoría de las cámaras también tienen una función de balance de blancos automático que intenta determinar el color de la luz y corregirla en consecuencia. Si bien estas configuraciones alguna vez fueron poco confiables, han mejorado mucho en las cámaras digitales actuales y producen un balance de blancos preciso en una amplia variedad de situaciones de iluminación.
Aplicación artística a través del control de la temperatura de color
Los operadores de cámara de video pueden equilibrar con blanco los objetos que no son blancos, minimizando el color del objeto utilizado para equilibrar el blanco. Por ejemplo, pueden aportar más calidez a una imagen al equilibrar el blanco con algo que es azul claro, como una mezclilla azul desteñida; de esta forma, el balanceo de blancos puede reemplazar un filtro o gel de iluminación cuando no están disponibles.
Los cinematógrafos no «equilibran el blanco» de la misma manera que los operadores de cámaras de video; utilizan técnicas como filtros, selección de material de película, predestello y, después de disparar, graduación de color, tanto por exposición en los laboratorios como también digitalmente. Los cinematógrafos también trabajan estrechamente con los escenógrafos y los equipos de iluminación para lograr los efectos de color deseados.
Para los artistas, la mayoría de los pigmentos y papeles tienen un molde frío o cálido, ya que el ojo humano puede detectar incluso una mínima cantidad de saturación. Gris mezclado con amarillo, naranja o rojo es un «gris cálido». Verde, azul o púrpura crean «grises frescos». Tenga en cuenta que este sentido de la temperatura es el inverso al de la temperatura real; bluer se describe como «más frío» a pesar de que corresponde a un cuerpo negro de mayor temperatura.
Los diseñadores de iluminación a veces seleccionan los filtros por temperatura de color, comúnmente para que coincida con la luz teóricamente blanca. Dado que los dispositivos que utilizan lámparas de descarga emiten una luz de una temperatura de color considerablemente más alta que las lámparas de tungsteno, el uso de los dos en conjunto podría producir un fuerte contraste, por lo que a veces se instalan lámparas con lámparas HID, comúnmente producen luz de 6000-7000 K con filtros de 3200 K para emular la luz de tungsteno. Las luminarias con características de mezcla de colores o con colores múltiples (si incluyen 3200 K) también pueden producir luz similar a tungsteno. La temperatura del color también puede ser un factor al seleccionar las lámparas, ya que es probable que cada una tenga una temperatura de color diferente.
Índice de reproducción cromática
El índice de reproducción de color (CRI) de CIE es un método para determinar qué tan bien la iluminación de una fuente de luz de ocho parches de muestra se compara con la iluminación proporcionada por una fuente de referencia. Citados juntos, el CRI y CCT dan una estimación numérica de qué fuente de luz de referencia (ideal) se aproxima mejor a una luz artificial en particular, y cuál es la diferencia.
Distribución de potencia espectral
Las fuentes de luz y los iluminantes se pueden caracterizar por su distribución de potencia espectral (SPD). Las curvas SPD relativas provistas por muchos fabricantes pueden haber sido producidas usando incrementos de 10 nm o más en su espectrorradiómetro. El resultado es lo que parecería ser una distribución de potencia más uniforme («espectro completo») que la que realmente tiene la lámpara. Debido a su distribución puntiaguda, se recomiendan incrementos mucho más finos para tomar medidas de luces fluorescentes, y esto requiere un equipo más costoso.
Temperatura de color en astronomía
Distribución de potencia espectral característica de una estrella A0V (Teff = 9501 K, véase Vega) en comparación con los espectros de cuerpo negro. El espectro del cuerpo negro de 15000 K (línea punteada) coincide con la parte visible del SPD estelar mucho mejor que el cuerpo negro de 9500 K. Todos los espectros se normalizan para cruzarse a 555 nanómetros.
En astronomía, la temperatura de color se define por la pendiente local del SPD a una longitud de onda dada, o, en la práctica, un rango de longitud de onda. Dado, por ejemplo, las magnitudes de color B y V que están calibradas para ser iguales para una estrella A0V (por ejemplo, Vega), la temperatura de color estelar T_ {C} está dada por la temperatura para la cual el índice de color BV de un cuerpo negro radiador se ajusta al estelar. Además del B-V, también se pueden usar otros índices de color. La temperatura del color puede diferir ampliamente de la temperatura efectiva dada por el flujo radiativo de la superficie estelar. Por ejemplo, la temperatura de color de una estrella A0V es de aproximadamente 15000 K en comparación con una temperatura efectiva de aproximadamente 9500 K.