Андрей Смирнов
Время чтения: ~9 мин.
Просмотров: 0

Индекс цветопередачи различных ламп освещения

Чтобы понять Индекс цветопередачи CRI и люмены, посмотрите на спектр.

Как и во многих других областях науки о цвете, нам нужно вернуться к спектральному распределению мощности источника света. Индекс цветопередачи CRI рассчитывается глядя на спектр источника света, а затем моделируя и сравнивая спектр, который будет отражаться от набора тестовых образцов цвета. В своих расчетах CRI использует SPD дневного света или черного тела , поэтому более высокий CRI также указывает на то, что спектр света аналогичен естественному дневному свету (более высокие значения CCT) или галогенам / лампам накаливания (более низкие значения CCT).


Спектр естественного дневного света (вверху)

Выходная мощность, измеренная в люменах, описывает яркость источника света. Яркость , однако, является чисто человеческой конструкцией! Это определяется тем, к каким длинам волн наши глаза наиболее чувствительны и сколько энергии света присутствует на этих длинах волн. Мы называем ультрафиолет и инфракрасное излучение «невидимыми» (то есть без яркости), потому что наши глаза просто не «воспринимают» эти длины волн как воспринимаемую яркость, независимо от того, сколько энергии присутствует на этих длинах волн.Чтобы лучше понять, как работает феномен яркости, ученые в начале 20-го века разработали модели систем человеческого зрения, и фундаментальным принципом, лежащим в основе этого, является функция яркости, которая описывает взаимосвязь между длиной волны и восприятием яркости.

Желтая кривая показывает стандартную фотопическую функцию (см. Выше)

Кривая яркости достигает пика между 545-555 нм, диапазоном длин волн светло-зеленого цвета, и довольно быстро спадает при увеличении и уменьшении длины волны

Очень важно, что значения яркости очень низкие — 650 нм, которые представляют собой длины волн красного цвета. Это говорит нам о том, что длины волн красного цвета, а также длины волн темно-синего и фиолетового цветов очень неэффективны при ярком освещении

Или, наоборот, зеленые и желтые волны наиболее эффективны для яркого освещения. Интуитивно понятно, что это может объяснить, почему защитные жилеты и подсвечники высокого обзора чаще всего используют желтый / зеленый цвета для достижения их относительной яркости.

Наконец, когда мы сравним функцию яркости со спектром для естественного дневного света, должно стать ясно, почему высокий CRI, и особенно R9 для красных , расходится с яркостью. Для достижения высокого коэффициента цветопередачи почти всегда полезен более полный и широкий спектр, но для достижения более высокой светоотдачи наиболее эффективным будет более узкий спектр, сфокусированный в зелено-желтом диапазоне длин волн.

Именно по этой причине в стремлении к повышению энергоэффективности качество цвета и CRI почти всегда отводятся в приоритет. Справедливости ради следует отметить, что в некоторых приложениях, таких как наружное освещение, может быть более высокая потребность в эффективности, чем в цвете. Тем не менее, понимание и оценка задействованной физики могут быть очень полезны при принятии обоснованного решения в осветительных установках.

Замеры по стандарту ТМ-30

Но изыскатели на этом коэффициенте не остановились и разработали еще один стандарт TM-30-15 (не обязательный на сегодняшний день).

Он уже учитывает:

точность — Rf (fidelity)

насыщенность — Rg (gammut)

Здесь помимо старых искусственных разноцветных пластинок, для сравнения используются и «живые» объекты, встречающиеся в природе.

А всего шаблонов для сравнения, ни много ни мало — 99шт.

Хотя это и не обязательный стандарт, но он наиболее современный и лучше всего говорит о качестве источника света. Ведущие мировые производители и компании, которые отличаются качественной продукцией, без проблем предоставляют данные по всем светильникам на основе всех трех коэффициентов.

Это вам как потребителю значительно облегчит сделать обдуманный и правильный выбор.

Что такое хорошее значение CRI R9?

Хотя максимально возможное значение R9 также равно 100, в отличие от средних значений CRI, R9 следует оценивать немного по-другому. С математической точки зрения, R9 гораздо сложнее получить высокий балл по сравнению с другими значениями R, которые составляют вычисления CRI, и гораздо более чувствителен к спектральным изменениям. Следовательно, оценка R9, равная 50 или выше, будет считаться «хорошей», тогда как оценка R9, равная 90 или более, будет считаться «отличной». Поэтому вы обнаружите, что большинство осветительных продуктов, доступных на рынке, редко указывают значение R9, и когда они это делают, они редко гарантируют что-либо выше 50. Даже в Waveform Lighting мы указываем R9> 80 или R9> 90, и не может гарантировать что-либо выше, чем R9> 95 из-за этой чувствительности.

Это связано с тем, что CRI использует цветовое пространство CIE 1960 uv, которое искажено таким образом, что преувеличивает цветовые различия в красной области диаграммы цветности. Поскольку CRI является вычислением, которое количественно определяет различия в цвете между источником света и эталонным источником, большая вычисленная разница в цвете приведет к большему уменьшению показателя R.

Отличие от обычных led ламп

Главное отличие светодиодных ламп  на LED диодах Sunlike от обычных LED лампочек заключается:

  1. высокий индекс цветопередачи CRI98, у обычных светодиодных лампочек CRI 70-85 единиц;
  2. цветовая температура изменяется переключателем 3000К, 4000К и 5000К;
  3. световой поток по спектру похож на естественный свет солнца.

Освещение с высоким индексом цветопередачи используется на работах и производствах связанных с правильной передачей цвета. Например, в типографиях, при работе на швейном производстве с тканями, вышивка руками, подсветка картин и произведений искусства, фото и видео съемка. Использование таких ламп позволит создать доступное освещение для фото студии, профессиональные модели такого уровня стоят достаточно дорого. Я планирую использовать для предметной съёмки в фотобоксе, размерами 60см на 60см.

Ровный спектр благотворно влияет на состояние зрения, подходит для работ с мелкими элементами и деталями, для чтения и рисования.

Максимальный комфорт вам обеспечит настраиваемая цветовая температура, от теплого света до холодных оттенков. Выбор осуществляется непосредственно во время работы двумя переключателями на боковой стороне корпуса. Другие источники имеют максимальный CRI 90 и CRI95.

Недостатки индекса цветопередачи и пути их решения

Определение индекса цветопередачи является полноценным только в случае с лампами непрерывного спектра, коэффициент CRI которых выше 90. При значениях ниже 90 единиц можно получить несколько источников, которые будут иметь одинаковый коэффициент, но по-разному освещать предметы и отличаться цветовой температурой. Пока международным организациям по стандартизации не удаётся избавиться от данного недостатка, производители ламп продолжают указывать на своей продукции значение в CRI.

Сегодня вектор развития искусственного освещения опирается на белые светодиоды, у которых цветопередача шаблона R9 не очень высока. Причина этого заключается в небольшом количестве красного цвета в спектре. Однако визуально цветопередача белых светодиодов находится на более высоком уровне, нежели указывает расчетное значение CRI.

В 2010 году появилась новая методика — CQS (аббр. от англ. color quality scale), основанная на 15 только насыщенных цветовых шаблонах. В первую очередь стоит отметить, что расчет цветовых сдвигов по методике CQS производится совершенно иным способом, нежели в методики CRI. Поэтому высокий цветовой сдвиг по одному из шаблонов не позволяет цветовому индексу оставаться высоким.

Красный цвет в шкале CQS не такой насыщенный, как в шкале CRI. Это позволяет параметру цветопередачи, при тестировании продукции на основе светодиодов, численно примерно соответствовать световым ощущениям человека.

Методика CQS, так же как и CRI, имеет один существенный недостаток – отсутствие корректировки параметра в зависимости от тона и насыщенности, что позволяло бы учитывать особенности человеческого зрения видеть белый цвет из смеси свечения от цветных светодиодов.

Недостаток методики CQS привело к появлению в середине 2015 года стандарта ТМ-30-15, который учитывает понятия точности и насыщенности. Для более высокой точности измерения в новом стандарте оценка качества света ведется не по 15, а по 99 шаблонам, включающим в себя не только цветовые образцы, но и различные объекты из жизни.

Новый индекс CQS — и его расчет

Истинные «ценители» света расценили переход на новый индекс как некий заговор. «Раз уже белые светодиоды хреново воспроизводят красную составляющую, давайте просто изменим методику и подгоним ее под нужные нам результаты» — так многие восприняли нововведение.

Таким образом, как бы «пряталась» реальная проблема и просто выпускались новые рекомендации.

Тем не менее, эту методику разработали в 2010 году и назвали ее CQS (Color Quality Scale) — шкала качества света.

Принцип измерения здесь немного похож, но только сравнение производится уже на основе 15 цветов насыщенных шаблонов.

Общий индекс CQS здесь складывается не как среднеарифметическое значение, а берется корень из суммы квадратов всех замеров.

Благодаря этому, сдвиг даже по одному цвету, уже существенным образом отразится на итоговом значении индекса качества цветопередачи, и не будет той визуальной погрешности как с CRI.

Еще в новой методике «красный» не является слишком насыщенным. Поэтому конечная цифра CQS на светодиодах, вполне соответствует визуальным ощущениям человеческого глаза.

Общая же разница между CQS и CRI заключается в малой зависимости нового коэффициента от трех параметров:

светлости

тональности

насыщенности

Рекомендации для светодиодов и CRI

Департамент энергетики США дает следующие рекомендации: проводятся долгосрочные разработки и исследования в области создания обновленной системы для точной оценки качества светового излучения, которая могла бы быть применена к любому источнику излучения. Пока же индекс цветопередачи светодиодных ламп можно считать одним из параметров при оценке их самих и систем, основанных на них. Он не должен применяться для выбора конкретного изделия светотехники без тестирования изделия и предварительных персональных оценок на предполагаемом месте использования.

  1. Определите визуальные задачи, которые, как ожидается, будут выполняться данным источником света при освещении. Если верность цветовоспроизведения имеет критическое значение (например, в пространстве, где ткани или цвета сравниваются и при электрическом, и при дневном освещении), показатели индекса цветопередачи имеющейся метрической системы могут быть полезны и пригодны для применения при оценке светодиодных изделий.
  2. Если более важен внешний вид цвета, а не верность цветовоспроизведения, не стоит исключать белые светодиоды лишь по причине их сравнительно низких показателей CRI. Некоторые изделия с CRI даже столь низкими, как 26, все же могут излучать приятный визуально белый свет.
  3. Коэффициент CRI можно сравнивать, если источники света имеют равную цветовую температуру. Данный тезис применим ко всем источникам света, а не только к светодиодам. Различия в величинах CRI меньше пяти единиц не существенны. Это значит, что источники света, имеющие индексы цветопередачи, например в 82 и 85, практически одинаковы.
  4. В случаях, когда внешний вид цветов или верность цветовоспроизведения являются важными факторами, следует лично оценивать светодиодные системы, и если это возможно, то на предполагаемом месте эксплуатации.

Необходимо отметить, что современные методы компьютерной обработки данных и анализа спектра позволяют полностью автоматизировать измерение индекса цветопередачи, исключив из него использование пластин заданного цвета. Определяется зависимость спектральной плотности светового излучения от длины волны. И по результатам данного исследования с помощью специального алгоритма происходит прямое вычисление CRI.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации