Сравнение спектров ламп: индекс цветопередачи

Что такое R9 и CRI?

Индекс цветопередачи (CRI) — это рейтинговая система, которая измеряет точность того, насколько хорошо источник света генерирует цвет освещенного объекта. Измеряет способность источника света объективно представлять цвета объекта по отношению к эталонному источнику света, будь то дневной свет или свет лампы накаливания. Показатель CRI разделен на 14 цветовых диапазонов от R1 до R14. CRI — это среднее значение, основанное на диапазонах цветов R1-R8, но не учитывает оставшиеся шесть дополнительных эталонных цветов. R9 — красный индекс доходности. Высокий индекс цветопередачи в сочетании с высоким значением R9 обеспечивает наиболее точное отображение цвета.

Поскольку определенный процент красного смешан с различными оттенками большинства других цветов, способность точно воспроизводить красный цвет является ключом к точному воспроизведению цветов отображаемых объектов. Лампы с высокими значениями R9 делают цветовое восприятие более ярким.

Определение и историческая справка

Индекс цветопередачи — это значение, полученное из соотношения между реальным цветом и видимым или видимым цветом объектов. Другими словами, он показывает, насколько верны цвета объектов, освещенных искусственным источником света. Он обозначается как Ra или CRI, сокращенно от английского. Индекс цветопередачи, что в буквальном переводе звучит как «Индекс цветопередачи».

CRI — это всего лишь метод определения цветопередачи. Все источники света обязательно проверяются всеми производителями. Это определение появилось примерно в 1960-1970 гг. До 1974 года цветопередача проверялась путем сравнения набора из 8 цветов, после чего было добавлено еще 6. Следовательно, при измерении индекса (коэффициента) цветопередачи используются 8 или 14 цветов, которые указаны в DIN 6169.

В этом случае обязательной проверкой является сравнение первых 8 цветов спектра, сравнение 14 цветов проводится при необходимости или для специальных целей, но они не учитываются при расчете индекса.

Спектр света и его влияние

Максимальный CRI = 100. Это как раз коэффициент солнечного света. Для искусственного освещения чем выше, тем лучше.

Конечно, здорово иметь светодиодную лампу, работающую на 100% от солнечной энергии. Но, во-первых, это технически сложно реализовать, а во-вторых, неоправданно дорого.

В этом случае не следует путать такие понятия, как «цветовая температура» и «индекс цветопередачи». Это разные вещи.

Например, две лампы могут иметь одинаковую температуру одновременно, но они будут передавать цвета совершенно по-разному.

Прежде чем перейти непосредственно к показателю и методам его расчета, стоит вспомнить, каков спектральный состав излучения. Ведь это напрямую влияет на CRI.

Следовательно, каждый свет имеет в своей композиции одновременно несколько цветов. И все вокруг нас поглощает или отражает эти цвета.

В то же время предметы или растения, которые кажутся зелеными, имеют этот цвет, поскольку они отражают именно зеленый цвет. При этом впитываются все остальные цвета на их поверхности.

Однако по большей части в нашей голове формируется цвет. Это своего рода чувство. Это может подтвердить любой, кто «принял это в глаза

Объекты черного цвета поглощают почти все падающее на них излучение. Получается, что если в источнике света или лампочке изначально нет цвета, то в результате и отражать будет нечего.

Поэтому ярко-красное платье на солнце, в котором вы были неотразимы, при искусственном освещении софитов в клубе или ресторане уже может не быть таковым.

Классификация цветопередачи ламп

Чтобы рассчитать индекс лампы определенного типа, необходимо определить изменение цвета при освещении набора из восьми стандартных радужных оттенков DIN 6169. Это эталонные критерии, введенные специальной Международной комиссией по изучению освещения. В результате получается коэффициент отклонения цвета от эталона, а параметры фиксируются в числовом значении. Оптимальные параметры наблюдаются у младшего разряда. Если за основной показатель взять Ra 100, то небольшой процент отклонений даст хорошую цветность, большой — снижение цветопередачи. Если нет отклонений, фиксируется уровень Ra 100.

Классы индекса цветопередачи распределяются следующим образом:

• Очень хороший ходовой (1А, 1Б), Ra 80-90+. Источник: сера, лампы накаливания и галогенные лампы, люминесцентные лампы, галогениды металлов, светодиоды, люминофоры.
• Хорошо (2A, 2B), Ra 60-79. Люминесцентные (LDC, LBC, LD, LB), LED.
• Посредственно (3), Ra 40-59. Лампы ртутные.
• Плохо (4), Ra> 39.

Передача цвета в разных видах ламп

Какая степень цветопередачи у разных типов лампочек и какие лучше выбрать? Сегодня известны показатели основных видов современного светового оборудования, которое можно найти в магазинах:

• люминесцентный;
• галоген;
• НАПРАВЛЯЕМЫЕ.

Индекс цветопередачи люминесцентных ламп составляет 80-90 Ra, хотя есть бюджетные варианты с Ra 75 и меньше. При покупке важно обращать внимание на описание товара, чтобы не было неожиданных эффектов при его освещении.

По аналогии с люминесцентными лампами светодиоды различаются по качеству. Индекс цветопередачи светодиодных ламп различается именно в зависимости от уровня качества продукции и может достигать Ra 80 и более.

Какие лампы имеют самую низкую цветопередачу? Это устройства на основе ртути и натрия, на газовых разрядах. Уровень цветности здесь будет ниже Ra 40. Индекс цветопередачи лампы накаливания практически равен уровню Солнца, а также галогенных изделий. В этом случае Ra близко к 100. Но у них есть один недостаток: слабое представление синего оттенка. Еще есть разновидности металлогалогенных ламп, их индекс находится на уровне 90.

Индекс Ra 90-100 считается безупречным, поэтому источники света этого типа используются везде, где требуется наиболее точная оценка освещенности (лаборатории, производство, медицина). Когда точность не имеет значения, допускается уровень ниже 80. Различия в Ra 5 не очень заметны человеческому глазу, поэтому никто не заметит разницы между Ra 80 и Ra 85.

В общем, насыщенного источника света достаточно для нормальной жизни человека без чрезмерно высокого индекса ЦП. Наилучший вариант — белый свет, смешанный с красными, синими и зелеными диодами, вместо ярких галогенных лампочек или спиралей накаливания. Индекс цветопередачи служит важным параметром для оценки различных систем освещения и оптимизации, тестирования световых приборов и условий их эксплуатации.

Лампы накаливания

Хотя классические лампы накаливания запрещены к использованию в большинстве стран из-за их низкой эффективности, они имеют цветопередачу, близкую к солнечной, она близка к 100. У них выраженный сдвиг в сторону теплых тонов и ИК-диапазона.

Галогенные лампы

Галогенные лампы обеспечивают более высокую светоотдачу при таком же энергопотреблении, что и лампы накаливания. Причем цветопередача у них примерно на одном уровне.

Натриевые лампы

Натриевые лампы редко используются для освещения помещений, где работают люди. Это связано как с техническими проблемами, например гул воздуха, долгое зажигание, так и с низким индексом цветопередачи — 40 Ra. Натриевые лампы высокого давления, или HPS, используются для освещения больших площадей. Например, в уличном освещении, на уличных фонарях и прожекторах. Это применение объясняется высоким световым потоком (150 лм / Вт) и длительным сроком службы более 25 000 часов. Их относят к газоразрядным источникам света. У них неправильный спектр, с преобладанием красно-оранжевых тонов.

Однако они также используются для выращивания растений в теплицах и гидропонных системах из-за своего спектра. Промышленность выпускает специальные натриевые лампы для растений, в которых выражены пики светового спектра, необходимые для их роста.

ДРЛ

Ртутные дуговые лампы или ДРЛ похожи по использованию на ДНС, за исключением освещения растений. Они имеют срок службы около 10 000 часов и высокий световой поток 70–95 лм / Вт, а их индекс цветопередачи достигает 40 Ra. Также они имеют неправильный спектральный состав со сдвигом в сторону синего и ультрафиолетового света.

Люминесцентные лампы

Трубчатые люминесцентные лампы и компактные люминесцентные лампы были особенно популярны до появления экономичных светодиодных продуктов. Основным недостатком является необходимость использования балластов, а также неправильный спектральный состав света, обычно смещенный в область холодных тонов, но в зависимости от люминофора они могут излучать нейтральный и теплый свет.

Индекс цветопередачи люминесцентных ламп сильно зависит от состава люминофора, он варьируется от 60 до 90 и выше Ra.

Типичные значения:

• для трехкомпонентного фосфора — 80Ra и др;

• для пятикомпонентного фосфора — 90Ra.

Энергосберегающие лампы

Энергосберегающие лампы работают по тому же принципу, что и обычные люминесцентные лампы, с тем же принципом преобразования электрической энергии в свет. Часто термин «энергосберегающая лампа» обычно применяется к компактной люминесцентной лампе, которую можно без каких-либо изменений заменить на обычную лампу накаливания.

Преимущества:

• экономический;
• большая продолжительность;
• низкая теплоотдача;
• высокая светоотдача;
• подбор желаемого цвета.

Недостатки:

• высокая цена;
• вредны для окружающей среды.

Светодиодные лампы

Как уже было сказано, индекс цветопередачи светодиодных ламп зависит от состава люминофора, покрывающего кристаллы светодиодов. Индекс идет от 80 Ra, хороший результат — 90 Ra. Их применяют в помещениях любого типа, насколько позволяют конструктивные особенности.

Инфракрасные лампы

Инфракрасная лампа — это устройство, по принципу действия напоминающее лампу накаливания. Колба инфракрасной лампы (обычно красной, реже синей) участвует в формировании спектра излучения и увеличивает общий КПД лампы. Проходя через цветное стекло, часть видимого света, остающаяся в излучении, «окрашивается» в цвета инфракрасного.

Инфракрасные лампы подразделяются на:

• инфракрасные медицинские лампы;
• лампы инфракрасного обогрева;
• инфракрасные лампы для сушки;

Ультрафиолетовые лампы.

УФ-лампа работает по тому же принципу, что и обычная люминесцентная лампа: УФ-излучение генерируется в колбе из-за взаимодействия паров ртути и электромагнитных разрядов. Газоразрядная трубка изготовлена ​​из специального кварцевого или УФ-стекла, способного пропускать УФ-лучи.

Почему значение R9 важно?

Красный цвет часто встречается в различных продуктах и ​​всегда присутствует в оттенках кожи и в мясе (например, в витрине продуктового магазина). Благодаря им витрина выглядит привлекательнее. Светильник с высоким индексом цветопередачи, но низким значением R9 сделает освещенную поверхность тусклой и тусклой. Многие розничные продавцы заметили, что, предоставляя устройства с превосходными значениями CRI (80 или более), результат совсем не такой, как они ожидали. В большинстве случаев причиной тому было низкое значение параметра R9.

Если вы находитесь в больнице, конференц-центре, баре или частном доме, красный цвет важен для человеческого глаза, чтобы правильно воспринимать чистые цвета. Высокое значение R9 показывает более точную иллюстрацию фактического цвета.

Особенности красного цвета

В отдельных случаях происходит тщательная проверка, однако очень часто модель No. К измерениям добавляется 9: насыщенный красный.

Зачем это делается? Сравнение с ним отвечает за естественность передачи тона кожи человека.

Наши глаза очень чувствительны к неестественному изменению этого оттенка. При некачественном освещении мы сразу замечаем бледность кожи и все ее дефекты (прыщи, воспаления и т.д.).

Есть теория, что это изначально заложено в нас с первобытных времен. Когда мать могла по небольшому изменению цвета кожи мгновенно определить, болен ее ребенок или нет. Других путей не было.

При этом по цвету лица легко читались эмоции родственников.

Коэффициенты цветопередачи 90% и выше считаются хорошими значениями. С этим светом ваши глаза не устают и не устают, даже если вы делаете сложную и небольшую работу.

Если лампа имеет низкую цветопередачу (менее 80Ra), все объекты кажутся непрозрачными. В результате теряется контраст.

Отсутствие контраста воспринимается нашим мозгом как потеря резкости. Рефлекторно он начинает напрягать глазные мышцы, чтобы вернуть резкость в норму.

Отсюда появляется напряжение, утомляемость и даже головокружение.

Где нужно учитывать индекс цветопередачи?

Выбирая светильники для освещения различных объектов, необходимо руководствоваться нормами и правилами строительства (СНиП), в которых содержатся рекомендации по освещению типовых помещений:

• значение CRI выше 90 должно быть в системах освещения музеев, типографий, магазинов одежды и тканей;
• индекс от 85 до 90 требуется в жилых комнатах, выставочных залах, переговорных комнатах федерального значения, химических лабораториях и т д.;
• CRI не менее 80-85 должны иметь самые распространенные общественные места — торговые залы магазинов и супермаркетов, конструкторские бюро, читальные залы, концертные и зрительные залы театров и клубов, закрытые бассейны;
• кинозалы, лифтовые помещения, коридоры и переходы должны иметь коэффициент от 50 до 60.

Выбирая модели светодиодных светильников для освещения конкретных помещений, не следует забывать, что показатель цветопередачи у разных светильников может быть разным, и выбор в пользу дешевых моделей может создать неприемлемые условия для сотрудников или посетителей этих помещений.

Практическое применение

Обычно источники света с высоким индексом цветопередачи освещают многие объекты таким образом, что они выглядят красивее и лучше, чем лампы с низким индексом цветопередачи. Это свойство можно использовать в некоторых сферах деятельности, например, для получения изображений высокого качества.

Можно дать некоторые рекомендации по использованию осветительных приборов в различных розетках. В мебельных магазинах рекомендуется использование теплого света. Лампы с приблизительной цветовой температурой 250 К и индексом цветопередачи примерно 85 единиц будут благоприятно освещать диван или кресло.

Тщательного рассмотрения требуют различные отделочные материалы, например, обои или краска. Здесь можно использовать источники света с индексом от 90 до 100. В этом случае цветовая температура должна быть около 5000 К. Такие же характеристики необходимы для выделения штор или тканей.

Для успешного освещения кожгалантереи, например обуви, необходим теплый свет (2500 К) с цветопередачей 80 или 90.

Различные уровни индекса цветопередачи

Для удобства потребителей значение индекса цветопередачи разделено на шесть уровней.

Самый высокий уровень — А1. Осветительные приборы этого уровня используются там, где требуется высокая точность цветопередачи, например, в музеях, торговых точках по продаже текстиля, штор, одежды и т.д.

Уровень цветопередачи 1B включает люминесцентные лампы, предназначенные для установки в зданиях, где необходимо создать рабочую среду и среду для концентрации внимания. К таким объектам относятся учебные заведения, администрации, промышленные предприятия.

Лампы уровня 2А обладают хорошими характеристиками цветопередачи.

Лампы уровня 3 используются там, где точность цветопередачи не критична.

Самым низким считается уровень 4, который не рекомендуется для установки в помещении.

Как рассчитать CRI

Чтобы узнать, насколько близко к солнцу находится искусственный источник света, мы создали индекс цветопередачи.

Как это определяется и рассчитывается? Для его измерения берутся специальные образцы или образцы цветов, и цветовой сдвиг сравнивается с тестовым светом.

Изначально было всего 8 моделей, но позже решили добавить еще 6, более насыщенных по оттенку. Первые восемь образцов являются основой. Они учитываются при расчетах.

Смещения сравниваются относительно солнечного света или так называемого идеального источника, подобного солнечному излучению. Весь процесс выглядит так.

Берется лампа или контрольная лампа и свет от них поочередно направляется на каждую модель.

Кроме того, специальные приборы измеряют цвет, приобретенный моделью.

Затем те же образцы освещают солнечным эталонным светом и снова измеряют.

Осталось только сравнить разницу в цвете между первым и вторым облучением.

После того, как все измерения выполнены, вычисляется среднее арифметическое восьми основных моделей. Убедитесь, что вы сравниваете именно 8, а не все 14.

Измерение индекса цветопередачи

Индекс цветопередачи измеряется при проектировании источников света. Для этого источник света в студии освещается на шаблоне или тестовом столе, на котором нанесены стандартизованные цвета R1 — R8.

Также значение цвета измеряется специальными приборами. Это предоставляет информацию о том, как цвета появляются в определенном источнике.

Следующим шагом является освещение тестовой модели эталонным источником света и снятие показаний с инструментов для определения цвета.

После этого полученные данные обрабатываются по методу CIE и получается отклонение полученных цветов от эталонных.

Цвета обозначены как Ri, где i — номер цвета. Их имена:

• R1 — увядшая роза.
• R2 — горчичный.
• R3 — светло-зеленый.
• R4 светло-зеленый.
• R5 — бирюза
• R6 — голубой.
• R7 — астра пурпурная.
• R8 сиреневый.

В результате вы получите число от 0 до 100. Солнечный свет имеет индекс цветопередачи 100. Чем ниже значение, тем хуже воспроизводятся цвета. Полученные значения можно разбить на градусы, указанные в таблице ниже.

Функция цветопередачи	Цветопередача	Индекс цветопередачи
Очень хороший	1А	Более 90
Очень хороший	1B	80–89
Хороший	2А	70-79
Хороший	2B	60–69
Посредственный	3	40–59
Плохой	4	Менее 39

Иногда я даже добавляю цвет к оценке 9: темно-красный.

DIN 5035 описывает, где можно использовать лампы с определенным уровнем цветопередачи:

Цветопередача	Где использовать
1А	В помещениях, где требуется высокая точность цветопередачи. Это музеи, типографии, автомастерские, художественные мастерские и т.д.
1B	Школы, спортивные сооружения, административные здания и промышленные объекты.
3	В средах, где нет особых требований к цветопередаче, например, в тяжелой промышленности.
4	Не используется внутри помещений, за исключением натриевых ламп высокого давления (Ra = 20),

Новый индекс CQS — и его расчет

Истинные «ценители» мира расценили переход на новый индекс как своего рода заговор. «Поскольку белые светодиоды уже плохо воспроизводят красную составляющую, давайте просто изменим методологию и адаптируем ее к нужным нам результатам» — вот что многие восприняли нововведение.

Так что настоящая проблема как бы «скрывалась», и просто выдавались новые рекомендации.

Однако этот метод был разработан в 2010 году и получил название CQS (Color Quality Scale) — шкала качества света.

Принцип измерения здесь в чем-то похож, но сравнение проводится на основе 15 насыщенных цветов узора.

Общий индекс CQS здесь не добавляется как среднее арифметическое, а берется корень из суммы квадратов всех измерений.

По этой причине смещение даже одного цвета уже значительно повлияет на окончательное значение индекса качества цветопередачи, и не будет такой же визуальной ошибки, как у CRI.

Даже в новой технике «красный» не слишком насыщен. Таким образом, итоговая цифра CQS на светодиодах вполне соответствует визуальным ощущениям человеческого глаза.

Общее различие между CQS и CRI заключается в небольшой зависимости нового коэффициента от трех параметров:

• светлости

• оттенок

• насыщенность

Проблемы CRI и его аналоги

CRI не всегда дает точные показания, дело в том, что изначально он разрабатывался для источников света с непрерывным спектром. Речь идет о спектральном составе белого света, он содержит определенный набор цветов, которые в результате дают белое свечение с определенным оттенком (цветовой температурой).

Спектральный состав света — это совокупность излучения разных длин волн (цветов) в световом потоке. По спектральному составу можно определить степень излучения определенного цвета.

Когда источник света в своем спектральном составе содержит все видимые длины волн, этот спектр называется непрерывным. Пример:

• солнечный свет;
• лампы накаливания;
• галогенные лампы.

Соответствие видимых цветов реальным также зависит от полноты спектрального состава. Но не все лампы излучают в полном спектре.

Люминесцентные лампы имеют так называемый нерегулярный спектр. Он состоит из отдельных пиков на разных длинах волн. Если вы помните вышесказанное, CRI неправильно отражает индекс цветопередачи таких ламп.

Предыстория: В 2007 году Международная комиссия по освещению отметила, что «… индекс цветопередачи, разработанный комиссией, обычно не применим для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если этот набор включает светодиоды. Белые».

Поэтому для повышения точности измерения светового потока в 2010 году был разработан метод CQS, который расшифровывается как Color Quality Scale, или русский язык. Шкала качества цвета. Но даже это не дало полной оценки качества источников света, поскольку не учитывало насыщенность и тон освещенных объектов.

А в 2015 году появился ТМ-30-15 — это стандарт, который учитывает несколько параметров, а именно, помимо рисунков, в оценке принимают участие тон, насыщенность и бытовые предметы.

Однако ни в одной стране на момент написания этой статьи TM-30-15 не является обязательным, но это не мешает уважающим себя производителям проверять продукты таким образом.

Рекомендации для светодиодов и CRI

Министерство энергетики США рекомендует проводить долгосрочные исследования и разработки для создания обновленной системы для точной оценки качества светового потока, который можно было бы применить к любому источнику излучения. Между тем, показатель цветопередачи светодиодных ламп можно рассматривать как один из параметров при оценке самих себя и систем на их основе. Его не следует использовать для выбора конкретного осветительного прибора без тестирования продукта и предварительной личной оценки в предполагаемом месте использования.

1. Определите визуальные действия, которые должен выполнять данный источник света при его освещении. Там, где точность цветопередачи имеет решающее значение (например, в пространстве, где текстиль или цвета сравниваются как в электрическом, так и в дневном режимах), доступные метрические значения CRI могут быть полезны и полезны при оценке светодиодной продукции.
2. Если цветопередача важнее точности цветопередачи, нельзя исключать использование белых светодиодов только из-за их относительно низкого индекса цветопередачи. Некоторые продукты с индексом цветопередачи до 26 по-прежнему могут излучать визуально приятный белый свет.
3. CRI можно сравнить, если источники света имеют одинаковую цветовую температуру. Этот тезис применим ко всем источникам света, а не только к светодиодам. Различия в значениях CRI менее пяти единиц несущественны. Это означает, что источники света с индексами цветопередачи, например 82 и 85, практически одинаковы.
4. В случаях, когда важными факторами являются внешний вид цветов или точность цветопередачи, светодиодные системы следует оценивать лично и, если возможно, в месте предполагаемого использования.

Следует отметить, что современные компьютерные методы обработки данных и спектрального анализа позволяют полностью автоматизировать измерение показателя цветопередачи, исключая из него использование пластинок определенного цвета. Определена зависимость спектральной плотности светового излучения от длины волны. И по результатам этого исследования с помощью специального алгоритма выполняется прямой расчет CRI.